JP2009149722A - Alcoholic carbon black dispersion and method for producing the same - Google Patents

Alcoholic carbon black dispersion and method for producing the same Download PDF

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JP2009149722A JP2007327077A JP2007327077A JP2009149722A JP 2009149722 A JP2009149722 A JP 2009149722A JP 2007327077 A JP2007327077 A JP 2007327077A JP 2007327077 A JP2007327077 A JP 2007327077A JP 2009149722 A JP2009149722 A JP 2009149722A
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Yasushi Sekiyama
寧 関山
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Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alcoholic carbon black dispersion having an excellent dispersibility in an alcoholic dispersant, excellent in quick drying property and suitably used as a black ink for an inkjet printer, corresponding to a high speed machine. <P>SOLUTION: This alcoholic carbon black dispersion is characterized by chemically modifying carboxyl groups on the surface of the carbon black by the ring opening reaction of oxirane ring to form a hydroxyester, and dispersing such the carbon black as a main component in an alcoholic medium having alcoholic hydroxy groups. The method for producing the same is characterized by refluxing the oxidation-treated carbon black and an oxirane compound in a reaction solvent in the presence of a catalyst to perform the ring-opening reaction of the oxirane ring for hydroxy-esterifying and chemically modifying the carboxyl groups on the surface of the carbon black, and then dispersing the carbon black as a main component into the alcoholic medium having the alcoholic hydroxy groups. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はインクジェットプリンターをはじめとする黒色インクなどに使用され、特に、印字速度の高速化に対応した高速機に用いられるアルコール系溶媒を主成分とする分散媒中において、分散安定性に優れたアルコール性カーボンブラック分散体とその製造方法に関する。   The present invention is used for black inks such as inkjet printers, and is particularly excellent in dispersion stability in a dispersion medium mainly composed of an alcohol-based solvent used in a high-speed machine corresponding to an increase in printing speed. The present invention relates to an alcoholic carbon black dispersion and a method for producing the same.

更に、本発明のアルコール性カーボンブラック分散体は樹脂組成物、被覆組成物、インク、感熱転写インク、感熱転写用インクリボンコート剤、種々の熱硬化性インク組成物などとしても有効に用いることができる。   Furthermore, the alcoholic carbon black dispersion of the present invention can be effectively used as a resin composition, coating composition, ink, thermal transfer ink, thermal transfer ink ribbon coating agent, various thermosetting ink compositions, and the like. it can.

インクジェットプリンターによる記録方法は、微細なノズルヘッドからインク液滴を吐出して、文字や図形を紙などの記録媒体の表面に記録する方法であり、ランニングコストも安く、記録媒体もほとんどの場合専用紙を必要としないため、オフィス、パーソナル、産業用など応用分野が拡大している。   The recording method using an ink jet printer is a method in which ink droplets are ejected from a fine nozzle head and characters and figures are recorded on the surface of a recording medium such as paper. Since paper is not required, application fields such as office, personal and industrial use are expanding.

インクジェットプリンターで用いる記録用インクとしては耐水性や耐光性など画像信頼性の高い顔料系インクが染料に替わり多用されており、特にビジネス用途では文字を多用するケースが多く、カーボンブラック顔料に代表される水性黒色インクが好適に用いられている。   As recording inks used in inkjet printers, pigment-based inks with high image reliability, such as water resistance and light resistance, are frequently used in place of dyes. An aqueous black ink is preferably used.

しかし、カーボンブラックは疎水性で水に対する分散性が低く、水中に安定に高濃度で分散させることが困難である。そこで、カーボンブラックにさまざまな親水化技術を施す技術が提案されている。例えば、特許文献1にはカーボンブラックを次亜ハロゲン酸塩水溶液で酸化処理する方法が、特許文献2には水とカーボンブラックとを含有する水性顔料インクにおいて、該カーボンブラックが1.5mmol/g以上の表面活性水素含有量を有する水性顔料インクが開示されている。   However, carbon black is hydrophobic and has low water dispersibility, making it difficult to stably disperse in water at a high concentration. Therefore, techniques for applying various hydrophilization techniques to carbon black have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method of oxidizing carbon black with an aqueous hypohalite solution, and Patent Document 2 discloses an aqueous pigment ink containing water and carbon black, in which the carbon black is 1.5 mmol / g. An aqueous pigment ink having the above surface active hydrogen content is disclosed.

