EP2451876A1 - Verfahren zur herstellung von pigmenten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von pigmenten

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Publication number
EP2451876A1
EP2451876A1 EP10732338A EP10732338A EP2451876A1 EP 2451876 A1 EP2451876 A1 EP 2451876A1 EP 10732338 A EP10732338 A EP 10732338A EP 10732338 A EP10732338 A EP 10732338A EP 2451876 A1 EP2451876 A1 EP 2451876A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cation
pigment
melamine
formula
iii
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10732338A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Feldhues
Frank Linke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Lanxess Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanxess Deutschland GmbH filed Critical Lanxess Deutschland GmbH
Priority to EP10732338A priority Critical patent/EP2451876A1/de
Publication of EP2451876A1 publication Critical patent/EP2451876A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B45/00—Complex metal compounds of azo dyes
    • C09B45/02—Preparation from dyes containing in o-position a hydroxy group and in o'-position hydroxy, alkoxy, carboxyl, amino or keto groups
    • C09B45/14—Monoazo compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/322—Pigment inks
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • G02B5/223—Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of melamine-embedded pigments, and their hydrates, and to the use of these process products.
  • EP-A 1 612 246 also describes large quality variations in the batch production of the azo-barbituric acid Ni complex according to the prior art and proposes to avoid this disadvantage by certain additions in the synthesis. However, this requires an additional logistical effort and has an influence on the product composition, since these additives can contaminate the end product.
  • EP-A-1987045 describes a process in which a mixture of the mono- and di-cation complexes of azobarbituric acid known from EP-A-1086992 is reacted with a nickel compound and melamine. The reproducibility of this process is already improved. However, the products obtained by this process still show deficiencies in quality, especially in terms of particle size, particle size distribution and transparency.
  • the invention therefore relates to a process for the preparation of pigments of the formula (I)
  • R is hydrogen or C j -Cz ⁇ alkyl, which is optionally substituted by OH groups, very particularly preferably, wherein
  • R is hydrogen. - -
  • the compound (I) may also contain further compounds, as described, for example, in EP 0994162 (there page 5, line 40 to page 7, line 58).
  • the compound (I) preferably contains 1.5 to 2.2 units of melamine or melamine derivative, in particular 1.9 to 2.1 units.
  • Particularly preferred is the cation Kl + in the formula (II) for an alkali cation, in particular Li, Na or K cation, 1 A alkaline earth, in particular 1 A Mg, 1 A Ca cation, 1/3 AI cation or for optionally substituted with any radicals ammonium cation, in particular unsubstituted ammonium cation.
  • Kl® is K + .
  • Preferred mono-salts of the formula (II) are monohydrates.
  • the mixture is prepared by adding a dilute aqueous hydrochloric acid solution of the mono-salt (II).
  • the inventive method in which based on the sum of the formulas II and III, the proportion of the free azobarbituric acid of formula III 5 to 80 wt -.%, In particular 10 to 50 wt .-%, most preferably 10 to 30 wt .-% is.
  • Suitable nickel compounds are, in particular, nickel formate, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel chloride and / or nickel acetate; nickel chloride is particularly preferred.
  • the nickel compound is preferably used in a molar ratio to the sum of the two compounds of the formulas (II) and (III) of 95% to 120%, in particular from 100% to 110%.
  • the erfmdungshiele process at a temperature of 60 to 100 0 C, in particular 70 - 90 0 C.
  • the reaction according to the invention is carried out in a solvent, wherein in particular a water-containing solvent system is used.
  • Further solvent components are organic solvents. Preference is given to Ci - C / pAlkohole.
  • an aqueous solvent in particular with a proportion of water of more than 50 wt .-%, preferably from 80 to 100 wt .-%. Most preferably, this is done - - Process according to the invention in an aqueous solvent system without addition of organic solvents.
  • melamine or the melamine derivative is added first to the compounds of the formula (II) and (III) and then the nickel compound.
  • the pH in the reaction with the nickel compound and with melamine is preferably less than pH 7, preferably less than pH 3, in particular at pH 1 to 2.
  • the reaction to compound (I) is completed after the addition of the nickel compound by one to five hours of stirring, in particular at temperatures from 60 to 100 0 C.
  • the pigments are obtained by the inventive method by a heat, such as disclosed in the EP Al-0994162 or DE 10328999 Al is described, post-treatment. However, this after-treatment can advantageously be completely eliminated.
  • the suspension preferably obtained in the preparation is preferably filtered and the resulting presscake may optionally be dried after washing with water.
  • conventional drying methods such as paddle drying etc. come into question. With such drying methods and subsequent grinding of the pigment in a conventional manner, powdery pigments are obtained.
  • the presscake is preferably spray-dried as an aqueous slurry.
  • the slurry to be sprayed preferably has a solids content of 10 to 40 wt .-%, in particular 15 to 30 wt .-%.
