DE60123674T2

DE60123674T2 - Perylenpigmentzusammensetzungen

Info

Publication number: DE60123674T2
Application number: DE60123674T
Authority: DE
Inventors: R. Gregory Mt. Pleasant SCHULZ
Original assignee: Sun Chemical Corp
Current assignee: Sun Chemical Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: AU2002241518A1; EP1414912A2; JP4161035B2; EP1414912B1; WO2002046314A2; CN1297611C; JP2004529216A; DE60123674D1; CN1527864A; CA2430690C; CA2430690A1; US6391104B1; WO2002046314A3; ATE341591T1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Perylenpigmentzusammensetzungen, die zusätzlich zu einer Perylenpigmentkomponente gewisse asymmetrische Perylendicarboxamidinimide beinhalten, die als Kristallwachstumshemmstoffe bei der Herstellung der Pigmentzusammensetzungen dienen.
Perylen, einschließlich Diimide von Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure, kann durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel W. Herbst und K. Hunger, Industrial Organic Pigments, 2nd ed. (New York: VCH Publishers, Inc., 1997), Seite 9 und 476–479; H. Zollinger, Color Chemistry (VCH Verlagsgesellschaft, 1991), Seite 227–228 und 297–298; und M. A. Perkins, "Pyridines and Pyridones" in The Chemistry of Synthetic Dyes and Pigments, ed. H. A. Lubs (Malabar, Florida: Robert E. Krieger Publishing Company, 1955), Seite 481–482. Anfangs isolierte Perylene, oft als rohe Perylene bezeichnet, sind allerdings normalerweise für die Verwendung als Pigmente ungeeignet und müssen daher einem oder mehreren zusätzlichen Fertigungsschritten ausgesetzt werden, die die Partikelgröße, Partikelform und/oder die Kristallstruktur so verändern, dass gute Pigmentqualität bereitgestellt wird. Siehe zum Beispiel K. Merkle and H. Schafer, "Surface Treatment of Organic Pigments" in Pigment Handbook, Vol. III (New York: John Wiley & Sons, Inc., 1973), Seite 157; R. B. McKay, "The Development of Organic Pigments with Particular Reference to Physical Form and Consequent Behavior in Use" in Rev. Prog. Coloration, 10, 25–32 (1979); und R. B. McKay, "Control of the application performance of classical organic pigments" in JOCCA, 89–93 (1989).
Perylendiimide, bei denen sich zumindest eine Imidgruppe von einem Diamin ableitet, das nicht weiter reagiert, um ein Dicarboxamidinimid zu bilden, sind bekannt. Zum Beispiel US Patente US 5,958,129 und US 5,248,774 ; Europäische Patentanmeldung EP 283436 ; und T. Deligeorgiev et al., "Synthesis and Properties of Fluorescent Bis-Quaternized Perylene Dyes" in Dyes and Pigments, 24, 75–81 (1994).
Es wurde von symmetrischen Perylenen, bei denen beide Imidgruppen in Form eines Dicarboxamidins vorhanden sind, berichtet. Zum Beispiel US Patente US 4,556,622 und 2,473,015. Diese Patente beschreiben keine asymmetrischen Perylendiimide, bei denen nur eine der Imidgruppen in Form eines Dicarboxamidins vorliegt.
Es wurde von asymmetrischen Perylendiimiden, bei denen eine der Imidgruppen in Form einer Dicarboxamidingruppe vorhanden ist, berichtet, doch wurde nicht beschrieben, sie im Gemisch mit Perylenpigmenten zu verwenden. Zum Beispiel US Patente US 5,508,137 und US 4,714,666 ; Deutsche Patentschrift DD 299,733 ; H. Langhals et al., "Imidazolperylenimide – ein stark fluoreszierender, stabiler Ersatz für Terrylen" in Angew. Chem., 111, 143–144 (1999); "Novel Dyes for Electrophotographic Processes with Perylene Structure Element" in IS&T's Tenth International Congress on Advances in Non-impact Printing Technologies, 192–195 (1994); Y. Nagao, "Synthesis and properties of perylene pigments" in Progress in Organic Coatings, 31, 43–49 (1997); H. Quante et al., "Synthesis of Soluble Perylenebisamidine Derivatives. Novel Long-Wavelength Absorbing and Fluorescent Dyes" in Chem. Mater., 9, 495–500 (1997); H. Langhals, "Novel Perylene Derivatives as Highly Photostable Fluorescent Dyes" in Chimia, 48, 503–505 (1994); G. Tamizhmani et al., "Photoelectrochemical Characterization of Thin Films of Perylenetetracarboxylic Acid Derivatives" in Chem. Mater., 3, 1046–1053 (1991); Y. Nagao et al., "Synthesis of Unsymmetrical Perryienebis (dicarboximide) Derivatives" in Chemistry Letters, 151–154 (1979); K. Venkataraman et al., "Anthraquinonoid Vat Dyes" in Chemistry of Synthetic Dyes, ed. K. Venkataraman, 5 (New York: Academic Press, 1971), Seite 233. Einige der Verbindungen wurden durch Syntheseverfahren ohne Bezug hergestellt. Zum Beispiel US Patent 4,336,383.
Auch sind Perylendicarboxamidine bekannt, die anstelle von Perylentetracarboxylverbindungen von Perylendicarboxylverbindungen abgeleitet sind, jedoch wurde nicht beschrieben, sie im Gemisch mit Perylenpigmenten zu verwenden. Zum Beispiel US Patent 5,650,513 und L. Feiler et al., "Synthesis of Perylene-3,4-dicarboximides – Novel Highly Photostable Fluorescent Dyes" in Liebigs Ann., 1229–1244 (1995).
Perylendicarboxamidinhydrazamide sind bekannt und es wurde beschrieben, sie im Gemisch mit Perylenpigmenten zu verwenden. Siehe PCT-Anmeldung WO 00/40657. Die Hydrazamid-Einheit unterscheidet sich in seiner Struktur allerdings von der Imid-Einheit an den Perylendicarboxamidinimiden der vorliegenden Erfindung und die PCT-Anmeldung offenbart keine Herstellung von miteinander ausgefällten Gemischen aus Perylendiimiden und Perylendicarboxamidinhydrazamiden.
Zusammensetzungen, die Mischungen aus Perylendiimiden und Perylendicarboxamidinimiden beinhalten, sind bekannt. Zum Beispiel beschreiben die US Patente 6,022,656; 5,019,473 und 4,968,571 das Vermischen von einzeln hergestellten Komponenten in polymeren Bindemitteln zur Verwendung in elektrophotographischen Elementen und das US Patent 4,762,569 beschreibt das Dispergieren von einzeln hergestellten Komponenten in nichtwässrigen Anstrichen oder Druckfarben. Keines dieser Patente beschreibt die Herstellung von miteinander ausgefällten Gemischen aus Perylendiimiden und Perylendicarboxamidinimiden mit kleiner Partikelgröße von gleichmäßiger Partikelgrößenverteilung.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass reaktive Mitfällung von Perylenpigmenten mit gewissen asymmetrischen Perylendicarboxamidinimiden Pigmentzusammensetzungen mit Kristallen geringer Größe bereitstellt, die verbesserte Transparenz- und Farbeigenschaften aufweisen, sogar in der unfertigen, anfänglich isolierten Form, ohne weitere physikalische Beeinflussung zur Modifizierung der Kristallgröße.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Perylenpigmentzusammensetzungen, umfassend ein reaktives miteinander ausgefälltes Gemisch, umfassend

(1) ungefähr 75 bis ungefähr 99,9 Mol-% (bevorzugt ungefähr 90 bis ungefähr 99,5 Mol-%), bezogen auf die Pigmentzusammensetzung, einer Verbindung der Formel (I)
wobei jedes R unabhängig Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalky, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist (bevorzugt sind beide R-Gruppen gleich), A für C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, eine Sulfonylgruppe, Amino, Ammonium, Hydroxy, Nitro oder Halogen steht, und m 0 oder eine Zahl von 1 bis 8 ist; und
(2) ungefähr 0,1 bis ungefähr 25 Mol-% (bevorzugt ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 Mol-%), bezogen auf die Pigmentzusammensetzung, eines asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel (II)
wobei W für C₂-C₃-Alkylen steht, welches gegebenenfalls substituiert oder modifiziert ist, R Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, A für C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, eine Sulfonylgruppe, Amino, Ammonium, Hydroxy, Nitro oder Halogen steht, und m 0 oder eine Zahl von 1 bis 8 ist.