特許文献3には吸油量100ml/100g以下のカーボンブラックを水性媒体中に微分散する工程、及び次亜ハロゲン酸塩を用いて該カーボンブラックを酸化する工程を包含する水性顔料インクの製造方法が、特許文献4には次亜ハロゲン酸塩で酸化され、該酸化カーボンブラックの表面に存在する酸性基の少なくとも一部がアミン化合物と結合したアンモニウム塩となっている水性顔料インクが開示されている。   Patent Document 3 discloses a method for producing an aqueous pigment ink comprising a step of finely dispersing carbon black having an oil absorption of 100 ml / 100 g or less in an aqueous medium and a step of oxidizing the carbon black using hypohalite. Patent Document 4 discloses an aqueous pigment ink which is oxidized with a hypohalite and is an ammonium salt in which at least a part of acidic groups present on the surface of the oxidized carbon black is bonded to an amine compound. .

また、有機ラジカルによってカーボンブラックを表面変性する方法も提案されており、例えば、特許文献5にはカーボンブラックからなる色材が水系媒体中に分散された記録用インクにおいて、構造式(A1−N=N−A2)に示すアゾ化合物からなるラジカル発生剤の分解によって発生した官能基が表面に化学結合されたカーボンブラックを色材として用いた記録用インクが提案されている。   In addition, a method of modifying the surface of carbon black with organic radicals has also been proposed. For example, Patent Document 5 discloses a structural formula (A1-N) in a recording ink in which a color material composed of carbon black is dispersed in an aqueous medium. = N-A2) There has been proposed a recording ink using as a coloring material carbon black in which a functional group generated by the decomposition of a radical generator composed of an azo compound is chemically bonded to the surface.

本出願人もカーボンブラックを液相酸化して生成したカルボキシル基に、ポリエチレンイミンの末端アミンを縮合重合させたカーボンブラックを黒色顔料として水中に分散させた水分散体は、水への分散性能および印字メディアへの付着性が改善され、印字物の耐水性も向上することを確認して、特許文献6として提案した。   An aqueous dispersion in which carbon black obtained by condensation polymerization of a terminal amine of polyethyleneimine on a carboxyl group generated by liquid-phase oxidation of carbon black is dispersed in water as a black pigment is also present in the present applicant. After confirming that the adhesion to the printing medium was improved and the water resistance of the printed matter was improved, it was proposed as Patent Document 6.

更に、特許文献7には塩基性官能基を有する有機色素誘導体または塩基性官能基を有するトリアジン誘導体をカーボンブラックに水中で吸着処理してカーボンブラックの水分散体を得る工程と、この水分散体をアルコールで希釈する工程とからなるカーボンブラックのアルコール分散液の製造方法が提案されている。
特開昭48−018186号公報 特開平08−003498号公報 特開平08−319444号公報 特開平09−286938号公報 特開平11−323229号公報 特開2005−255705 特開2005−060512
Further, Patent Document 7 discloses a step of adsorbing an organic dye derivative having a basic functional group or a triazine derivative having a basic functional group to carbon black in water to obtain an aqueous dispersion of carbon black, and this aqueous dispersion. There has been proposed a method for producing an alcohol dispersion of carbon black, which comprises a step of diluting an alcohol with alcohol.
JP-A-48-018186 Japanese Patent Laid-Open No. 08-003498 JP 08-319444 A JP 09-286938 A JP-A-11-323229 JP 2005-255705 A JP-A-2005-060512

一般に、水性媒体は印字後に紙がカールし易いという欠点があり、専用紙を用いる方法ではランニングコストが上がる問題を生じる。更に、近年ではプリンターの印字速度の高速化が進み、印字後の画像の裏写り防止や耐擦過性を損なわないために定着性と速乾性が重要視され、またプリンターに関しては従来のシリアルヘッドより大幅に印字速度の速いラインヘッド方式への転換が増加する見込みであり、高速印字に対応するインクの開発が要望されている。   In general, the aqueous medium has a drawback that the paper tends to curl after printing, and the method using the special paper causes a problem of increasing the running cost. Furthermore, in recent years, the printing speed of printers has increased, and fixing and quick-drying have been emphasized in order to prevent the show-through prevention of images after printing and scratch resistance, and for printers more than conventional serial heads. The conversion to a line head system with a significantly faster printing speed is expected to increase, and there is a demand for the development of ink that can handle high-speed printing.

すなわち、高速印字への対応のためには即乾性に優れたインクの開発が有効であり、カーボンブラックに代表される黒色顔料の揮発性有機溶剤への新たな分散技術の開発が必要となってきた。   In other words, in order to support high-speed printing, it is effective to develop inks with excellent quick drying properties, and it is necessary to develop new dispersion technology for black pigments typified by carbon black in volatile organic solvents. It was.