  • the dried pigments are preferably present as hydrates, depending on the drying conditions.
  • Preferred pigments prepared by the process according to the invention have a BET surface area of> 100 m 2 / g, preferably from 130 to 210 m 2 / g, in particular from 150 to 190 m 2 / g, which were determined according to DIN 66131.
  • the invention further relates to a process for the preparation of pigment preparations in which at least one pigment prepared according to the invention and at least one dispersant are mixed. According to the invention are also corresponding pigment preparations. These pigment preparations are preferably used for incorporation into aqueous systems.
  • suitable dispersants reference may be made to the prior art, in particular EP-Al-0994164, page 8, line 56 to page 11, line 23, the disclosure of which is the subject of this application.
  • the invention further relates to a photoresist which comprises at least one photocurable monomer and at least one photoinitiator and at least one pigment prepared by the process according to the invention.
  • the invention further relates to color filters and liquid crystal displays produced therefrom, comprising at least one pigment prepared by the process according to the invention.
  • the pigment prepared according to the invention preferably in an organic solvent, optionally with the addition of a
  • Solvent is processed into a photoresist, which subsequently by means of suitable
  • Coating methods such as e.g. Roller, spray, spin, dip or air knife coating on a suitable substrate, generally a glass plate is applied, exposed by photomask and then cured and developed into the finished colored filter.
  • the invention further preferably relates to the use of the pigment according to the invention as a pigment for color filters in liquid crystal displays.
  • the compound (I) prepared according to the present invention containing melamine incorporated therein, or pigment preparations thereof are excellently suited for all pigment application purposes.
  • pigmenting paints of all kinds for the production of printing inks, distempers or binder colors, for the mass coloration of synthetic, semisynthetic or natural macromolecular substances, such as polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide, polyethylene or polypropylene. They can also be used for the spin-dyeing of natural, regenerated or artificial fibers, such as cellulose, polyester, polycarbonate, polyacrylonitrile or polyamide fibers, as well as for printing on textiles and paper.
  • finely divided, stable, aqueous pigmentations of dispersion and paints which are useful for paper dyeing, for the pigment printing of textiles, for laminate printing or for the spin dyeing of viscose, by grinding or kneading in the presence of nonionic, anionic or cationic surfactants are produced.
  • the pigments produced by the process according to the invention are outstandingly suitable for ink jet applications and for color filters for liquid crystal displays. - -
  • the starting material for the process according to the invention was Example 1 of EP-A 1 086 992, ie the ⁇ -modification azobarbituric acid monopotassium salt x 1 H 2 O, which is described below.
  • the specific surface area was determined according to DIN 66131: determination of the specific surface area of solids by gas adsorption according to Brunauer, Emmett and Teller (BET).
  • BET Brunauer, Emmett and Teller
  • the product had a BET surface area of 83 m 2 / g.
  • the product showed in the electron microscope very non-uniform, partly platelike, partly pronounced needle-like particles.
  • the specific surface area was determined according to DIN 66131: determination of the specific surface area of solids by gas adsorption according to Brunauer, Emmett and Teller (B.E.T.).
  • the product had a BET surface area of 170 m Ig.
  • the product showed very uniform, small, almost platelet-shaped particles in the electron microscope.
  • the product had a BET surface area of 166 m 2 / g.
  • the product showed very uniform, small, almost platelet-shaped particles in the electron microscope.
  • the product had a BET surface area of 178 m 2 / g.
  • the product showed very uniform, small, short-needle particles in the electron microscope.
  • Feed pigment pigment from inventive synthesis example 1
  • the pigment suspension was milled in a horizontal, closed bead mill using yttria-stabilized zirconia beads (0.6 to 1.0 mm in diameter). Production of a photoresist
  • Parts of the preparation thus obtained were 34.5 parts by weight of trimethylolpropane triacrylate (monomeric reactive diluent) and 13.8 parts by weight of a photoreaction starter based on benzophenone and N, N'-tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenone in the ratio of 3 / 1 part by weight homogeneously added with stirring. This gave a UV radiation-curable photoresist, which was applied to a transparent substrate and developed into a color filter.
  • the photoresist was spin-coated on a 300 x 350 mm piece of cleaned Boro silicate glass (Corning® 7059, Owens Corning Corp.) and coated at 110 0 C for 5 minutes in an oven under clean conditions to an approx. 2 ⁇ m thick film dried.
  • Boro silicate glass Corning® 7059, Owens Corning Corp.
  • the film was UV-exposed after cooling by means of a negative mask to obtain the desired stripe pattern and an ultra-high pressure mercury vapor lamp at a dose of 200 mJ / cm 2 and then developed by means of 0.06% aqueous potassium hydroxide solution at room temperature, cleaned with demineralized water and dried. This was followed by a 30-minute post-curing at 235 ° C in an oven under clean conditions.