Diese Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung von solchen Perylenpigmentzusammensetzungen, umfassend

(a) Umsetzen von
(i) einer Perylentetracarboxylverbindung der Formel (III)
wobei E¹ und E² unabhängig OR¹ sind oder zusammen O oder NR sind, E³ und E⁴ unabhängig OR¹ sind oder zusammen O sind, jedes R¹ unabhängig C₁-C₆-Alkyl (d.h. für Alkylester), C₇-C₁₆-Aralkyl (d.h. für Aralkylester) oder C₆-C₁₀-Aryl (d.h. für Arylester) ist, R Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, A für C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, eine Sulfonylgruppe, Amino, Ammonium, Hydroxy, Nitro oder Halogen steht, und m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist,
(ii) ungefähr 0,1 bis ungefähr 25 Mol-% (bevorzugt 0,5 bis 10 Mol-%), bezogen auf die Gesamtmenge der Komponente (a)(i), eines Diamins der Formel (IV) H₂N-W-NH₂ (IV) wobei W für C₂-C₃-Alkylen steht, welches gegebenenfalls substituiert oder modifiziert ist, und
(iii) gegebenenfalls einem Lösungsmittel, wodurch eine Zwischenproduktzusammensetzung gebildet wird;
(b) Umsetzen
(i) der Zwischenproduktzusammensetzung aus Schritt (a),
(ii) einem molaren Überschuß, bezogen auf die Zwischenproduktzusammensetzung (bevorzugt ungefähr 2,1 bis ungefähr 5 Mol pro Mol Zwischenproduktzusammensetzung), eines Amins der Formel (V) R-NH₂ (V)wobei R Wasserstoff (d.h. Ammoniak), C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl (gegebenenfalls unterscheidet sich R in Formel (V) von R in Formel (III)), und
(iii) gegebenenfalls einem Lösungsmittel, wodurch die Perylenpigmentzusammensetzung als ein reaktives miteinander ausgefälltes Gemisch, umfassend eine Verbindung der Formel (I) und ein asymmetrisches Perylendicarboxamidinimid der Formel (II), gebildet wird; und
(c) Isolieren der Perylenpigmentzusammensetzung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Perylentetracarboxylverbindungen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, von denen einige rohe oder aufbereitete Perylenpigmente und einige Vorläufer eines Perylenpigments sind, können durch ein beliebiges der zahlreichen im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel W. Herbst und K. Hunger, Industrial Organic Pigments, 2nd ed. (New York: VCH Publishers, Inc., 1997), Seite 9 und 476–479; H. Zollinger, Color Chemistry (VCH Verlagsgesellschaft, 1991), Seite 227–228; M. A. Perkins, "Pyridines and Pyridones" in The Chemistry of Synthetic Dyes and Pigments, ed. H. A. Lubs (Malabar, Florida: Robert E. Krieger Publishing Company, 1955), Seite 481–482; und F. Graser, "Perylenes" in Pigment Handbook, 2nd edition, Vol. III (New York: John Wiley & Sons, Inc., 1988), Seite 653–658.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „C₂-C₃-Alkylen" auf gegebenenfalls substituierte oder modifizierte 1,2-Ethylen- oder 1,3-Propylen-Gruppen, die unter Bezugnahme auf die Perylendicarboxamidinimide der Formel (II), an zwei Stickstoffatome gebunden sind, um den angezeigten heterocyclischen Ring zu bilden und die unter Bezugnahme auf die Diaminreaktanten der Formel (IV) an zwei NH₂-Gruppen gebunden sind.
Substituierte C₂-C₃-Alkylen-Gruppen sind jene Gruppen, in denen ein oder mehrere der Ethylen- oder Propylenkohlenstoffatome jeweils mit einem oder zwei C₁-C₆-Alkyl (bevorzugt Methyl), C₁-C₆-Alkoxy, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl, C₆-C₁₀-Aryl (bevorzugt Phenyl) oder Halogenatom oder mit einer Sulfonyl-, Amino-, Ammonium-, Hydroxy- oder Nitrogruppe substituiert werden; in denen ein oder mehrere Ethylen- oder Propylenkohlenstoffatome mit einer C₃-C₇-Alkylen-Gruppe geminal disubstituiert werden, um ein geminales Ringsystem mit 4 bis 8 Ringkohlenstoffatomen zu bilden oder in denen benachbarte Kohlenstoffatome Teil eines kondensierten Ringsystems sind. Der Begriff „kondensierte Ringsysteme" bezieht sich auf Ethylen- oder Propylen-Gruppen, in denen zwei benachbarte Kohlenstoffatome mit Gruppen substituiert werden, die zusammen einen kondensierten Kohlenwasserstoffring bilden, einschließlich eines Cycloalkan-Rings oder bevorzugter eines aromatischen Ringsystems wie etwa Benzol oder 1,2- oder 2,3-Napthalen oder er bezieht sich auf eine Propylengruppe, in der alle drei Kohlenstoffatome mit Gruppen substituiert werden, die zusammen einen kondensierten, multiplen Kohlenwasserstoffring bilden (am meisten bevorzugt ein polyaromatisches Ringsystem wie etwa 1,8-Naphtalen). Jedes der geminalen oder kondensierten Ringsysteme kann ring-substituiert sein, zum Beispiel wie oben beschrieben mit C₁-C₆-Alkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl, C₆-C₁₀-Aryl, C₁-C₆-Alkoxy, Sulfonyl, Amino-, Ammonium und Halogen.
Modifizierte C₂-C₃-Alkylengruppen sind jene, in denen ein oder mehrere Kohlenstoffatome durch O, S oder NR^a (wobei R^a Wasserstoff oder C₁-C₆-Alkyl ist) ersetzt sind. Ein Beispiel eines Diamins, das auf einer modifizierten Alkylengruppe dieser Art basiert, ist Diaminoguanidin.
Bevorzugte C₂-C₃-Alkylengruppen schließen unsubstituiertes und unmodifiziertes 1,3-Propylen oder 1,3-Propylen, in dem ein oder mehrere Kohlenstoffatome jeweils mit ein oder zwei C₁-C₆-Alkylgruppen substituiert sind, ein.