そこで、本発明者はこれらの状況に対処するために鋭意研究を進め、その結果本発明の開発に至ったもので、その目的は速乾性に優れたアルコール系分散媒中で優れた分散性能を有し、高速機に対応したインクジェットプリンター用黒色インクとして好適に使用される、アルコール性カーボンブラック分散体とその製造方法を提供することにある。   Therefore, the present inventor has eagerly studied to deal with these situations, and as a result has reached the development of the present invention, the purpose of which is excellent dispersion performance in an alcohol-based dispersion medium excellent in quick drying. It is an object of the present invention to provide an alcoholic carbon black dispersion that is suitably used as a black ink for an ink jet printer compatible with a high-speed machine and a method for producing the same.

上記の目的を達成するための本発明によるアルコール性カーボンブラック分散体は、カーボンブラック表面のカルボキシル基が、オキシラン環の開環反応によりヒドロキシエステル化して化学修飾されたカーボンブラックが、主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散してなることを構成上の特徴とする。   In order to achieve the above object, the alcoholic carbon black dispersion according to the present invention comprises a carbon black whose surface is carboxylated by a hydroxy ester by an oxirane ring-opening reaction and chemically modified. It is structurally characterized by being dispersed in an alcoholic medium having a functional hydroxyl group.

そして、化学修飾されたヒドロキシエステル化構造は、具体的には下記(1)〜(5)の構造式の少なくとも1つの構造式を有するものが好適である。但し、R1、R3はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基 、R2は水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基である。   The chemically modified hydroxyesterified structure specifically has at least one of the following structural formulas (1) to (5). R1 and R3 are alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, and aryl groups, and R2 is hydrogen, alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, and aryl groups.

Figure 2009149722
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また、このアルコール性カーボンブラック分散体の製造方法は、酸化処理したカーボンブラックとオキシラン系化合物を反応溶媒中で、触媒の存在下に還流してオキシラン環を開環反応させることにより、カーボンブラック表面のカルボキシル基をヒドロキシエステル化して化学修飾し、該カーボンブラックを、主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散することを構成上の特徴とする。   In addition, this alcoholic carbon black dispersion is produced by subjecting the oxidized carbon black and oxirane compound to reflux in the presence of a catalyst in the presence of a catalyst to cause the oxirane ring to undergo a ring-opening reaction. A structural feature is that the carboxyl group is chemically modified by hydroxyesterification, and the carbon black is dispersed in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group as a main component.

なお、前記触媒は下記一般式(6)で示されるハロゲン化第4級アンモニウム化合物が好適である。   The catalyst is preferably a halogenated quaternary ammonium compound represented by the following general formula (6).

Figure 2009149722
但し、R1 ,R2 ,R3 およびR4は、全てが同一の低級アルキル基を表すか、またはその三つが同一の低級アルキル基を表し、かつ残りの一つがフェニル基またはベンジル基を表し、X-はハロゲンイオン、OH 、またはHSO4 を表す。
Figure 2009149722
Provided that R 1 , R 2 , R 3 and R 4 all represent the same lower alkyl group, or three of them represent the same lower alkyl group, and the remaining one represents a phenyl group or a benzyl group. , X represents a halogen ion, OH , or HSO 4 .

本発明のアルコール性カーボンブラック分散体によれば、即乾性に優れ、高速機に対応したインクジェットプリンター用の黒色インクとして好適に使用されるアルコール性カーボンブラック分散体を提供することができる。   According to the alcoholic carbon black dispersion of the present invention, it is possible to provide an alcoholic carbon black dispersion that is excellent in quick drying and is suitably used as a black ink for an inkjet printer compatible with a high-speed machine.

また、その製造方法によれば酸化処理したカーボンブラック表面のカルボキシル基を、オキシシラン系化合物を触媒存在下に開環反応させてヒドロキシエステル化して化学修飾し、アルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散することにより、アルコール性媒体中で分散安定性に優れるカーボンブラック分散体を製造することができる。   Also, according to the production method, the carboxyl group on the surface of the oxidized carbon black is chemically modified by ring-opening reaction in the presence of a catalyst in the presence of a catalyst to form a hydroxy ester, in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group. By dispersing, a carbon black dispersion excellent in dispersion stability in an alcoholic medium can be produced.

本発明で用いるカーボンブラックは、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなど何れも用いることができ、その種類に特に制限はない。   Carbon black used in the present invention may be any of furnace black, channel black, acetylene black, thermal black, and the like, and the type thereof is not particularly limited.