  • the yellow color filter 1 according to the invention thus obtained had a very clearly improved spectral transparency compared with the non-inventive color filter N prepared according to use example N.
  • the color purity and brilliance of the color filter 1 is excellent.
  • the yellow color filter 2 according to the invention thus obtained possessed a very clearly improved spectral transparency compared to the non-inventive color filter N prepared according to use example N.
  • the color purity and brilliance of the color filter 2 is excellent. - -
  • Pigment used Pigment of the invention Synthesis Example 3 Analogous to the use of Example 1 were added 100 parts by weight of pigment in the Synthesis Example 3, which was previously dried at 80 0 C to a residual moisture of less than 1% by weight, homogeneous in the preparation of Application example 1 entered.
  • the resulting pigment suspension was ground in a horizontal, closed bead mill using yttria-stabilized zirconia beads analogously to Use Example 1.
  • the yellow color filter 3 according to the invention thus obtained had a very clearly improved spectral transparency compared to the non-inventive color filter N prepared according to use example N.
  • the color purity and brilliance of the color filter 3 is excellent.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Pigmenten der Formel (I) oder tautomerer Strukturen sowie ihre Hydrate davon, die Melamin oder Melaminderivate eingelagert enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass man das Azobarbitursäure-mono-Salz der Formel (II) mit einer Nickelverbindung und Melamin oder einem Melaminderivat in Gegenwart der freien Azobarbitursäure der Formel (IΙI) umsetzt, wobei das Kation K1⊕ für beliebige einwertige oder für den Anteil eines beliebigen mehrwertigen Kations steht, der einer positiven Ladung von eins entspricht, ausgenommen H+.

Description

- -
Verfahren zur Herstellung von Pigmenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Melamin-eingelagerten Pigmenten, sowie deren Hydrate sowie die Verwendung dieser Verfahrensprodukte.
Es ist bekannt, dass es bei der Herstellung von Azo-Barbitursäure Ni-Komplexen, die Melamin eingelagert enthalten sowie deren Hydrate, zu starken Schwankungen der Produkteigenschaften kommen kann. Insbesondere unter Produktionsbedingungen im industriellen Maßstab, besonders im Batch- Verfahren unterliegen bestimmte Parameter des erhaltenen Materials, wie z.B. die spezifische Oberfläche nach BET, mehr oder weniger starken Schwankungen. Dies ist natürlich nachteilig, da die Abnehmer der genannten Produkte eine konstante Produktqualität wünschen. Eine gewisse Vereinheitlichung der Produktqualität (Reproduzierbarkeit) ist möglich durch einen Temperschritt, wie er beispielsweise in der EP-Al -0994162 oder der DE 10328999 Al beschrieben ist. Das bedeutet natürlich insbesondere im industriellen Maßstab einen zusätzlichen zeitaufwändigen Schritt und damit eine Erhöhung der Fertigungskosten.
EP-A 1 612 246 beschreibt ebenfalls große Qualitätsschwankungen in der Batch-Produktion des Azo-Barbitursäure Ni-Komplexes nach dem Stand der Technik und schlägt vor, diesen Nachteil durch bestimmte Zusätze in der Synthese zu vermeiden. Das erfordert allerdings einen zusätzlichen logistischen Aufwand und hat Einfluss auf die Produktzusammensetzung, da diese Zusätze das Endprodukt verunreinigen können.
In der EP-A- 1987045 wird ein Verfahren beschrieben, in dem eine Mischung aus der aus EP-A- 1086992 bekannten Mono- un d D i-Kationkomplexen der Azobarbitursäure mit einer Nickelverbindung und Melamin umgesetzt wird. Die Reproduzierbarkeit dieses Verfahrens ist bereits verbessert. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Produkte zeigen aber immer noch Defizite in der Qualität, insbesondere bezüglich Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und der Transparenz.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass man die Qualität von dem Azo-Barbitursäure Ni- Komplex, der Melamin eingelagert enthält, deutlich verbessern kann, wenn man eine Mischung aus dem Mono-Kationkomplex und der freien Azobarbitursäure, insbesondere eine Mischung aus dem
Mono-Kaliumkomplex der Azobarbitursäure und der freien Azobarbitursäure mit Melamin und mit einer Nickelverbindung umsetzt. Die Verbindung der Formel (I), die Melamin eingelagert enthält, lässt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch großtechnisch reproduzierbar mit ansteuerbarer Oberfläche, sehr hoher Farbstärke, sehr enger Partikelgrößenverteilung und sehr hoher
Transparenz herstellen. Das ist besonders vorteilhaft für die Verwendung so hergestellter Pigmente für Farbfilter für Flüssigkristallanzeigen. - -
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Pigmenten der Formel (I)
oder tautomerer Strukturen sowie ihre Hydrate davon, die Melamin oder Melaminderivate eingelagert enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Azobarbitursäure-mono-Salz der Formel (II) mit einer Nickelverbindung und Melamin oder einem Melaminderivat in Gegenwart der freien Azobarbitursäure der Formel (IΙI)umsetzt,
(H) (in) wobei das Kation Kl + für beliebige einwertige oder für den Anteil eines beliebigen mehrwertigen Kations steht, der einer positiven Ladung von eins entspricht, ausgenommen H+.