Der Begriff „C₁-C₆-Alkyl" bezieht sich auf aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen. Beispiele für C₁-C₆-Alkyl sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und deren isomere Formen. Der Begriff „C₅-C₈-Cycloalkyl" bezieht sich auf cycloaliphatische Kohlenwasserstoffgruppen mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen. Beispiele für C₅-C₈-Cycloalkyl sind Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl und Cyclooctyl. Der Begriff „C₆-C₁₀-Aryl" bezieht sich auf Phenyl und 1- oder 2-Naphthyl. Der Begriff „C₇-C₁₆-Aralkyl" bezieht sich auf C₁-C₆-Alkyl, das mit C₆-C₁₀-Aryl substituiert ist, sodass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome bei 7 bis 16 liegt. Beispiele für C₇-C₁₆-Aralkyl sind Benzyl, Phenethyl und Naphthylmethyl. Diese Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- und Aralkylreste können an einem oder mehreren Kohlenstoffatomen mit C₁-C₆-Alkyl- (das, sollte die primäre Gruppe ein Alkyl sein, verzweigtkettige oder langkettige Alkylgruppen bilden kann), C₁-C₆-Alkoxy-, C₇-C₁₆-Aralkyl-, C₇-C₁₆-Aralkoxy-, C₆-C₁₀-Aryl-, C₆-C₁₀-Aryloxy-, Amino- (wie etwa Amino, das mit ein oder mehreren C₁-C₆-Alkyl-, C₇-C₁₆-Aralkyl- und/oder C₆-C₁₀-Arylgruppen substituiert ist), Halogen-, Hydroxy- (einschließlich tautomere Oxoformen), Alkoxycarbonyl-, Aryloxycarbonyl-, Cyano- und Nitrogruppen substituiert sein. Aromatische Ringe von Aryl- und Aralkylresten können auch mit Gruppen substituiert sein, wie etwa Aryl-N=N-Gruppen, die üblicherweise nicht stabil sind, wenn sie an ein aliphatisches Kohlenstoffatom gebunden sind. Der Begriff „C₁-C₆-Alkoxy" bezieht sich auf geradkettitge oder verzweigtkettige Alkyloxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für C₁-C₆-Alkoxy sind Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentyloxy, Hexyloxy und die isomeren Formen davon. Der Begriff „C₇-C₁₆-Aralkoxy" bezieht sich auf C₁-C₆-Alkoxy, das mit C₆-C₁₀-Aryl substituiert ist, sodass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome bei 7 bis 16 liegt. Ein Beispiel für C₇-C₁₆-Aralkoxy ist Benzyloxy. Der Begriff „C₆-C₁₀-Aryloxy" bezieht sich auf Phenoxy und 1- oder 2-Naphthoxy, in denen die aromatische Einheit gegebenenfalls substituiert sein kann wie oben für Arylreste beschrieben. Der Begriff „Sulfonylgruppe" bezieht sich auf -SO₂-Rⁱ-Gruppen wie etwa Alkylsulfonyl (wobei Rⁱ Alkyl ist; zum Beispiel Methansulfonyl oder Ethansulfonyl), Arylsulfonyl (wobei Rⁱ Aryl ist; zum Beispiel Benzolsulfonyl, 1- oder 2-Naphthalensulfonyl und substituierte Formen wie etwa Toluolsulfonyl), Sulfoxyl und entsprechende Ester (wobei Rⁱ OH, Alkoxy, Cycloalkoxy, Aralkoxy, Aryloxy ist) und Sulfonamide (wobei Rⁱ -NRⁱⁱRⁱⁱⁱ ist, wobei Rⁱⁱ und Rⁱⁱⁱ unabhängig Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl sind). Die Begriffe „Amino" und „Ammonium" beziehen sich jeweils auf -NR^ivR^v und -NR^ivR^vR^vi+, wobei R^iv, R^v und R^vi unabhängig Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl oder C₇-C₁₆-Aralkyl sind und jede Ammoniumgruppe mit einer stöchiometrischen Menge eines Anions elektrisch ausgeglichen ist. Der Begriff „Halogen" schließt Fluor, Chlor, Brom und Iod ein.
Perylentetracarboxylverbindungen, die als Ausgangsmaterial (a)(i) für die Herstellung von Pigmentperylenzusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können, schließen zahlreiche Carboxylester oder cyclische Anhydride der Formel (III) ein. Bevorzugte Perylentetracarboxylverbindungen sind Dianhydride der Formel (III), wobei E¹ und E² zusammen und E³ und E⁴ zusammen Sauerstoffatome sind, entsprechend der Verbindung der Formel (IIIa)
wobei A und m wie oben in Formel (III) definiert sind. Besonders bevorzugte Perylendianhydride haben keine aromatischen Ringsubstituenten A (d.h. m ist gleich 0), doch substituierte Perylendianhydride, in denen zumindest einer der acht substituierbaren aromatischen Ringkohlenstoffatome des Perylenanteils zumindest eine Gruppe A (d.h. m ist ungleich 0) aufweist, sind ebenfalls geeignet. Geeignete, allerdings normalerweise weniger bevorzugte Perylentetracarboxylverbindungen schließen Ester ein, in denen E¹, E², E³ und E⁴ unabhängig voneinander C₁-C₆-Alkoxy, C₇-C₁₆-Aralkoxy oder C₆-C₁₀-Aryloxy (bevorzugt Perylentetracarboxylester, wobei E¹, E², E³ und E⁴ identische Alkoxy sind) sind, insbesondere jene, die keine Substituenten A für aromatische Ringe (d.h. m ist gleich 0) haben. Selbstverständlich ist auch die Verwendung von Esteranhydriden möglich, wobei beispielsweise E¹ und E² zusammen ein Sauerstoffatom und E³ und E⁴ unabhängig voneinander C₁-C₆-Alkoxy sind.
Andere geeignete, aber im Allgemeinen weniger bevorzugte Perylentetracarboxylverbindungen sind Imid-Diester oder Anhydride der Formel (III), wobei E¹ und E² zusammen NR und E³ und E⁴ zusammen entweder OR¹ oder (etwas bevorzugter) ein Sauerstoffatom sind, entsprechend den Verbindungen der Formel (IIIb)
wobei R, R¹, A und m wie oben in Formel (III) definiert sind.
Einige der als Komponente (a)(i) verwendeten Perylentetracarboxylverbindungen können selbst Pigmente sein, aber sie müssen nicht zwingend Pigmente sein, solange die finale Perylenpigmentzusammensetzung Pigmente enthält.
In Schritt (a) kann eine Perylentetracarboxylverbindung der Formel (III) mit einem Diamin der Formel (IV) in solchen Mengen reagieren, dass ungefähr 0,1 bis ungefähr 25 Mol-% (bevorzugt 0,5 bis 10 Mol-%) eines asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel (II) in der finalen Pigmentzusammensetzung der Erfindung vorhanden sind. In der Praxis kann dies durch die Verwendung von 0,1 bis ungefähr 25 Mol-% von Diamin, bezogen auf die Gesamtmenge der Perylentetracarboxylverbindung und des in Schritt (a) verwendeten Diamins, erreicht werden.
Geeignete Diamine sind Verbindungen der Formel (IV) H₂N-W-NH₂ (IV)wobei W eine gegebenenfalls substituierte oder modifizierte 1,2-Ethylen oder 1,3-Propylengruppe darstellt. Das letztendlich gebildete, asymmetrische Perylendicarboxamidinimid der Formel (II) wird eine fünfgliedrige, heterocyclische Gruppe aufweisen, wenn in Schritt (a) 1,2-Diaminoethan oder ein Derivat davon verwendet wird bzw. eine sechsgliedrige heterocyclische Gruppe aufweisen, wenn 1,3-Diaminopropan oder ein Derivat davon verwendet wird. Besonders bevorzugte Diamine sind unsubstituiertes und unmodifiziertes 1,3-Diaminopropan oder 1,3-Diaminopropan, das in der 2-Position mit einem oder zwei C₁-C₆-Alkyl-Gruppen (bevorzugt Methyl) oder einer Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele für geeignete Diaminopropane schließen 1,3-Diaminopropan, 2-Methyl-1,3-Diaminopropan, 2,2-Dimethyl-1,3-Diaminopropan, 1,3-Diamino-2-Hydroxypropan und dergleichen ein. Beispiele für geeignete Diaminoethane schließen 1,2-Diaminoethan, 1,2-Diaminopropan, 1,2-Diaminobutan und dergleichen ein. Obwohl im Allgemeinen nicht bevorzugt, ist es möglich, Diamine zu wählen, wobei die Substituenten an Gruppe W während oder nach Schritt (a) oder jedem beliebigen anschließenden Schritt in einen anderen Substituenten umgewandelt werden.