なお、インクジェットプリンター用などのアルコール性黒色インクとして用いる場合には、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)およびDBP吸収量などのコロイダル特性がアルコール性媒体中への分散性能およびインク性能に大きく影響するため、カーボンブラック特性としては窒素吸着比表面積(N2SA)が100m/g以上、DBP吸収量が50cm/100g以上のものを用いることが好ましい。 When used as an alcoholic black ink for ink jet printers, etc., colloidal properties such as nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and DBP absorption of carbon black contribute to dispersion performance and ink performance in alcoholic media. greatly affects the nitrogen adsorption specific surface area as the carbon black characteristics (N 2 SA) is 100 m 2 / g or more, DBP absorption amount is preferably used more than 50 cm 3/100 g.

これらのカーボンブラックを具体的に例示すれば、トーカブラック#8500、トーカブラック#8500F、トーカブラック#7550SB、トーカブラック#7550F〔以上東海カーボン(株)製〕、#650、#750、MA600、#44B、#44、#45B、MA7、MA11、#47、#45、#33、#45L、#47、#50、#52、MA77、MA8〔以上三菱化学(株)製〕、FW200、FW2V、FWI、FW18PS、NIpex180IQ、FW1、Special Black6、S160、S170〔以上Degussa社製〕、Black Pearls 1000M、Black Pearls 800、Black Pearls 880、Monarch 1300、Monarch 700、Monarch 880、CRX 1444、Regal 330R、Regal 660R、Regal 660、Regal 415R、Regal 415、Black Pearls 4630、Monarch 4630〔以上Cabot社製〕、Raven 7000、Raven 3500、Raven 5250、Raven 5750、Raven 5000ULTRAII、HV 3396、Raven 1255、Raven 1250、Raven 1190、Raven 1000、Raven 1020、Raven 1035、Raven 1100ULTRA、Raven 1170、Raven 1200〔以上Columbian社製〕、DB1305〔以上KOSCO社製〕、SUNBLACK700、705、710、715、720、725、300、305、320、325、X25、X45〔以上旭カーボン(株)製〕、N220、N110、N234、N121〔以上Sid Richardson社製〕、ニテロン#300〔以上新日化カーボン(株)製〕、ショウブラックN134、N110、N220、N234、N219〔以上昭和キャボット社製〕などがあげられる。   Specific examples of these carbon blacks include Talker Black # 8500, Talker Black # 8500F, Talker Black # 7550SB, Talker Black # 7550F (above manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.), # 650, # 750, MA600, # 44B, # 44, # 45B, MA7, MA11, # 47, # 45, # 33, # 45L, # 47, # 50, # 52, MA77, MA8 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), FW200, FW2V, FWI, FW18PS, NIpex180IQ, FW1, Special Black6, S160, S170 (manufactured by Degussa), Black Pearls 1000M, Black Pearls 800, Black Pearls 880, Monarch 1300, Monarch 1300 ch 880, CRX 1444, Regal 330R, Regal 660R, Regal 660, Regal 415R, Regal 415, Black Pearls 4630, Monarch 4630 (above Cabot), Raven 7000, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500, Raven 3500 3396, Raven 1255, Raven 1250, Raven 1190, Raven 1000, Raven 1020, Raven 1035, Raven 1100ULTRA, Raven 1170, Raven 1200 (above made by Columbia, Inc.), 7 , 720, 725, 00, 305, 320, 325, X25, X45 (above Asahi Carbon Co., Ltd.), N220, N110, N234, N121 (above Sid Richardson Co., Ltd.), Niteron # 300 (above Nisshin Carbon Co., Ltd.) Show black N134, N110, N220, N234, N219 (manufactured by Showa Cabot Co., Ltd.).

これらのカーボンブラックは、その表面にカルボキシル基を有していることが必要であり、カルボキシル基はオキシラン環の開環反応により、ヒドロキシエステル化して化学修飾される。   These carbon blacks must have a carboxyl group on the surface, and the carboxyl group is chemically modified by hydroxyl esterification by a ring-opening reaction of the oxirane ring.

この場合、カーボンブラック表面のカルボキシル基(COO−基)を介して、以下の構造式の少なくとも1つの構造式に化学修飾されたものが好ましい。   In this case, those chemically modified to at least one of the following structural formulas via a carboxyl group (COO-group) on the surface of carbon black are preferable.

(1)カーボンブラック(CB)表面のカルボキシル基(COO−基)が−CHCH(OH)−構造あるいは−CHCH(OH)−CH−O−構造と結合し、末端に水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基にて化学修飾されたもの(化1、化2)。 (1) A carboxyl group (COO— group) on the surface of carbon black (CB) is bonded to a —CH 2 CH (OH) — structure or —CH 2 CH (OH) —CH 2 —O— structure, Chemically modified with an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, halogenated alkyl group or aryl group (Chemical Formula 1, Chemical Formula 2).