Als Melamin oder Melaminderivate sind insbesondere solche der Formel (IV) bevorzugt,
woπn
R für Wasserstoff oder Cj-Cz^-Alkyl, das gegebenenfalls mit OH-Gruppen substituiert ist, steht, ganz besonders bevorzugt, worin
R für Wasserstoff steht. - -
Die Verbindung (I) kann neben Melamin auch ggf. weitere Verbindungen eingelagert enthalten, wie sie beispielsweise in der EP 0994162 (dort Seite 5, Zeile 40 bis Seite 7, Zeile 58) beschrieben sind. Vorzugsweise enthält die Verbindung (I) 1,5 bis 2,2 Einheiten Melamin oder Melaminderivat, insbesondere 1,9 bis 2,1 Einheiten eingelagert. Besonders bevorzugt steht das Kation Kl + in der Formel (II) für ein Alkalikation, insbesondere Li-, Na- oder K-Kation, 1A Erdalkalikation, insbesondere 1A Mg, 1A Ca-Kation, 1/3 AI-Kation bzw. für gegebenenfalls mit beliebigen Resten substituiertes Ammonium-Kation, insbesondere für unsubstituiertes Ammoniumkation. Besonders bevorzugt steht Kl® für K+.
Bevorzugte Mono-Salze der Formel (II) sind Monohydrate. Bevorzugt erzeugt man den Anteil der Formel (III) ausgehend von dem Mono-Salz (II) durch Zugabe einer sauren Verbindung, insbesondere durch Zugabe einer organischen oder anorganischen Säure oder saurer Salze, beispielsweise in Form einer Lösung, direkt aus dem Monokation-Komplex der Azobarbitursäure. Besonders bevorzugt erfolgt sie durch Zugabe von Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure, insbesondere in Form einer Lösung. Ganz besonders bevorzugt erzeugt man die Mischung durch Zugabe einer verdünnten wässrigen Salzsäurelösung aus dem Mono-Salz (II).
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem bezogen auf die Summe der Formeln II und III, der Anteil der freien Azobarbitursäure der Formel III 5 - 80 Gew. -%, insbesondere 10 - 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10 - 30 Gew.-% beträgt.
Als Nickelverbindungen kommen insbesondere Nickelformiat, Nickelnitrat, Nickelsulfat, Nickelchlorid und/oder Nickelacetat in Frage, besonders bevorzugt ist Nickelchlorid.
Bevorzugt wird die Nickelverbindung in einem molaren Verhältnis zur Summe der beiden Verbindungen der Formeln (II) und (III) von 95% bis 120%, insbesondere von 100% bis 110% eingesetzt.
Vorzugsweise erfolgt das erfmdungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur von 60 bis 1000C, insbesondere 70 - 900C.
Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Umsetzung in einem Lösungsmittel, wobei insbesondere ein wasserhaltiges Lösungsmittelsystem verwendet wird. Als weitere Lösungsmittelbestandteile kommen organische Lösungsmittel in Frage. Bevorzugt dabei sind Ci - C/pAlkohole.
Besonders bevorzugt ist ein wässriges Lösungsmittel, insbesondere mit einem Anteil von Wasser von mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise von 80 - 100 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt erfolgt das - - erfindungsgemäße Verfahren in einem wässrigen Lösungsmittelsystem ohne Zusatz organischer Lösungsmittel.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu den Verbindungen der Formel (II) und (III) zuerst Melamin oder das Melaminderivat gegeben und danach die Nickelverbindung.
Vorzugsweise ist der pH bei der Reaktion mit der Nickelverbindung und mit Melamin kleiner pH 7, bevorzugt kleiner pH 3, insbesondere bei pH 1 bis 2.
Vorzugsweise wird die Reaktion zu Verbindung (I) nach der Zugabe der Nickelverbindung durch ein- bis fünfstündiges Nachrühren vervollständigt, insbesondere bei Temperaturen von 60 - 1000C. Selbstverständlich kann man die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Pigmente durch einen Temperschritt, wie er beispielsweise in der EP Al -0994162 oder der DE 10328999 Al beschrieben wird, nachbehandeln. Diese Nachbehandlung kann aber vorteilhaft auch ganz entfallen.
Die bei der Herstellung vorzugsweise erhaltene Suspension wird vorzugsweise filtriert und der so erhaltene Presskuchen kann gegebenenfalls nach Waschen mit Wasser getrocknet werden. Dabei kommen einerseits übliche Trocknungsverfahren wie die Schaufeltrocknung usw. in Frage. Mit derartigen Trocknungsverfahren und anschließender Mahlung des Pigments auf übliche Weise werden pulverförmige Pigmente erhalten.