Schritt (a) wird charakteristischerweise, aber nicht zwingend, in einem Lösungsmittel ausgeführt. Geeignete Lösungsmittel (a)(iii) sind Flüssigkeiten, die die Komponenten der Reaktionsmischung ohne wesentliche Zersetzung oder sonstiges Reagieren während der Reaktion auflösen oder suspendieren können. Beispiele für geeignete Lösungsmittel schließen Wasser, monofunktionale Alkohole, insbesondere niedere Alkanole wie etwa Methanol, Ethanol, Butanol, Pentanol, Hexanol und isomere Formen davon; Amide wie etwa Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ester wie etwa Tetrahydrofuran und Dioxan; Alkylenglykole und Thioglykole wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, Hexylenglykol, Diethylenglykol und Thiodiglykol; Polyalkylenglykole wie etwa Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; andere Polyole wie etwa Glycerol und 1,2,6-Hexantriol; Niederalkylether von mehrwertigen Alkoholen wie etwa 2-Methoxyethanol, 2-(2-Methoxyethoxy)ethanol, 2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethanol und 2-[2-(2- Ethoxyethoxy)ethoxy]ethanol; aromatische und heteroaromatische Flüssigkeiten wie etwa Benzol, Pyridin und Chinolin; und andere derartige organische Flüssigkeiten, die in der Technik bekannt sind, ein. Wasser ist ein besonders bevorzugtes Lösungsmittel. Oft können selbstverständlich auch andere Lösungsmittel verwendet werden, doch im Allgemeinen ist es ratsam, Lösungsmittel zu vermeiden, die mit den Reaktionskomponenten reagieren können. Die Menge des Lösungsmittels ist normalerweise nicht entscheidend, sollte aber ausreichend sein, um die Komponenten der Reaktionsmischung lösen oder suspendieren zu können, ohne zu groß zu sein, als dass nach der vollständigen Reaktion das Entfernen von überschüssigen Mengen notwendig ist. Typische Mengen Lösungsmittel liegen im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 100 Gewichtsteilen (bevorzugt 1 bis 10 Gewichtsteile) bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (a) und (b).
Lösungsmittel (a)(iii) können nicht notwendig sein, wenn eine der Komponenten (a) (i) oder (a)(ii) eine Flüssigkeit ist oder wenn die Mischung der Komponenten ohne erhebliche Zersetzung in unerwünschte Nebenprodukte geschmolzen werden kann.
Herkömmliche, mit Perylenpigmenten verwendete Zusatzstoffe können auch vor oder während des Reaktionsschrittes (a) hinzugefügt werden. Geeignete Zusatzstoffe schließen beispielsweise oberflächenaktive Stoffe, Dispergiermittel, Benetzungsmittel, Entschäumer, Mahlhilfsmittel, Latices, Derivate organischer Pigmente, anorganische Verbindungen (wie etwa Metallsalze) oder Mischungen davon ein. Beispiele für solche optionalen Bestandteile schließen Sulfonsäure, Sulfonamid, Carboxamid, Aminoalkyl oder Phthalimidoalkylderivate organischer Pigmente (insbesondere von Perylenen, Phthalocyaninen oder Chinacridonen); acrylische Copolymere; Fettsäuren mit zumindest 12 Kohlenstoffatomen (wie etwa Stearinsäure oder Behensäure) und entsprechende Amide, Ester oder Salze (wie etwa Magnesiumstearat, Zinkstearat, Aluminiumstearat oder Magnesiumbehenat); quaternäre Ammoniumverbindungen wie etwa Tri[(C₁-C₄-Alkyl)benzyl]ammoniumsalze; Weichmacher wie etwa epoxidiertes Sojabohnenöl; Wachse (wie etwa Polyethylenwachs); Harzsäuren (wie etwa Abietinsäure, Kolophoniumseife oder hydriertes oder dimerisiertes Kolophonium); C₁₂-C₁₈-Parrafindisulfonsäuren; sulfonierte Dicarbonsäuren und entsprechende Ester oder Amide davon (wie etwa Sulfosuccinate, Sulfosuccinamate und Derivate davon); Alkylphosphate und Phosphonate; langkettige Fettamine (wie etwa Laurylamin oder Stearylamin); Polyamine (wie etwa Polyethylenimine); quaternäre Ammoniumverbindungen (wie etwa Tri[[C₁-C₄-Alkyl)benzyl]ammoniumsalze); Alkylphenole; Alkohole und Diole (wie etwa Stearylalkohol und Dodecan-1,2-diol); alkoxylierte Fettsäuren und Amide, alkoxylierte Alkohole, alkoxylierte Alkylphenole und Glykolester; Polyurethane; oder Kombination davon ein. Solche optionalen Bestandteile können in Mengen von bis zu ungefähr 20 Gew.-% (bevorzugt 0,05 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 1 bis 10 Gew.-%) aufgenommen werden, basierend auf der Menge an Perylentetracarboxylausgangsmaterial der Formel (III).
Schritt (a) wird normalerweise bei einer Temperatur von ungefähr 50 bis ungefähr 150°C ausgeführt, bevorzugt über einen Zeitraum von ungefähr zwei bis ungefähr 15 Stunden, bevorzugter von ungefähr vier bis ungefähr sieben Stunden.
Die in Schritt (a) gebildeten Zwischenproduktzusammensetzungen beinhalten sowohl unreagierte Perylentetracarboxylverbindungen der Formel (III) als auch ungefähr 0,1 bis ungefähr 25 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Zwischenproduktzusammensetzungen, des Perylenzwischenproduktes, von dem angenommen wird, dass es vorwiegend asymmetrische Dicarboxamidine der Formel (VI) sind,
wobei E¹, E², W, A und m wie oben definiert sind. Bei Verwendung des bevorzugten Perylendianhydrids der Formel (IIIa) als Perylenausgangsmaterial, wird von dem Perylenzwischenprodukt angenommen, dass es vorwiegend asymmetrisches Dicarboxamidinanhydrid der Formel (VIa) ist,
wobei W, A und m wie oben definiert sind. Das Vorhandensein kleiner Mengen von entsprechenden symmetrischen Bis-dicarboxamidinen, das statistisch gesehen häufiger bei ansteigenden Mengen von Diaminen der Formel (IV) vorkommt, hat keine ungünstige Wirkung auf die Eigenschaften des Endproduktes.
Bei Verwendung des Perylenimidanhydrids der Formel (IIIb) als Perylenausgangsmaterial, wird angenommen, dass das Perylenzwischenprodukt ein asymmetrisches Perylendicarboxamidinimid der Formel (II) ist,
wobei R, W, A und m wie oben definiert sind. Verbindungen der Formel (II) sind selbstverständlich die asymmetrische Perylendicarboxamidinimidkomponente der Perylenpigmentzusammensetzungen der Erfindung und erfordern daher keine weitere Reaktion. Das unreagierte Imidanhydrid muss allerdings noch in Schritt (b) zu der Perylendiimidkomponente umgewandelt werden. Da Dicarboxamidinimide der Formel (II) nach ihrer Bildung im Wesentlichen unlöslich sind, stellt die gesonderte Bildung der Perylendiimidkomponente in Schritt (b) nicht dieselbe Mitfällung her wie bei Verwendung der bevorzugten Perylendianhydride der Formel (IIIa).
Obwohl im Allgemeinen viel weniger bevorzugt, insbesondere im Hinblick auf die zusätzlichen erforderlichen Schritte, ist es auch möglich, die gesondert hergestellten Mengen der Perylentetracarboxylkomponente der Formel (III) und des asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel (VIa) zu vermischen, solange das daraus resultierende Gemisch anschließend in Schritt (b) mit Monoaminen der Formel (V) reagieren kann. Durch das Vermischen von bereits vollständig gebildeten Perylendiimiden der Formel (I) und asymmetrischen Perylendicarboxamidinimiden der Formel (II) hergestellte Zusammensetzungen würden nicht die vorteilhaften physikalischen Eigenschaften und Farbeigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzungen aufweisen.