(2)カーボンブラック(CB)表面のカルボキシル基(COO−基)が−C10OHにて修飾されたもの(化4)。 (2) Carbon black (CB) having a carboxyl group (COO-group) modified with —C 6 H 10 OH (Chemical Formula 4).

(3)カーボンブラック(CB)表面のカルボキシル基(COO−基)が−C(OH)−構造あるいは−C(OH)−CH−O−構造と結合し、末端に水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基にて修飾されたもの(化3、化5)。 (3) a carboxyl group of the carbon black (CB) surface (COO- group) is -C 6 H 9 (OH) - bound to the structure or -C 6 H 9 (OH) -CH 2 -O- structure, the terminal Modified with hydrogen, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, halogenated alkyl group or aryl group (Chemical Formula 3, Chemical Formula 5).

本発明による表面修飾カーボンブラックは、前記した構造を有するものであるが、分散体中で自己分散性を有するためには、ヒドロシル基量が35〜150μmol/g、カルボキシル基に結合する分子数が200〜1000μmol/gの範囲にあることが好ましい。   The surface-modified carbon black according to the present invention has the structure described above. However, in order to have self-dispersibility in the dispersion, the amount of hydrosyl groups is 35 to 150 μmol / g, and the number of molecules bonded to carboxyl groups is small. It is preferably in the range of 200 to 1000 μmol / g.

カルボキシル基に結合する分子構造は、溶媒が主成分としてアルコール性水酸基を有する化合物中において、溶媒との親和性、分散安定性 の向上に機能し、また、ヒドロシル基は、溶媒が主成分としてアルコール性水酸基を有する化合物中において、溶媒との親和性の向上に機能する。   The molecular structure bonded to the carboxyl group functions to improve the affinity with the solvent and the dispersion stability in the compound having the alcoholic hydroxyl group as the main component of the solvent, and the hydrosyl group has the alcohol as the main component of the solvent. In a compound having a functional hydroxyl group, it functions to improve the affinity with a solvent.

溶媒との親和性は分散媒の有する官能基と化学組成に由来する分子間力に主に影響され、本発明のカルボキシル基に結合する分子構造はオキシラン環の開環で生成するアルコール性水酸基が分散媒のアルコール性溶媒の分子間力との相互作用を促し、置換基構造の選択により種々のアルコール性媒体に適合した分散体を作製することが可能である。   The affinity with the solvent is mainly influenced by the intermolecular force derived from the functional group and chemical composition of the dispersion medium, and the molecular structure bonded to the carboxyl group of the present invention is an alcoholic hydroxyl group generated by the opening of the oxirane ring. It is possible to produce dispersions suitable for various alcoholic media by promoting the interaction with the intermolecular force of the alcoholic solvent of the dispersion medium and selecting the substituent structure.

カーボンブラックの表面には、カルボキシル基とともにヒドロキシル基が存在するが、ヒドロキシル基はこれらの反応に関与しないため、このように化学修飾されたカーボンブラック表面の化学構造式を化7〜化11に例示した。但し、式中のCBはカーボンブラックを表し、R1、R3はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、R2は水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基である。   Although a hydroxyl group is present together with a carboxyl group on the surface of carbon black, since the hydroxyl group does not participate in these reactions, the chemical structural formulas of the carbon black surface thus chemically modified are illustrated in Chemical Formulas 7 to 11. did. In the formula, CB represents carbon black, R1 and R3 are alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, aryl groups, and R2 is hydrogen, alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups. , An aryl group.

Figure 2009149722
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本発明のアルコール性カーボンブラック分散体は、このように化学修飾されたカーボンブラックを、主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散してなるものであり、カーボンブラック濃度は1〜20wt%程度に調整する。   The alcoholic carbon black dispersion of the present invention is obtained by dispersing carbon black thus modified in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group as a main component, and the carbon black concentration is 1 to 20 wt. Adjust to about%.

本発明のアルコール性カーボンブラック分散体の分散媒に主成分として用いるアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体は、分散媒全体の中に50〜100wt%の範囲(残りの0〜50wt%は副溶媒)として含まれるのが好ましい。アルコールの種類は汎用溶剤としての低級アルコール、高級アルコール、さらにグリコール系溶剤とそのモノエーテル系などを用いることができ、また、沸点の低いアルコールと沸点の高いアルコールを混合して使用してもよく、顔料の種類に応じた選択が可能である。   The alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group used as a main component in the dispersion medium of the alcoholic carbon black dispersion of the present invention is in the range of 50 to 100 wt% in the entire dispersion medium (the remaining 0 to 50 wt% is a secondary solvent). Are preferably included. As the type of alcohol, lower alcohols and higher alcohols as general-purpose solvents, glycol solvents and their monoethers, etc. can be used, and alcohols with a low boiling point and alcohols with a high boiling point may be used in combination. Selection according to the type of pigment is possible.