Bevorzugt wird der Presskuchen als wässrige Slurry sprühgetrocknet. Der zu versprühende Slurry besitzt vorzugsweise einen Feststoffanteil von 10 bis 40 Gew.-%, insbesondere 15 bis 30 Gew.-%. Die getrockneten Pigmente liegen abhängig von den Trocknungsbedingungen vorzugsweise als Hydrate vor.
Bevorzugte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Pigmente besitzen eine BET- Oberfläche von > 100 m2/g, vorzugsweise von 130 bis 210 m2/g, insbesondere von 150 bis 190 m2/g, die nach DIN 66131 ermittelt wurden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Pigmentpräparationen, worin wenigstens ein erfindungsgemäß hergestelltes Pigment und wenigstens ein Dispergiermittel vermischt werden. Erfindungsgemäß sind auch entsprechende Pigmentpräparationen. Diese Pigmentpräparationen dienen vorzugsweise der Einarbeitung in wässrige Systeme. Bezüglich geeigneter Dispergiermittel kann auf den Stand der Technik verwiesen werden, insbesondere die EP-Al -0994164, Seite 8, Zeile 56 bis Seite 11, Zeile 23, deren Offenbarung zum Gegenstand dieser Anmeldung gehören.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Photolack, der wenigstens ein photohärtbares Monomer und wenigstens einen Photoinitiator und wenigstens ein nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestelltes Pigment enthält. Die Erfindung betrifft weiterhin Farbfilter und daraus hergestellte Flüssigkristallanzeigen, enthaltend wenigstens ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Pigment.
Bei der Herstellung der Farbfilter für Flüssigkristallanzeigen wird das erfindungsgemäß hergestellte Pigment, vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel gegebenenfalls unter Zusatz eines
Bindemittelharzes und/oder Dispergiermittels gemahlen, anschließend unter Zusatz von photohärtbaren Monomeren, Photoreaktionsstarter und ggf. weiterem Bindemittel und/oder
Lösungsmittel zu einem Photolack verarbeitet, der im Anschluss daran mittels geeigneter
Beschichtungsverfahren wie z.B. Roller-, Spray-, Spin-, Dip- oder Air-Knife-Coating auf ein geeignetes Substrat, im Allgemeinen eine Glasplatte aufgetragen wird, mittels Photomaske belichtet und anschließend gehärtet und zum fertigen farbigen Filter entwickelt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin bevorzugt die Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Pigments als Pigment für Farbfilter in Flüssigkristallanzeigen.
Die erfindungsgemäß hergestellte Verbindung (I), die Melamin eingelagert enthält, oder Pigmentpräparationen davon eignen sich überdies hervorragend für alle Pigmentanwendungszwecke.
Zum Beispiel eignet sie sich zum Pigmentieren von Lacken aller Art, für die Herstellung von Druckfarben, Leimfarben oder Binderfarben, für die Massefärbung von synthetischen, halbsynthetischen oder natürlichen makromolekularen Stoffen, wie z.B. Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid, Polyethylen oder Polypropylen. Sie können auch für die Spinnfärbung von natürlichen, regenerierten oder künstlichen Fasern, wie z.B. Cellulose-, Polyester-, Polycarbonat-, Polyacrylnitril- oder Polyamidfasern, sowie zum Bedrucken von Textilien und Papier verwendet werden. Aus diesen Pigmenten können feinteilige, stabile, wässrige Pigmentierungen von Dispersions- und Anstrichfarben, die für die Papierfärbung, für den Pigmentdruck von Textilien, für den Laminatdruck oder für die Spinnfärbung von Viskose brauchbar sind, durch Mahlen oder Kneten in Gegenwart von nichtionogenen, anionischen oder kationischen Tensiden hergestellt werden. Die nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellten Pigmente eignen sich hervorragend für Ink Jet Anwendungen und für Farbfilter für Flüssigkristallanzeigen. - -
Beispiele a) Synthese Monokaliumsalz
Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren war das Beispiel 1 der EP-A 1 086 992, d.h. die α-Modifikation Azobarbitursäure Monokaliumsalz x 1 H2O, das nachfolgend beschrieben wird.