In Schritt (b) kann die Zwischenproduktzusammensetzung aus Schritt (a) mit einem Monoamin der Formel (V) in ausreichendem Überschuß reagieren, um alle unreagierten Anhydrid- und/oder Estergruppen der Perylentetracarboxylverbindungen der Formel (III) und der Perylenzwischenprodukte (von denen angenommen wird, dass es asymmetrische Dicarboxamidine der Formel (VI) sind) in Imidgruppen umzuwandeln.
Die Komponente (b)(ii) schließt Ammoniak und primäre Amine der Formel R-NH₂, wobei R für C₁-C₆ Alkyl (bevorzugt Methyl), C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl steht, ein. Beispiele für geeignete primäre Amine schließen Alkylamine wie etwa Methylamin, Ethylamin, Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin und isomere Formen davon, Aralkylamine wie etwa Benzylamin und Phenethylamin; und Arylamine wie Anilin, Anisidin, Phenetidin, Toluidin und verschiedene Xylidinisomere ein. Die Verwendung von Methylamin in Verbindung mit einer Perylentetracarboxylverbindung ohne A-Gruppen (zum Beispiel unsubstituiertes Perylendianhydrid), erzeugt beispielsweise eine Perylenpigmentzusammensetzung, die als Hauptkomponente N,N'-Dimethylperylentetracarboxyldiimid (Pigment Red 179) beinhaltet.
Durch geeignete Auswahl des Amins der Formel R-NH₂ ist es möglich, Pigmentzusammensetzungen herzustellen, in denen die Verbindung der Formel (I) zwei unterschiedliche R-Gruppen aufweist (d.h. ein asymmetrisches Perylen). Ist die Perylentetracarboxylverbindung der Formel (III) beispielsweise ein Imid, wobei E¹ und E² zusammen NR sind, kann Schritt (b) ausgeführt werden, indem ein Amin der Formel R-NH₂ verwendet wird, wobei sich R von der bereits gebildeten Imidgruppe unterscheidet.
Es ist notwendig, zumindest einen geringen Überschuss an Ammoniak oder primärem Amin zu verwenden, bezogen auf die Anhydrid- und/oder Estergruppen der Zwischenproduktzusammensetzung. Die theoretische Menge Monoamin, die zur Vervollständigung der gewünschten Reaktion erforderlich ist, kann berechnet werden, um die Menge an unreagierten Anhydrid- und/oder Estergruppen, die in der Mischung bleiben, zu ermitteln. Allerdings ist es allgemein bevorzugt ungefähr 2,1 Mol bis ungefähr 5 Mol Ammoniak oder primäres Amin pro Mol Zwischenproduktzusammensetzung zu verwenden. Obwohl im Allgemeinen nicht bevorzugt, ist es möglich, größere Mengen Ammoniak oder primäres Amin zu verwenden, das, sollte es unter Reaktionsbedingungen flüssig sein, auch als Lösungsmittel oder als Co-Lösungsmittel dienen kann.
Schritt (b) wird gegebenenfalls in einem Lösungsmittel ausgeführt. Geeignete Lösungsmittel (b)(iii) sind Flüssigkeiten, die die Komponenten der Reaktionsmischung ohne wesentliches Zersetzen oder sonstiges Reagieren während der Reaktion auflösen oder suspendieren können und können entweder mit den in Schritt (a) verwendeten Lösungsmitteln identisch sein oder sich von ihnen unterscheiden (bevorzugt identisch).
Herkömmliche Zusatzstoffe, die mit Perylenpigmenten verwendet werden, können auch vor oder während Reaktionsschritt (b) hinzugefügt werden. Beispiele solcher Zusatzstoffe schließen die oben mit Bezug auf Schritt (a) genannten Zusatzstoffe ein. Es ist auch möglich, Verbindungen einzuschließen, die mit Monoaminen der Formel (V) reagieren, um Pigmentzusatzstoffe zu bilden. Beispiele für solche geeigneten reaktiven Verbindungen schließen nicht-pigmentäre, cyclische Anhydride und Imide wie die in den US Patenten 6,015,458 und 6,039,769 beschriebenen ein.
Schritt (b) wird normalerweise bei einer Temperatur von ungefähr 50 bis ungefähr 150°C ausgeführt, bevorzugt über einen Zeitraum von ungefähr zwei bis ungefähr 15 Stunden, bevorzugter von ungefähr vier bis ungefähr sieben Stunden.
In Schritt (b) werden die Perylentetracarboxylverbindungen und die Perylenzwischenprodukte oder instabilen Zwischenprodukte, die jeweils während ihrer Umwandlung zu Verbindungen der Formeln (I) und (II) gebildet werden, wahrscheinlich zumindest übergangsweise löslich in dem Reaktionsmedium. Die asymmetrische Perylendicarboxamidinimidkomponente, die in Schritt (b) gebildet wird, dient als Kristallwachstumshemmstoff bei der Umwandlung der Zwischenproduktmischung in Perylenpigmentzusammensetzungen der Erfindung. Ungeachtet der genauen Natur des auftretenden Vorgangs kommt es zur Bildung eines miteinander ausgefällten Gemisches von Verbindungen der Formeln (I) und (II) in Schritt (b), worauf hier als „reaktive Mitfällung" Bezug genommen wird. Die entstehenden reaktiven miteinander ausgefällten Pigmentzusammensetzungen weisen kleine Kristalle mit einer relativ engen Partikelgrößenverteilung auf und können zur Herstellung von Anstrichen mit verbesserten färbenden Eigenschaften verwendet werden.
Obwohl im Allgemeinen nicht notwendig, kann die finale Partikelgröße des Pigments daher durch Variieren der Weiterverarbeitungsmethode weiter kontrolliert werden. Beispielsweise können Pigmente durch Reduzierung der Partikelgröße transparenter und durch Erhöhung der Partikelgröße trüber gemacht werden. Wenn erwünscht, kann die Perylenpigmentzusammensetzung zum Beispiel durch Verwendung im Stand der Technik bekannter Verfahren aufbereitet werden, wie etwa durch Mahlen oder, weniger bevorzugt, Behandlung mit Lösungsmittel oder Mahlen in Kombination mit Behandlung mit Lösungsmittel. Geeignete Mahlverfahren schließen Trockenmahlverfahren wie etwa Strahlmahlen, Kugelmahlen und dergleichen, mit oder ohne Zusatzstoffe, oder Nassmahlverfahren wie etwa Salzkneten, Sandmahlen, Perlmahlen und dergleichen in Wasser oder organischen Lösungsmitteln, mit oder ohne Zusatzstoffe, ein.
Die Verwendung von zahlreichen anderen optionalen Bestandteilen während oder nach dem optionalen Aufbereitungsschritt, kann, obwohl im Allgemeinen nicht notwendig, die Eigenschaften von Perylenpigmentzusammensetzungen der Erfindung weiter verbessern. Geeignete optionale Bestandteile schließen oberflächenaktive Stoffe, Dispergiermittel, Benetzungsmittel, Entschäumer, Mahlhilfsmittel, Latizes, organische Pigmentderivate, anorganische Verbindungen (wie etwa Metallsalze) oder Mischungen davon wie etwa die oben zur Verwendung in Schritt (a) genannten, ein. Solche optionale Zutaten können in Mengen von bis zu ungefähr 20 Gew.-% (bevorzugt 0,05 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 1 bis 10 Gew.-%) aufgenommen werden, basierend auf der Menge organischer Pigmentzusammensetzung.
Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften sind die erfindungsgemäßen Perylenpigmentzusammensetzungen für viele verschiedene Pigmentanwendungen geeignet. Zum Beispiel können erfindungsgemäße Pigmenzusammensetzungen als das Farbmittel (oder als eines von zwei oder mehreren Farbmitteln) für stark lichtechte Pigmentsysteme verwendet werden. Beispiele schließen pigmentierte Mischungen mit anderen Materialien, Pigmentformulierungen, Anstriche, Druckfarbe, gefärbtes Papier oder farbige makromolekulare Materialien ein. Der Begriff „Mischungen mit anderen Materialien" versteht sich beispielsweise einschließlich von Mischungen mit anorganischen weißen Pigmenten wie etwa Titandioxid (Rutil) oder Zement oder anderen anorganischen Pigmenten. Beispiele für Pigmentformulierungen schließen geflushte Pasten mit organischen Flüssigkeiten oder Klebstoffe und Dispersionen mit Wasser, Dispergiermittel und unter Umständen Konservierungsmittel ein. Beispiele für Anstriche, in denen Pigmente dieser Erfindung verwendet werden können, schließen beispielsweise physikalisch oder oxidierend trocknende Lacke, Einbrennlacke, reaktive Anstriche, Zwei-Komponenten-Anstriche, Anstriche, die auf Lösungsmitteln oder Wasser basieren, Emulsionsanstriche für wetterfeste Beschichtungen und Temperafarben ein. Druckfarben schließen jene ein, die für die Verwendung bei Papier, Textilien und Weißblechdrucken bekannt sind. Geeignete makromolekulare Substanzen schließen jene natürlichen Ursprungs wie etwa Gummi, jene, die durch chemische Veränderungen hergestellt werden wie etwa Acetylcellulose, Cellulosebutyrat oder Viskose oder jene, die synthetisch hergestellt werden wie etwa Polymere, Polyadditionsprodukte und Polykondensate ein. Beispiele für synthetisch hergestellte makromolekulare Substanzen schließen Kunststoffe wie etwa Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat und Polyvinylpropionat; Polyolefine wie etwa Polyethylen und Polypropylen; Polyamide mit hohem Molekulargewicht; Polymere und Copolymere aus Acrylaten, Methacrylaten, Acrylnitril, Acrylamid, Butadien oder Styrol; Polyurethane; und Polycarbonate ein. Die mit den Perylenpigmentzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung pigmentierten Materialien können jede gewünschte Gestalt oder Form annehmen. Die erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen sind gegen Wasser, Öl, Säuren, Leim, Alkali, Lösungsmittel, Überlackierung, Übersprühung, Sublimation, Hitze und Vulkanisation hochbeständig, liefern aber eine sehr gute Farbergiebigkeit und sind leicht dispersierbar (zum Beispiel in Kunststoffen).
Die nachfolgenden Beispiele zeigen weitere Details der Herstellung und Verwendung der Zusammensetzungen dieser Erfindung. Die Erfindung, die in der vorangehenden Offenbarung dargelegt ist, ist weder im Sinne noch im Umfang auf diese Beispiele beschränkt. Fachleuten ist ersichtlich, dass bekannte Varianten der Bedingungen und Abläufe der nachfolgenden Herstellungsvorgänge zur Herstellung dieser Zusammensetzungen verwendet werden können. Falls nicht anders angegeben werden alle Temperaturen in Grad Celsius und alle Prozente in Gewichtsprozenten angegeben.
BEISPIELE
Beispiele 1–5
Die Beispiele 1–5 beschreiben die Herstellung von Perylenpigmentzusammensetzungen, die bzgl. Partikelgrößeneigenschaften analysiert wurden.
Das Vergleichsbeispiel 1 beschreibt die Herstellung von N,N'-Dimethylperylentetracarboxyldiimid (Pigment Red 179) in Abwesenheit eines erfindungsgemäßen Perylendicarboxamidinimids. Die Beispiele 2–4 beschreiben die Herstellung von N,N'-Dimethylperylentetracarboxyldiimid in Gegenwart eines erfindungsgemäßen Perylendicarboxamidinimids.
Partikelgröße-Analysenverfahren
Die Partikelgrößen der in den nachfolgenden Beispielen hergestellten Zusammensetzungen wurden unter Verwendung von QLS Laserstreuung (QLS Laser scattering), DCP Scheibenzentrifuge (DCP disc centrifuge) und Röntgenpulverdiffraktometrie-Verfahren (X-ray powder diffraction methods) bestimmt. Für die Bestimmungen mittels Laserstreuung und Scheibenzentrifuge wurden Proben jeder Pigmentzusammensetzung mit Wasser verdünnt, mit einem Ultraschalltrichter dispergiert (600 W für zwei Minuten) und weiter verdünnt. Für die Röntgenmessung wurden Pulverproben verwendet.
Die Ergebnisse der Laserstreuung wurden durch Verwendung eines Laserstreuungs-Partikelgrößenanalysators von Brookhoven Instruments (Laser Scattering Particle Size Analyzer), der mit einem Detektor BI-9000 ausgestattet ist, der eine Photovervielfacher-Röhrenspannung von 1,75 kV, eine Laserwellenlänge von 632,8 nm, eine Strahlbreite von 1 mm (unpolarisiert), einen Erfassungswinkel von 90° und eine Zellenlänge von 12 mm verwendet, erzielt und als effektive Durchmesser (D_eff) angezeigt, die mit Durchschnitts- oder Mittelwerten identisch sind.
Die Ergebnisse der Scheibenzentrifuge wurden unter Verwendung eines Brookhaven Instruments BI-DCP 1000 Particle Sizer erzielt, der mit 10 000 Upm arbeitet, und werden als Oberflächenmittel des Durchmessers (D_s), Gewichtsmittel des Durchmessers (D_w), 95%-Summenwerte bei der Gewichtsverteilung (D_w,95) und Polydispersität angezeigt (die Verteilungsspanne wird als D_w/D_n definiert, wobei D_n das Zahlenmittel des Durchmessers ist).
Die Ergebnisse der Röntgenpulverdiffraktometrie wurden unter Verwendung eines Siemens D5000 Röntgen-Diffraktometers erzielt und werden als Halbwertsbreite (FWHM) für das bei einem Diffraktionswinkel 2θ von 8,2° gefundene Singulett angezeigt.
Beispiel 1 (Vergleich)
Eine Suspension von 120 g (0,31 Mol) Perylentetracarbonsäuredianhydrid (PTCA) in 1600 g Wasser wurde unter Rühren auf 90°C erwärmt und vier Stunden bei 90°C gehalten. Anschließend wurde die Suspension auf 23°C abgekühlt, woraufhin 120 g (1,55 Mol) 40%iger wässriger Monomethylaminlösung über einen Zeitraum von 15 Minuten zugetropft wurden. Nach vollständigem Hinzufügen wurde die Reaktionsmischung für weitere 45 Minuten bei 25°C gerührt, auf 80°C erwärmt und vier Stunden bei 80°C gehalten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Pigment durch Vakuumfiltrierung aufgefangen, von Amin freigewaschen und getrocknet, um ungefähr 120 g Produkt zu ergeben.