アルコール性水酸基を有するアルコール性媒体の具体例としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、イソアミルアルコール、sec−アミルアルコール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、n−ヘキサノール、メチルアミルアルコール、2−エチルブタノール、n−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−オクタノール、2−エチルヘキサノール、3,5,5−トリメチルヘキサノール、ノナノール、n−デカノール、ウンデカノール、トリメチルノニルアルコール、テトラデカノール、ヘブタデカノール、シクロヘキサノール、2−メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、やその他多種の高級アルコールなどが挙げられる。   Specific examples of the alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, isoamyl alcohol, sec-amyl alcohol, 3 -Pentanol, tert-amyl alcohol, n-hexanol, methyl amyl alcohol, 2-ethylbutanol, n-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-octanol, 2-ethylhexanol, 3,5 , 5-trimethylhexanol, nonanol, n-decanol, undecanol, trimethylnonyl alcohol, tetradecanol, hebutadecanol, cyclohexanol, 2-methylcyclohexanol, Jill alcohol, and other such various higher alcohols and the like.

多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、イソペンチルジオール、トリエチレングリコール、3−メチル−1,3ブタンジオール、1,3プロパンジオール、1,3ブタンジオール、1,5ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコールが挙げられる。   Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, isopentyl diol, triethylene glycol, 3-methyl-1,3 butane diol, 1,3 propane diol, 1 , 3-butanediol, 1,5-pentanediol, hexylene glycol, and octylene glycol.

また、グリコール系のモノエーテル系溶媒としては、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチル工−テル、3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールフュニルエーテル、プロピレングリコール−tert−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。   Examples of glycol monoether solvents include ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monobutyl ether, 3-methyl-3-methoxy-1- Butanol, 3-methoxy-1-butanol, propylene glycol Ether monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol funnyl ether, propylene glycol-tert-butyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene Examples include glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monobutyl ether, and tetrapropylene glycol monobutyl ether.

また副成分の溶媒としてはモノエーテルアセテート系を主成分のアルコール系溶媒と併用してもよく、具体例としてエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどが挙げられる。   In addition, as a secondary component solvent, a monoether acetate solvent may be used in combination with a main alcohol solvent, and specific examples include ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate and the like. It is done.

このようにカーボンブラック表面のカルボキシル基がオキシラン環の開環反応によりヒドロキシエステル化した構造をとることにより、主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に安定に分散し、このアルコール性カーボンブラック分散体をインクジェットプリンターなどの黒色インクなどに使用した場合には、インクのレベリング性の維持、向上に機能する。   Thus, the carbon black surface carboxyl group has a structure in which a hydroxy ester is formed by a ring-opening reaction of the oxirane ring, so that it is stably dispersed in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group as a main component. When the dispersion is used for black ink such as an ink jet printer, it functions to maintain and improve the leveling property of the ink.

レベリング性とは、吐出されたインク液滴が記録媒体上に着弾と同時に流動し、着弾した範囲において均一、平滑な画像を形成することをいい、インクジェット方式ではインクを記録媒体に乗せる過程において、重力以外、レベリングさせる応力が働かないため、均一な画像を得るには粘度調整、インク組成(レベリング剤等)の最適化が必要である。レベリング不良時(画像形成面に凹凸がある)には画像濃度ムラや光沢度低下の要因が重なり、画像濃度の低下につながることになる。   Leveling means that the discharged ink droplets flow on the recording medium simultaneously with landing and form a uniform and smooth image in the landed area. In the ink jet method, in the process of placing ink on the recording medium, Since the leveling stress other than gravity does not work, it is necessary to adjust the viscosity and optimize the ink composition (leveling agent, etc.) to obtain a uniform image. When leveling is poor (the image forming surface has irregularities), the causes of image density unevenness and glossiness decrease overlap, leading to a decrease in image density.

このアルコール性カーボンブラック分散体は、酸化処理したカーボンブラックとオキシラン系化合物を反応溶媒中で、触媒の存在下に還流してオキシラン環を開環反応させることにより、カーボンブラック表面のカルボキシル基をヒドロキシエステル化して化学修飾し、該カーボンブラックを主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散することにより製造される。   This alcoholic carbon black dispersion is obtained by refluxing an oxidized carbon black and an oxirane compound in a reaction solvent in the presence of a catalyst to cause a ring-opening reaction of the oxirane ring, whereby the carboxyl group on the surface of the carbon black is hydroxylated. It is produced by esterification, chemical modification, and dispersion in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group with the carbon black as a main component.

