CN1650237A - 电荷控制剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全的电荷控制剂，其具有优良的带负电性，且在粘结剂树脂中具有优异的分散能力，与粘结剂树脂具有良好的相容性，甚至可用于制备彩色调色剂。特别是，提供由下式(I)所示的萘酚衍生物或其盐组成的电荷控制剂，和含有该试剂的电子照相调色剂。

Description

电荷控制剂

技术领域

本发明涉及由萘酚衍生物组成的电荷控制剂。本发明也涉及含有所述电荷控制剂的电子照相调色剂。

背景技术

用于电子照相系统如复印机的显影剂，包括含载体与调色剂的双组分显影剂，和不含载体的单组分显影剂。通常用于这两种类型显影剂的调色剂由粘结剂树脂微粒组成，在粘结剂树脂中分散有着色剂，如颜料和染料。

调色剂的一个重要的性质是摩擦荷电能力，即，需要调色剂具有的性能包括，它们在与载体或电荷供给装置接触时能够产生适当量的正或负静电荷，并且电荷量在连续使用或在不利的环境中稳定。调色剂的主要组分，粘结剂树脂，可以是能够通过摩擦带电的，但是所产生静电荷的量却是不充分的，因此，可能会发生影像雾化，导致得到的影像不清晰。为了进一步赋予摩擦带电性能，一般来说，调色剂中要加入电荷控制剂，以便能适当地控制静电荷。

通常已知的并用于电子照相调色剂的电荷控制剂包括可带正电的试剂如苯胺黑染料和季铵盐，和可带负电的试剂如含金属的单偶氮染料，金属-水杨酸复合物以及铜酞菁染料。

发明内容

本发明要解决的问题

这些已知的电荷控制剂，特别是可带负电的电荷控制剂，包括颜料或染料作为它们的主要组分，并且可能是强着色剂，因此，尽管有优异的荷电能力，但它们不适合用于彩色调色剂。

另外，金属复合物电荷控制剂在树脂中的分散性差，与树脂的相容性也差，可能会导致得到的调色剂带电不均匀。另外，这一试剂可能很容易会从调色剂颗粒中脱离出来，粘污在显影管或载体上，或者在连续复印时降低荷电能力。所述问题可能会导致形成的影像密度降低。

此外，含金属化合物如金属复合物的复合结构制造成本高。类似于铬的金属可能会对人体和环境造成不利影响。因此，需要开发出不含金属的电荷控制剂。

为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供新型的电荷控制剂，它们在粘结剂树脂中具有优异的分散能力，与粘结剂树脂具有良好的相容性，适合于制备彩色调色剂，并且对人体以及环境安全。

本发明的另一个目的在于提供电子照相调色剂，其颗粒可以在短时间内均匀带电，且其摩擦荷电性能随着时间的推移稳定。所述调色剂可以形成高质量的影像，影像密度高，不易雾化。

上述问题的解决方法

本发明人使用2-羟基萘-3，6-二羧酸为起始化合物成功地合成了新型的萘酚衍生物，并研究了其物理性能，发现该衍生物具有优异的荷负电性能，可以作为电荷控制剂用于电子照相调色剂中。

因此，本发明提供一种电荷控制剂，其由下式(I)所示的化合物或其盐组成：

其中，Y选自酯化的羧基和基团-(CONH)_n-X(其中，X选自任选支化和任选取代的可以具有不饱和键的烃基，任选取代的芳基和具有共轭双键的杂环基，n是整数1或2)；

R选自氢原子，碱金属，任选支化、任选取代的C₁-C₆烷基和酰基，以及苯基烷基；

Q选自任选支化的C₁-C₆烷基和烷氧基，卤素原子，硝基，亚硝基，氨基和磺基；和

m是0-3的整数。

在上式中，酯化的羧基Y可以包括C₁-C₆烷氧基羰基，如甲氧基羰基，乙氧基羰基，丙氧基羰基，异丙氧基羰基，丁氧基羰基，戊氧基羰基，和己氧基羰基；苯氧基羰基和苯甲酰甲氧基羰基。在该基团具有芳基片断时，所述片断可以具有取代基。