Die Testergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Eine Mischung von 450 g (1,15 Mol) PTCA, 6000 g Wasser und 6 g (58,7 Mol) 2,2-Dimethyl-1,3-diaminopropan wurde eine Stunde bei 25°C gerührt, auf 90°C erwärmt und vier Stunden bei 90°C gehalten. Anschließend wurde die Suspension auf 25°C abgekühlt, woraufhin 450 g (5,81 Mol) 40%iger wässriger Monomethylaminlösung über einen Zeitraum von 15 Minuten zugetropft wurden. Nach vollständigem Hinzufügen wurde die Reaktionsmischung für weitere 45 Minuten bei Umgebungstemperatur gerührt, auf 80°C erwärmt und vier Stunden bei 80°C gehalten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Pigment durch Vakuumfiltrierung aufgefangen, von Amin freigewaschen und getrocknet, um ungefähr 450 g Produkt zu ergeben, enthaltend ungefähr 5 Mol-% eines asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel
Die Testergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Eine Mischung von 450 g (1,15 Mol) PTCA, 6000 g, 50°C warmen Wassers und 6 g (58,7 Mol) 2,2-Dimethyl-1,3-diaminopropan wurde unter Rühren auf 90°C erwärmt und vier Stunden bei 90°C gehalten. Anschließend wurde die Suspension auf 25°C abgekühlt, woraufhin 450 g (5,81 Mol) 40%iger wässriger Monomethylaminlösung über einen Zeitraum von 15 Minuten zugetropft wurden. Nach vollständigem Hinzufügen wurde die Reaktionsmischung weitere 45 Minuten bei Umgebungstemperatur gerührt, auf 80°C erwärmt und vier Stunden bei 80°C gehalten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Pigment durch Vakuumfiltrierung aufgefangen, von Amin freigewaschen und getrocknet, um ungefähr 450 g Produkt zu ergeben, enthaltend ungefähr 5 Mol-% eines asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel
Die Testergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 4
Eine Mischung von 450 g (1,15 Mol) PTCA, 6000 g Wasser und 4,68 g (51,9 mmol) 1,3-Diamino-2-hydroxypropan wurde eine Stunde bei 25°C gerührt, auf 90°C erwärmt und vier Stunden bei 90°C gehalten. Anschließend wurde die Suspension auf 25°C abgekühlt, woraufhin 450 g (5,81 Mol) 40%iger wässriger Monomethylaminlösung über einen Zeitraum von 15 Minuten zugetropft wurden. Nach vollständigem Hinzufügen wurde die Reaktionsmischung weitere 45 Minuten bei Umgebungstemperatur gerührt, auf 80°C erwärmt und vier Stunden bei 80°C gehalten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Pigment durch Vakuumfiltrierung aufgefangen, von Amin freigewaschen und getrocknet, um ungefähr 450 g Produkt zu erhalten, enthaltend ungefähr 4 Mol-% eines asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel
Die Testergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 5
Eine Mischung von 450 g (1,15 Mol) PTCA, 6000 g, 50°C warmen Wassers und 4,68 g (51,9 Mol) 1,3-Diamino-2-hydroxypropan wurde unter Rühren auf 90°C erwärmt und vier Stunden bei 90°C gehalten. Anschließend wurde die Suspension auf 25°C abgekühlt, woraufhin 450 g (5,81 Mol) 40%iger wässriger Monomethylaminlösung über einen Zeitraum von 15 Minuten zugetropft wurden. Nach vollständigem Hinzufügen wurde die Reaktionsmischung weitere 45 Minuten bei Umgebungstemperatur gerührt, auf 80°C erwärmt und vier Stunden bei 80°C gehalten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Pigment durch Vakuumfiltrierung aufgefangen, von Amin freigewaschen und getrocknet, um ungefähr 450 g Produkt zu ergeben, enthaltend ungefähr 4 Mol-% eines asymmetrischen Perylendicarboxamidinimids der Formel
Die Testergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Partikelgröße-Ergebnisse für die Beispiele 1–5
Die in Tabelle 1 dargestellten Testergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäß hergestellten Pigmentzusammensetzungen kleinere Partikel aufweisen als das ohne Perylendicarboxamidinimid hergestellte Vergleichspigment.
Beispiele 6–8
Die Beispiele 6–8 beschreiben die Herstellung von Perylenpigmentzusammensetzungen, die weiter verarbeitet und auf ihre Farbeigenschaften in einem wässrigen Farbsystem analysiert wurden. Insbesondere beschreibt Beispiel 6 ferner das Aufbereiten des Pigments aus Vergleichsbeispiel 1 und die Beispiele 7 und 8 beschreiben jeweils ferner das Aufbereiten der Pigmente aus den Beispielen 2 und 4 für die Verwendung bei Anstrichanalysen.
Anstrichanalyseverfahren
Auf Wasser basierende Anstrichanalysen wurden bei aufbereiteten oben beschriebenen Pigmenten ausgeführt, wobei ein Anstrichsystem aus Basislack auf Wasserbasis und Klarlack auf Lösungsmittelbasis verwendet wurde. Unter Verwendung einer Mischung aus 12,4% AROLON^® 559-G4-70 Acrylharz (Reichhold Chemicals, Inc.), 3,2% SOLSPERSE^® 27000 Hyperdispergiermittel (Avecia, Inc.), 1,6% 2-Amino-2-methyl-1-propanol (Angus Chemical) und 18% aufbereitetem organischen Pigment wurden wässrige Dispersionen hergestellt, was ein Pigment-Bindemittel-Verhältnis von 3:2 und einen Gesamtfeststoffanteil von 30% ergab. Das Pigment-Bindemittel-Verhältnis wurde dann mit zusätzlichem AROLON 559-G4-70 Acrylharz (Gesamtmenge 26%) und 25% CYMEL^® 325 Melamin/Formaldehydharz (Cytec Industries) reduziert, was einen Gesamtfeststoffanteil von 50% ergab. Deckfarbe und Transparenz wurden unter Verwendung von Filmen gemessen, die jeweils mit 76 μm und 38 μm Nassfilm-Dicke aufgebracht wurden und 15 Minuten bei Zimmertemperatur und fünf Minuten bei 100°C ruhten. Anschließend wurden Klarlacke mit einer Mischung aus 80% AROPLAZ^® 1453-X-50 Alkydharz (Reichhold Chemicals, Inc.) und 20% CYMEL^® 325 Melamin/Formaldehydharz mit einem Gesamtfeststoffanteil von 57% auf den Basislack mit einer Nassfilm-Dicke von 76 μm aufgebracht und ruhten 15 Minuten bei Raumtemperatur und 15 Minuten bei 121°C.
Unterton-Anstriche wurden aus den oben beschriebenen reduzierten wässrigen Dispersionen mit einem Pigment-Bindemittel-Verhältnis von 1:4 unter Hinzufügen von zusätzlichem AROLON 559-G4-70 Acrylharz, CYMEL 325 Melamin/Formaldehydharz und 35%iger TINT-AYD^® CW-5003 weißer Dispersion (Elementis) hergestellt, was ein Pigment-Bindemittel-Verhältnis von 1:1,1, einen Gesamtfeststoffanteil von 55% und ein TiO₂-Pigment-Verhältnis von 9:1 ergab. Die Farbmessungen wurden unter Verwendung von Filmen, die mit 38 μm Nassfilm-Dicke aufgebracht wurden und 15 Minuten bei Zimmertemperatur und fünf Minuten bei 100°C ruhten, durchgeführt. Anschließend wurden Klarlacke aufgebracht und wie oben beschrieben gehärtet.
Metallische Anstriche wurden aus der oben beschriebenen Dispersion mit einem Pigment-Bindemittel-Verhältnis von 3:2 unter Verwendung eines wasserlöslichen Aluminiumpigments (als HYRDO PASTE^® 8726 von Silberline Manufacturing Co, Inc.), AROLON^® 559-G4-70 Acrylharz und CYMELO^® 325 Melamin/Formaldehydharz in Mengen, die ein Pigment-Bindemittel-Verhältnis von 1:2, ein Aluminium-Pigment-Verhältnis von 1:4 und einen Gesamtfeststoffanteil von 43% lieferten, hergestellt. Die Farbmessungen wurden unter Verwendung von Filmen, die mit 38 μm Nassfilm-Dicke aufgebracht und wie oben beschrieben gebrannt wurden, durchgeführt. Anschließend wurden Klarlacke aufgebracht und wie oben beschrieben gehärtet.