カーボンブラック表面にカルボキシル基を形成させるために酸化処理したカーボンブラックが用いられ、オゾン酸化、空気酸化による気相法、あるいは、過酸化水素水、硝酸、硫酸、塩素酸塩、過硫酸塩、過炭酸塩などの酸化剤の水溶液中にカーボンブラックを入れ攪拌反応させる液相法で酸化処理する。なお、気相法で酸化処理する場合は乾燥コストがかからず、操作も液相法に比べて容易である等の利点がある。   Carbon black that has been oxidized to form carboxyl groups on the surface of carbon black is used, and gas phase methods such as ozone oxidation and air oxidation, or hydrogen peroxide, nitric acid, sulfuric acid, chlorate, persulfate, hydrogen peroxide, Oxidation is performed by a liquid phase method in which carbon black is placed in an aqueous solution of an oxidizing agent such as carbonate and stirred. In addition, when oxidizing by a vapor phase method, there is an advantage that the drying cost is not required and the operation is easier than the liquid phase method.

液相法で酸化処理する場合は、例えば、下記の手順で行う。
カーボンブラックを適宜な濃度の酸化剤水溶液中に入れ、混合攪拌槽中で適宜な温度、例えば室温〜90℃の温度で十分に攪拌混合して水分散体(スラリー)を作製する。 また、スラリー中にカーボンブラックを均一に分散させるために界面活性剤を添加することもできる。
When oxidation treatment is performed by the liquid phase method, for example, the following procedure is performed.
Carbon black is placed in an aqueous oxidizing agent solution having an appropriate concentration, and is sufficiently stirred and mixed at an appropriate temperature, for example, a temperature of room temperature to 90 ° C., in a mixing and stirring tank to prepare an aqueous dispersion (slurry). In addition, a surfactant can be added in order to uniformly disperse carbon black in the slurry.

スラリー中には大きな未分散塊や粗粒が存在する場合があり、精製時に膜の目詰まりによる歩留りの低下や、インク化したときにインクジェットプリンター用ノズルの目詰まりなどを防止するために遠心分離や濾過などの方法により分級除去する。   There may be large undispersed lumps or coarse particles in the slurry. Centrifugation is used to prevent yield loss due to clogging of the membrane during purification and clogging of nozzles for inkjet printers when converted to ink. Classification and removal by methods such as filtration.

また、酸化処理により生成した還元塩は、以降のグラフト反応を阻害する要因となり、またカーボンブラックの再擬集を抑制するために除去する。還元塩の除去は、例えば、限外濾過膜(UF)、逆浸透膜(RO)、電気透析膜などの分離膜を用いて行われる。   Moreover, the reduced salt produced | generated by oxidation process becomes a factor which inhibits subsequent graft reaction, and removes it in order to suppress the re-simulation of carbon black. The reduction salt is removed using a separation membrane such as an ultrafiltration membrane (UF), a reverse osmosis membrane (RO), and an electrodialysis membrane.

酸化処理したカーボンブラックはオキシラン系化合物と反応溶媒中で触媒の存在下で還流して、オキシラン環を開環反応させることによりカーボンブラック表面のカルボキシル基をヒドロキシエステル化して化学修飾する。この反応を、化1の場合を例に化12に示した。但し、式中のCBはカーボンブラックを表し、R1はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基である。   The oxidized carbon black is refluxed in the presence of a catalyst in the reaction solvent with the oxirane compound, and the oxirane ring is subjected to a ring-opening reaction, whereby the carboxyl group on the surface of the carbon black is hydroxyesterified and chemically modified. This reaction is shown in Chemical Formula 12 by taking the case of Chemical Formula 1 as an example. In the formula, CB represents carbon black, and R1 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a halogenated alkyl group, or an aryl group.

Figure 2009149722
Figure 2009149722

オキシラン系化合物は分子末端にオキシラン環を一つ持つ化合物であって、酸化処理カーボンブラック表面のカルボキシル基量を考慮して、カルボキシ基量(μmol/g)の0.5〜5.0倍の分子数の比率となるように設定することが好ましく、比率が0.5を下回る場合には分散不良となり、比率が5.0を上回る場合には副生成物による保存安定性の悪化が顕著となる。より好ましい範囲は、1.0〜2.5である。   The oxirane compound is a compound having one oxirane ring at the molecular end, and is 0.5 to 5.0 times the amount of carboxy group (μmol / g) in consideration of the amount of carboxyl group on the surface of oxidized carbon black. It is preferable to set the ratio to the number of molecules. When the ratio is less than 0.5, the dispersion is poor, and when the ratio is more than 5.0, the deterioration of storage stability due to by-products is remarkable. Become. A more preferable range is 1.0 to 2.5.