基团X可以是任选支化和任选取代的可以具有不饱和键的烃基，优选C₁-C₂₀烷基，如甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，癸基，十二烷基，月桂基和硬脂基；C₂-C₆烯基，如乙烯基，烯丙基，丙烯基，丁烯基，戊烯基和己烯基；任选取代的芳基，如苯基，萘基，蒽基，蒽醌基或芘基；以及任选取代的具有共轭双键的杂环基，如苯并咪唑酮基，咔唑基，吡啶基，噻唑基，苯并噻唑基，咪唑基，indryl，噻吩基，吩噻嗪基，吖啶基和喹啉基。

其中基团被任选取代的各个定义中的取代基实例可以包括卤素原子，卤代低级烷基，硝基，低级烷基，低级烷氧基如甲氧基，氰基，苯基，萘基，苯氧基，呋喃基，氨基，三嗪氨基，嘧啶氨基，哒嗪氨基，吡啶氨基，苯甲酰氨基，磺基，羟基，酯化的羧基如烷氧基羰基和苯氧基羰基，酰胺化的羧基如苯氨基羰基，烷氨基磺酰基，以及可以具有芳基的C₂-C₆烯基。

当取代基包含芳环时，该化合物在所速芳环上还可以具有一个或多个取代基，如卤素原子，低级烷基，低级烷氧基，苯基和氰基。

本发明说明书中，“低级”表示具有1-6个碳原子的基团。

“芳基”表示6元单环芳基或者由高达4个芳环组成的稠环基。

“具有共轭双键的杂环基”表示含有至少一个选自N、S和O的杂原子并含有共轭双键的5-或6-元单环基团或稠环基团。当它表示稠环基时，所述基团可以具有高达6个环。

在本发明中，式(1)所示萘衍生物的萘核可以任选具有取代基Q。该Q可以选自任选支化的C₁-C₆烷基和烷氧基，卤素原子，硝基，亚硝基，氨基和磺基。

表示取代基数目的m通常为0，也可以高达3。

R选自氢原子，碱金属，任选支化和任选取代的C₁-C₆烷基和酰基，以及苯基烷基。R上的取代基的实例可以包括卤素原子，低级烷基，低级烷氧基，氨基，氰基，硝基，和亚硝基。

根据本发明，式(I)所示萘酚衍生物的盐没有特别的限定，可以优选为碱金属盐，如钠或钾盐。

通过在下述条件下用放电量测定法来测定本发明萘酚衍生物的荷电量。该衍生物带负电，其荷电量的绝对值等于或高于10.0μC/g，优选50.0μC/g。

根据本发明，优选其中Y为-(CONH)_n-X，n为1，X为C₈-C₁₈烷基的式(I)萘酚衍生物。其中，特别优选以下所示的化合物。

上述萘酚衍生物可以用以下方法制备。

首先，由WO98/17621或日本专利申请公开平10-519205所述的方法，即，通过使2-萘酚化钠与二氧化碳反应，将反应产物酸化，然后任选对产物进行纯化，从而得到2-羟基萘-3，6-二羧酸

之后，使得到的2-羟基萘-3，6-二羧酸与碘甲烷在诸如N，N-二甲基甲酰胺的溶剂中反应，生成2-羟基萘-3，6-二羰酸的3-甲基酯。

这样得到的酯与亚硫酰氯等在溶剂如二甲苯、环丁砜或四氢呋喃中反应，生成相应的酰氯，然后使酰氯与预定的烷基胺反应，得到2-羟基萘-3，6-二羧酸的3-甲基酯，6-烷基酰胺。

之后，使所得产物与碱如氢氧化钠在醇水溶液中反应，之后用盐酸中和反应物，过滤收集沉淀，洗涤并干燥，得到所需的2-羟基萘-3，6-二羧酸的6-烷基酰胺。

以下阐明含有本发明电荷控制剂的电子照相调色剂。本发明的电荷控制剂可以优选用于制造单组分显影剂或双组分显影剂。一般说来，用于电子照相的调色剂是通过将添加剂如着色剂与电荷控制剂分散在粘结剂树脂中制备的。本发明的调色剂可以通过与通用调色剂类似的方式，使用上述萘酚衍生物作为电荷控制剂来制造。