Die farblichen Werte für Anstriche, die aufbereitete organische Pigmente enthalten, wurden auf einem CS-5 Farb-Sensor-Spektrometer (CS-5 Chroma Sensor spectrometer) von Datacolor International unter Verwendung einer D65 Lichtquelle bei einem Winkel von 10°C erzielt. Alle Werte für ΔL, ΔH, ΔC und Transparenz wurden auf das gemäß Beispiel 6 hergestellte Vergleichspigment bezogen gemessen. Positive Werte für ΔL, ΔH, ΔC und Transparenz entsprechen jeweils helleren, gelberen, chromatischeren und transparenteren Proben. Subjektive qualitative Einschätzungen eines Fehlschlags wurden von einem fachmännischen Beobachter vorgenommen.
Beispiele 6 (Vergleich)
Zu einer 295,53 g-Probe des Vergleichspigments aus Beispiel 1 in Presskuchenform (20 bis 40% Feststoffe, 60,28 g Pigment) wurden 9,04 g eines nichtionischen aromatischen Ethoxylat-Dispergiermittels, das als SOLSPERSE 27000 von Avecia erhältlich ist, hinzugefügt. Die Aufschlämmung wurde eine Stunde lang gerührt, um eine homogene Aufschlämmung zu erzeugen, die dann einer horizontalen Mediummühle, die mit 0,3 bis 0,4 mm Zirkoniumsilikatperlen beladen ist, hinzugefügt und fünf Stunden vermahlen wurde. Aufgrund der Wasserverdampfung bei der Vermahlung hat der Feststoffanteil am Ende der Vermahlung 20,89% betragen. Nach der vollständigen Vermahlung wurde die Mühle entleert und mit Wasser gespült und die Kombination aus Aufschlämmung und Waschwasser wurde sprühgetrocknet, um 62,27 g aufbereitetes Pigment zu ergeben.
Das aufbereitete Pigment wurde als Kontrollpigment für die Farbanalyse der Pigmente aus den Beispielen 7 und 8 verwendet, deren Ergebnisse in Tabelle 2 gezeigt werden.
Beispiel 7
Zu einer Probe von ungefähr 895 g Perylendicarboxamidinimid in Presskuchenform aus Beispiel 2 (ungefähr 25% Feststoffe, 215 g Pigment) wurden 32,25 g SOLSPERSE^® 27000 hinzugefügt. Die Aufschlämmung wurde eine Stunde lang gerührt, um eine homogene Aufschlämmung zu erzeugen, die dann einer horizontalen Mediummühle, die mit 0,3 bis 0,4 mm Zirkoniumsilikatperlen beladen war, hinzugefügt und fünf Stunden vermahlen wurde. Aufgrund des Hinzufügens von Wasser während des Einfüllens der Aufschlämmung in die Mühle hat der Feststoffanteil am Ende der Vermahlung 22,95% betragen. Nach der vollständigen Vermahlung wurde die Mühle entleert und mit Wasser gespült und die Kombination aus Aufschlämmung und Waschwasser wurde sprühgetrocknet, um 236,29 g aufbereitetes Pigment zu ergeben.
Farbeigenschaften bezogen auf das Vergleichspigment aus Beispiel 6 werden in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 8
Zu einer ungefähr 884 g Probe Perylendicarboxamidinimid in Presskuchenform aus Beispiel 4 (ungefähr 25% Feststoff, 221 g Pigment) wurden 33,15 g SOLSPERSE^® 27000 hinzugefügt. Die Aufschlämmung wurde eine Stunde lang gerührt, um eine homogene Aufschlämmung zu erzeugen, die dann in eine horizontale Mediummühle, die mit 0,3 bis 0,4 mm Zirkoniumsilikatperlen beladen war, hinzugefügt und fünf Stunden vermahlen wurde. Aufgrund des Hinzufügens von Wasser während des Einfüllens der Aufschlämmung in die Mühle betrug der Feststoffanteil am Ende der Vermahlung 22,58%. Nach der vollständigen Vermahlung wurde die Mühle entleert und mit Wasser gespült und die Kombination aus Aufschlämmung und Waschwasser wurde sprühgetrocknet, um 213,36 g aufbereitetes Pigment zu ergeben.
Farbeigenschaften bezogen auf das Vergleichspigment aus Beispiel 6 werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2: Testergebnisse für Farbeigenschaften der Beispiele 7 und 8 bezogen auf den Vergleich aus Beispiel 6
Die in Tabelle 2 dargestellten Testergebnisse zeigen, dass unter Verwendung von erfindungsgemäß hergestellten Pigmentzusammensetzungen hergestellte, auf Wasser basierende Anstriche tiefere und transparentere Farbtöne, einen gelberen und klareren Unterton und stärkere, klarere und gelbere metallische Anstriche im Vergleich zu unter Verwendung des Vergleichspigments aus Beispiel 1 hergestellten Anstrichen aufweisen.

Claims

Perylenpigmentzusammensetzung, umfassend ein reaktives miteinander ausgefälltes Gemisch, umfassend (1) 75 bis 99,9 Mol-%, bezogen auf die Pigmentzusammensetzung, einer Verbindung der Formel (I)
wobei jedes R unabhängig Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, A für C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, eine Sulfonylgruppe, Amino, Ammonium, Hydroxy, Nitro oder Halogen steht, und m 0 oder eine Zahl von 1 bis 8 ist; und (2) 0,1 bis 25 Mol-%, bezogen auf die Pigmentzusammensetzung, eines Perylendicarboxamidinimids der Formel (II)
wobei W für C₂-C₃-Alkylen steht, welches gegebenenfalls substituiert oder modifiziert ist, R Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, A für C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, eine Sulfonylgruppe, Amino, Ammonium, Hydroxy, Nitro oder Halogen steht, und m 0 oder eine Zahl von 1 bis 8 ist.
Perylenpigmentzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei m 0 ist.
Perylenpigmentzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei W für 1,3-Propylen oder in 2-Position mit einem oder zwei C₁-C₆-Alkylresten oder einer Hydroxygruppe substituiertes 1,3-Propylen steht.
Perylenpigmentzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei R für C₁-C₆-Alkyl steht.
Verfahren zur Herstellung einer Perylenpigmentzusammensetzung gemäß Anspruch 1, umfassend (a) Umsetzen von (i) einer Perylentetracarboxylverbindung der Formel (III)
wobei E¹ und E² unabhängig OR¹ sind oder zusammen O oder NR sind, E³ und E⁴ unabhängig OR¹ sind oder zusammen O sind, jedes R¹ unabhängig C₁-C₆-Alkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, R Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, A für C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, eine Sulfonylgruppe, Amino, Ammonium, Hydroxy, Nitro oder Halogen steht, und m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, (ii) 0,1 bis 25 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponente (a)(i), eines Diamins der Formel (IV) H₂N-W-NH₂ (IV)wobei W für C₂-C₃-Alkylen steht, welches gegebenenfalls substituiert oder modifiziert ist, und (iii) gegebenenfalls einem Lösungsmittel, wodurch eine Zwischenproduktzusammensetzung gebildet wird; (b) Umsetzen von (i) der Zwischenproduktzusammensetzung aus Schritt (a), (ii) einem molaren Überschuß, bezogen auf die Zwischenproduktzusammensetzung, eines Amins der Formel (V) R-NH₂ (V)wobei R Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, C₇-C₁₆-Aralkyl oder C₆-C₁₀-Aryl ist, und (iii) gegebenenfalls einem Lösungsmittel, wodurch die Perylenpigmentzusammensetzung als ein reaktives miteinander ausgefälltes Gemisch, umfassend eine Verbindung der Formel (I) und ein asymmetrisches Perylendicarboxamidinimid der Formel (II), gebildet wird; und (c) Isolieren der Perylenpigmentzusammensetzung.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei E¹ und E² zusammen und E³ und E⁴ zusammen Sauerstoffatome sind.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei W für 1,3-Propylen oder in 2-Position mit einem oder zwei C₁-C₆-Alkylresten oder einer Hydroxygruppe substituiertes 1,3-Propylen steht.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei R für C₁-C₆-Alkyl steht.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei m 0 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Schritte (a) und (b) unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel ausgeführt werden.