In 810 g dest. Wasser wurden 136 g Aminoguanidinbicarbonat eingetragen und mit 280 g Salzsäure (30 %ig) gelöst. Danach wurde mit 780 g Eis auf ca. -100C abgekühlt und anschließend mit 232 g einer 37 %igen Kaliumnitritlösung in Wasser bis ca. 15°C versetzt. Danach wurde bei ca. 15°C 15 min nachgerührt und anschließend mit 2,0 g Amidoschwefelsäure versetzt. Danach wurden 269 g Barbitursäure eingetragen, anschließend wurde auf 55°C erwärmt und 2 h nachgerührt. Anschließend wurde mit wässriger Kalilauge auf pH 2,5 eingestellt und 30 min nachgerührt. Danach wurde mit wässriger Kalilauge auf pH 4,8 eingestellt und 30 min nachgerührt. Anschließend wurde der Ansatz auf 800C erwärmt und 3 h bei pH 4,8 nachgerührt. Danach wurde auf einer Saugnutsche isoliert und elektrolytfrei gewaschen. Nicht-erfindungsgemäßes Synthese- Vergleichs-Beispiel N
425 g wasserfeuchte Paste der oben beschriebenen α-Modifikation Azobarbitursäure Monokaliumsalz x 1 H2O mit einem Trockengehalt von 40 %, entsprechend 170 g trocken (0,5mol), wurden in 5000 ml destilliertem Wasser mit einem Laborrührer verrührt und auf 95°C erwärmt. 1060 g wässrige 6,5 %ige Nickelchloridlösung wurden innerhalb 30 min zugesetzt. Danach wurden 126 g Melamin (lmol) zugegeben und 1,5 h bei 95°C nachgerührt. Danach wurde mit Kalilauge auf pH 5,5 gestellt. Anschließend wurde auf einer Saugnutsche isoliert, elektrolytfrei gewaschen, bei 800C im Vakuumtrockenschrank getrocknet und gemahlen.
Die spezifische Oberfläche wurde nach DIN 66131 ermittelt: Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption nach Brunauer, Emmett und Teller (B.E.T.). Das Produkt hatte eine BET-Oberfläche von 83 m2/g. das Produkt zeigte im Elektronenmikroskop sehr uneinheitliche, teils plättchenförmige, teils ausgeprägt nadelformige Partikel.
Wiederholungssynthesen zeigten erhebliche Variation (57 m2/g - 92 m2/g). Erfindungsgemäßes Synthese-Beispiel 1
425 g wasserfeuchte Paste der oben hergestellten α-Modifikation Azobarbitursäure Monokaliumsalz x 1 H2O mit einem Trockengehalt von 40 %, entsprechend 170 g trocken (0,5mol), wurden in 5000 ml destilliertem Wasser mit einem Laborrührer verrührt und auf 800C erwärmt. 12 g 30 %ige Salzsäure wurden zugetropft (0,1 mol; 20 % bezogen auf eingesetztes Azobarbitursäure-Monokaliumsalz) und 30min nachgerührt. Dabei entstand eine Mischung im Molverhältnis 80 Teile Monokaliumsalz und 20 Teile freie Azobarbitursäure. 126 g Melamin (1 mol) wurden zugegeben. 1060 g wässrige 6,5 %ige Nickelchloridlösung wurden innerhalb 30 min zugesetzt und danach wurde 3 h bei 800C nachgerührt. Danach wurde mit Kalilauge auf pH 5,5 gestellt. Anschließend wurde auf einer Saugnutsche isoliert, elektrolytfrei gewaschen, bei 800C im Vakuumtrockenschrank getrocknet und gemahlen.
Die spezifische Oberfläche wurde nach DIN 66131 ermittelt: Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption nach Brunauer, Emmett und Teller (B.E.T.).
Das Produkt hatte eine BET-Oberfläche von 170 m Ig. Das Produkt zeigte im Elektronenmikroskop sehr einheitliche, kleine, fast plättchenförmige Partikel.
Wiederholungssynthesen zeigten geringe Variation (161 m /g - 178 m Ig). Erfindungsgemäßes Synthese-Beispiel 2
Umsetzung wie im Beispiel 1, es wurden aber 6 g 30%ige Salzsäure zugetropft (0,05mol; 10% bezogen auf eingesetztes Azobarbitursäure-Monokaliumsalz). Dabei entstand eine Mischung im Molverhältnis 90 Teile Monokaliumsalz und 10 Teile freie Azobarbitursäure.
Das Produkt hatte eine BET-Oberfläche von 166 m2/g. Das Produkt zeigte im Elektronenmikroskop sehr einheitliche, kleine, fast plättchenförmige Partikel.
Wiederholungssynthesen zeigten geringe Variation (158 m2/g - 171 m2/g). Erfindungsgemäßes Synthese-Beispiel 3 Umsetzung wie im Beispiel 1, es wurden aber 18 g 30 %ige Salzsäure zugetropft (0,15 mol; 30 % bezogen auf eingesetztes Azobarbitursäure-Monokaliumsalz). Dabei entstand eine Mischung im Molverhältnis 70 Teile Monokaliumsalz und 30 Teile freie Azobarbitursäure. - -
Das Produkt hatte eine BET-Oberfläche von 178 m2/g. Das Produkt zeigte im Elektronenmikroskop sehr einheitliche, kleine, kurznadelige Partikel.