粘结剂树脂的实例可以包括聚苯乙烯，丙烯酸聚合物，苯乙烯-丙烯酸共聚物，苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物，苯乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-马来酸共聚物，聚烯烃，聚酯，环氧树脂，聚氨酯和聚乙烯醇缩丁醛。这些树脂可以单独使用，或者两种或两种以上结合使用。

着色剂的实例可以包括碳黑，灯黑，铁黑，钴蓝，苯胺黑染料，苯胺蓝，酞菁蓝，酞菁绿，汉萨黄，铬黄，玫瑰红，三芳基甲烷染料和单偶氮及双偶氮染料或颜料。着色剂可以根据成品调色剂所需的颜色进行选择。

每100重量份粘结剂树脂，所用的着色剂的量可以是1-20重量份，优选2-10重量份。

本发明的调色剂包括式(I)的萘酚衍生物作为电荷控制剂。每100重量份粘结剂树脂所用萘酚衍生物的量可以是0.1-10，优选0.1-5重量份。在用量低于0.1重量份的情况下，该衍生物将不能赋予足够的电荷控制效果，而当用量高于10重量份时，所得调色剂的质量可能会变差。

本发明的电子照相调色剂可以包括另一种已知的电荷控制剂，如含金属的单偶氮染料、金属-水杨酸复合物和铜酞菁染料，与式(I)萘酚衍生物的组合。

除了上述之外，本发明的调色剂可以包括另外的添加剂，如低分子量烯烃聚合物和二氧化硅微粒，用来改进调色剂的固色或流动性能。本发明的调色剂可以进一步包括用于通用电子照相调色剂中的任何添加剂，除非其与本发明的目的相悖。

调色剂的粒径没有特别的限定，优选等于或低于20微米，更优选等于或低于10微米。

本发明的电子照相调色剂可以用任何已知的方法制造。例如但不限于可以使用如下方法，将上述成分通过干混机、Henschel混合器、球磨机等均匀混合；将所得混合物熔融并通过捏合机如Banbury混合器、加热辊、或者单或双轴挤出捏合机捏合；把均匀捏合的物质冷却并粉碎；和如果需要的话，分级，然后加入外用添加剂，得到调色剂。或者，在制造时可以使用任何已知的方法，如聚合法、微胶囊聚合法以及喷雾干燥法。

本发明的电荷控制剂与树脂具有优良的相容性，因此，该试剂可以与其他成分一起混合到粘结剂树脂中，得到均一稳定的可荷电调色剂。本发明的电荷控制剂可以通过已知的使用机械冲击的方法固定或嵌入到含粘结剂树脂和着色剂的微粒表面上或与该表面相邻的区域中。

优于先有技术的有益效果

本发明的电荷控制剂显示出高的荷电能力和与树脂优异的相容性，它可以均匀地分散到树脂中。该电荷控制剂是白色到浅色的，不会影响着色剂的颜色。

本发明的萘酚衍生物可以通过低成本的简单方法制造。该衍生物将不会对人体和环境造成不利影响。因此，此性能适合用于电子照相调色剂的电荷控制剂，特别是用于可带负电的电子照相调色剂。

含有本发明电荷控制剂的本发明的电子照相调色剂可以在短时间内均匀带电，并且摩擦荷电性能随着时间的推移稳定。因此，通过使用本发明的调色剂，可以得到影像密度高、不会雾化的高质量影像。另外，可有效避免电荷控制剂粘污在显影管和载体上，因此，在连续复印时调色剂可以稳定地提供高密度影像。此外，本发明的电荷控制剂对调色剂提供的颜色影响最小，因此，可用于制造彩色调色剂。

附图简述

图1是实施例1得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

图2是实施例2得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

图3是实施例3得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

图4是实施例4得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

图5是实施例5得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

图6是实施例6得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

图7是实施例7得到的萘酚衍生物的红外吸收谱(KBr)。

实施例

参考以下实施例对本发明进行进一步的描述。以下实施例目的仅在于阐明本发明，不构成对本发明范围的限定。

实施例1：2-羟基-3-羟基羰基-6-正辛基氨基羰基萘

将17.3克2-羟基-6-羟基羰基-3-甲氧基羰基萘分散在170克四氢呋喃中，向其中加入N，N-二甲基甲酰胺，然后加入12.5克亚硫酰氯并使混合物在50℃反应2小时。之后，将残余的亚硫酰氯与溶剂一起蒸出。将处于170克四氢呋喃中的18.4克N-辛胺加入到反应中，并回流反应约15小时。反应后，蒸出溶剂，然后向反应中加入150克甲醇，形成分散液。过滤收集沉淀，用甲醇和水充分洗涤。把这样得到的15.2克2-羟基-3-甲氧基羰基-6-正辛基氨基羰基萘分散在152克甲醇中，向其中加入5.1克处于100克水中的氢氧化钠。将反应物在70℃反应2小时，用碳处理，用盐酸将pH值调节到2-3。过滤收集沉淀，用水充分洗涤并干燥，得到产物14.1克，白色粉末(分解点：304℃)。该化合物的红外吸收谱(KBr)示于图1。

使用200目(75微米)的金属网，通过放电粉末静电荷试验仪(#TB200，Toshiba chemical Corp，Tokyo，Japan)测定由此得到的2-羟基-3-甲氧基羰基-6-正辛基氨基羰基萘的摩擦带电性能，条件如下所示。对所述化合物得到的摩擦电荷为-51.9μC/g。

测定条件：

温度：20℃

相对湿度：20％

鼓气：N₂，1.0Kg/cm²

放电时间：60秒

使用铁酸盐载体。

实施例2-7

以与实施例1相同的方式制备萘酚衍生物，不同之处是使用表1所列的胺或醇代替正辛胺。测定萘酚衍生物的摩擦电荷与分解点。结果示于表1。各个化合物的红外吸收谱(KBr)示于图2-7。

表1

配方实施例

以下表明调色剂配方实施例。在以下组成中，“份”指的是“重量份”。以下所示的配方实例目的在于阐明本发明而不是以任何方式对本发明的范围进行限定。

黑色调色剂

将100份苯乙烯-丙烯酸树脂，6份碳黑，和2份实施例1的化合物用球磨机均匀混合，然后，将混合物熔融，并用分散捏合机捏合。捏合后的混合物用振动磨大致粉碎，并用气流粉碎机进一步粉化，得到黑色调色剂。

彩色调色剂(青色)

可以以类似于黑色调色剂的方式制备彩色调色剂(青色)，不同之处是使用聚酯树脂代替苯乙烯-丙烯酸树脂，用酞菁蓝代替碳黑。

彩色调色剂(黄色)

可以以类似于黑色调色剂的方式制备彩色调色剂(黄色)，不同之处是使用聚酯树脂代替苯乙烯-丙烯酸树脂，用汉萨黄代替碳黑。

彩色调色剂(洋红色)

可以以类似于黑色调色剂的方式制备彩色调色剂(洋红色)，不同之处是使用聚酯树脂代替苯乙烯-丙烯酸树脂，用玫瑰红代替碳黑。

工业实用性

本发明提供用于电子照相调色剂的电荷控制剂以及用于电子照相的新型萘酚衍生物。

Claims (4)

1.一种电荷控制剂，其由下式(I)所示的化合物或其盐组成：

其中，Y选自酯化的羧基和基团-(CONH)_n-X(其中，X选自任选支化和任选取代的可以具有不饱和键的烃基，任选取代的芳基和具有共轭双键的杂环基，n是整数1或2)；

R选自氢原子，碱金属，任选支化、任选取代的C₁-C₆烷基和酰基，以及苯基烷基；

Q选自任选支化的C₁-C₆烷基和烷氧基，卤素原子，硝基，亚硝基，氨基和磺基；和

m是0-3的整数。

2.权利要求1的电荷控制剂，其中Y是-(CONH)_n-X，其中n是1，X是C₈-C₁₈烷基。

3.权利要求1的电荷控制剂，其中该试剂带负电荷，其绝对电荷量不低于+10.0μC/g。

4.一种电子照相调色剂，其至少包括粘结剂树脂，着色剂和由式(I)所示的萘酚衍生物或其盐组成的电荷控制剂。

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