Wiederholungssynthesen zeigten geringe Variation (165 m2/g - 186 m2/g). Verwendungsbeispiele
Herstellung einer gelben Zubereitung und Verwendung zur Herstellung eines gelben Farbfilters
Verwendungsbeispiel 1 (erfindungsgemäß):
Einsatzpigment: Pigment aus dem erfindungsgemäßen Synthese-Beispiel 1
In einem Rührbehälter wurden 774 Gew. -Teile Methoxybutylacetat und 286 Gew. -Teile einer 21 %igen Lösung eines alkalisch löslichen Copolymeren (Bindemittelharz) auf Basis von Benzylmethacrylat (70T) / 2-Hydroxyethylmethacrylat (15T) / Methacrylsäure (15T), Molgewicht ca. 25.000 g/mol, in Methoxypropylacetat homogen gemischt. Erhalten wurde eine„Zubereitung."
Anschließend wurden 100 Gew. Teile Pigment aus Beispiel 1 , das zuvor bei 800C auf eine Restfeuchte von weniger als 1 Gew% getrocknet wurde, homogen in die Zubereitung eingetragen.
Die Pigmentsuspension wurde in einer horizontalen, geschlossenen Perlmühle unter Einsatz von Yttrium-stabilisierten Zirkonoxid-Perlen (Durchmesser 0,6 bis 1,0 mm) gemahlen. Herstellung eines Photolacks
Z u 1 00 0 G e w . -Teilen der so erhaltenen Zubereitung wurden 34,5 Gew. -Teile Trimethylolpropantriacrylat (monomerer Reaktiwerdünner) und 13,8 Gew.Teile eines Photoreaktionsstarters auf Basis von Benzophenon und N,N'-Tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenon im Verhältnis von 3 / 1 Gew.Teilen unter Rühren homogen eingetragen. Man erhielt einen UV-strahlungshärtbaren Photolack, der auf einem transparenten Substrat aufgetragen und zum Farbfilter entwickelt wurde.
Hierzu wurde der Photolack mittels Spin-Coating auf ein 300 x 350 mm großes Stück gereinigtes Boro silikatglas (Corning® 7059, Owens Corning Corp.) beschichtet und bei 1100C 5 Minuten in einem Ofen unter Reinbedingungen zu einem ca. 1,5 - 2μm dicken Film getrocknet. - -
Anschließend wurde der Film nach Abkühlung mittels einer Negativmaske zur Erzielung des gewünschten Streifenbildmusters und einer Ultrahochdruck-Quecksilberdampflampe bei einer Dosis von 200 mJ / cm2 UV-belichtet und dann mittels 0,06 %iger wässriger Kaliumhydroxidlösung bei Raumtemperatur entwickelt, mit vollentsalztem Wasser gereinigt und getrocknet. Anschließend erfolgte eine 30 minütige Nachhärtung bei 235°C in einem Ofen unter Reinbedingungen.
Der so erhaltene gelbe erfindungsgemäße Farbfilter 1 besaß gegenüber dem nicht-erfindungsgemäßen Farbfilter N, hergestellt gemäß dem Verwendungsbeispiel N eine sehr deutlich verbesserte spektrale Transparenz. Die Farbreinheit und Brillanz des Farbfilters 1 ist ausgezeichnet.
Verwendungsbeispiel N (nicht erfindungsgemäß):
Einsatzpigment: Pigment aus dem nicht-erfindungsgemäßen Synthese- Vergleichsbeispiel N
Analog dem Verwendungsbeispiel 1 wurden 100 Gew.Teile Pigment aus dem nicht- erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel N, das zuvor bei 800C auf eine Restfeuchte von weniger als 1 Gew% getrocknet wurde, homogen in die Zubereitung aus Verwendungsbeispiel 1 eingetragen. Die erhaltene Pigmentsuspension wurde in einer horizontalen, geschlossenen Perlmühle unter Einsatz von Yttrium-stabilisierten Zirkonoxid-Perlen analog dem Verwendungsbeispiel 1 gemahlen.
Die Herstellung des Photo lacks erfolgte ebenfalls analog zum Verwendungsbeispiel 1.
Verwendungsbeispiel 2 (erfindungsgemäß)
Einsatzpigment: Pigment aus dem erfindungsgemäßen Synthese-Beispiel 2
Analog dem Verwendungsbeispiel 1 wurden 100 Gew.Teile Pigment aus dem Synthese-Beispiel 2, das zuvor bei 800C auf eine Restfeuchte von weniger als 1 Gew% getrocknet wurde, homogen in die Zubereitung aus Verwendungsbeispiel 1 eingetragen. Die erhaltene Pigmentsuspension wurde in einer horizontalen, geschlossenen Perlmühle unter Einsatz von Yttrium-stabilisierten Zirkonoxid-Perlen analog dem Verwendungsbeispiel 1 gemahlen.
Die Herstellung des Photo lacks erfolgte ebenfalls analog zum Verwendungsbeispiel 1.
Der so erhaltene gelbe erfindungsgemäße Farbfilter 2 besaß gegenüber dem nicht-erfindungsgemäßen Farbfilter N, hergestellt gemäß dem Verwendungsbeispiel N eine sehr deutlich verbesserte spektrale Transparenz. Die Farbreinheit und Brillanz des Farbfilters 2 ist ausgezeichnet. - -
Verwendungsbeispiel 3 (erfindungsgemäß)
Einsatzpigment: Pigment aus dem erfindungsgemäßen Synthese-Beispiel 3 Analog dem Verwendungsbeispiel 1 wurden 100 Gew.Teile Pigment aus dem Synthese-Beispiel 3, das zuvor bei 800C auf eine Restfeuchte von weniger als 1 Gew% getrocknet wurde, homogen in die Zubereitung aus Verwendungsbeispiel 1 eingetragen.
Die erhaltene Pigmentsuspension wurde in einer horizontalen, geschlossenen Perlmühle unter Einsatz von Yttrium-stabilisierten Zirkonoxid-Perlen analog dem Verwendungsbeispiel 1 gemahlen.
Die Herstellung des Photo lacks erfolgte ebenfalls analog zum Verwendungsbeispiel 1.
Der so erhaltene gelbe erfindungsgemäße Farbfilter 3 besaß gegenüber dem nicht-erfindungsgemäßen Farbfilter N, hergestellt gemäß dem Verwendungsbeispiel N eine sehr deutlich verbesserte spektrale Transparenz. Die Farbreinheit und Brillanz des Farbfilters 3 ist ausgezeichnet.

Claims

- -
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Pigmenten der Formel (I)
oder tautomerer Strukturen sowie ihre Hydrate davon, die Melamin oder Melaminderivate eingelagert enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass man das Azobarbitursäure-mono-Salz der Formel (II) mit einer Nickelverbindung und Melamin oder einem Melaminderivat in Gegenwart der freien Azobarbitursäure der Formel (III) umsetzt,
(H) (in) wobei das Kation Kl + für beliebige einwertige oder für den Anteil eines beliebigen mehrwertigen Kations steht, der einer positiven Ladung von eins entspricht, ausgenommen H+.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Kation Kl + in der Formel (II) für ein Alkalikation, insbesondere Li-, Na-, K-Kation, 1A Erdalkalikation, insbesondere 1A Mg-, 1A Ca-Kation, für 1/3 AI-Kation oder für gegebenenfalls substituiertes Ammonium- Kation, insbesondere für unsubstituiertes Ammoniumkation steht.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kation Kl + für K+ steht. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Summe der beiden Verbindungen der Formeln (II) und (III) der Anteil der freien Azobarbitursäure der Formel (III) 5 - 80 Gew.-%, insbesondere 10 - 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10 - 30 Gew.-% beträgt. - -
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Formel (III) ausgehend vom Monosalz II durch Zugabe einer sauren Verbindung, insbesondere durch Zugabe einer organischen oder anorganischen Säure erzeugt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Verbindungen der Formeln (II) und (III) zuerst Melamin oder ein Melaminderivat und dann die
Nickelverbindung zugesetzt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hergestellten Pigmente eine BET-Oberfläche, ermittelt nach DIN 66131 von größer 100 m /g, insbesondere von 130 bis 210 m2/g besitzen. 8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindungen der
Formeln (II) und (III) bei pH < 7 mit Melamin und einem Nickelsalz umsetzt.
9. Pigmente erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
10. Verwendung der Pigmente gemäß Anspruch 9 zur Herstellung von Druckfarben, Leimfarben oder Binderfarben, für die Massefärbung von synthetischen, halbsynthetischen oder natürlich makromolekularen Stoffen, insbesondere Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid,
Polyethylen oder Polypropylen, sowie für die Spinnfärbung von natürlichen, regenerierten oder künstlichen Fasern, wie z.B. Cellulose-, Polyester-, Polycarbonat-, Polyacrylnitril- oder Polyamidfasern, sowie zum Bedrucken von Textilien und Papier.
11. Verwendung der Pigmente gemäß Anspruch 9 als Pigment für die Herstellung von Laminaten, als Pigment für die Herstellung von Photolacken, als Pigment für die Herstellung von Farbfiltern in Flüssigkristallanzeigen oder als Pigment für Ink Jet Anwendungen.
12. Pigmentpräparationen, enthaltend wenigstens ein Pigment gemäß Anspruch 9 und wenigstens ein Dispergiermittel.
13. Photolack, enthaltend wenigstens ein Pigment gemäß Anspruch 9, wenigstens einen Photoinitiator und ein photohärtbares Monomer.
14. Farbfilter, enthaltend wenigstens ein Pigment nach Anspruch 9.
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