また、オキシラン化合物の分子量は、最大9000が好ましい。9000を上回る場合には、化合物自身又は分子間の立体障害により反応率が低下するという不具合がある。より好ましい範囲は、60〜5000である。   Further, the maximum molecular weight of the oxirane compound is preferably 9000. When exceeding 9000, there exists a malfunction that a reaction rate falls by the steric hindrance between the compound itself or a molecule | numerator. A more preferable range is 60 to 5000.

オキシラン系化合物の具体例としては、プロピレンオキシド、1,2−エポキシブタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシオクタデカン;2,3−エポキシブタン、7,8−エポキシ−2−メチルオクタデカン、1−フェニルプロピレンオキシド、スチルベンオキシド、4−クロロスチルベンオキシド、2−4−ジクロロスチルベンオキシド、1−メトキシ−2−メチルプロピレンオキシド、クロロオキシラン、エピクロロヒドリン、クロロエチルオキシラン、ヘキサフルオロプロピレンオキシド、ブタジエンモノオキシサイド;1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−7−オクテン;グリシドール(2,3-エポキシ-1-プロパノール)、2−メチルグリシドール、3−プロピルオキシランメタノール;メチルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ピヴァロイルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トリルグリシジルエーテル、キシリルグリシジルエーテル、ニトロフェニルグリシジルエーテル、クロロフェニルグリシジルエーテル、エチルフェニルグリシジルエーテル、tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル;4−メトキシカルボニルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、プロパルギルグリシジルエーテル、メトキシカルボニルオキシラン、ステアロキシカルボニルオキシラン、グリシジルアセタート、グリシジルステアラート、グリシジル2−エチルヘキサナート、グリシジル2,2−ジメチルプロパナート、グリシジルベンゾエート、グリシジルメチルベンゾエート、グリシジルニトロベンゾエート、グリシジルクロロベンゾエート、グリシジルエチルベンゾエート、グリシジルtert−ブチルベンゾエート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、スチレンオキシド、トリルオキシラン、キシリルオキシラン、ニトロフェニルオキシラン、クロロフェニルオキシラン、エチルフェニルオキシラン、tert−ブチルフェニルオキシラン、4−メトキシカルボニルフェニルオキシラン、ベンジルオキシラン、フルフリルオキシラン、シクロヘキセンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロオクテンオキシド、シクロドデカンエポキサイド、アルファピネンオキシド、エキソ−2,3,−エポキシノルボルネン、リモネンオキシド;等が挙げられる。   Specific examples of the oxirane compound include propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyoctane, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxydodecane, and 1,2. -Epoxyoctadecane; 2,3-epoxybutane, 7,8-epoxy-2-methyloctadecane, 1-phenylpropylene oxide, stilbene oxide, 4-chlorostilbene oxide, 2-4-dichlorostilbene oxide, 1-methoxy-2 -Methylpropylene oxide, chlorooxirane, epichlorohydrin, chloroethyloxirane, hexafluoropropylene oxide, butadiene monooxyside; 1,2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-7-octene; glycidol (2 , 3-epoxy-1-propanol), 2-methyl Glycidol, 3-propyloxirane methanol; methyl glycidyl ether, stearyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, pivaloyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, tolyl glycidyl ether, xylyl glycidyl ether, nitrophenyl glycidyl ether, chlorophenyl glycidyl ether, Ethylphenyl glycidyl ether, tert-butylphenyl glycidyl ether; 4-methoxycarbonylphenyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, propargyl glycidyl ether, methoxycarbonyl oxirane, stearoxycarbonyl oxirane, glycidyl acetate, glycidyl stearate, glycidyl 2-ethylhexa Nart, glycidyl 2,2 Dimethylpropanate, glycidyl benzoate, glycidyl methyl benzoate, glycidyl nitrobenzoate, glycidyl chlorobenzoate, glycidyl ethyl benzoate, glycidyl tert-butyl benzoate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, styrene oxide, tolyloxirane, xylyloxirane, nitrophenyloxirane, chlorophenyl Oxirane, ethylphenyl oxirane, tert-butylphenyl oxirane, 4-methoxycarbonylphenyl oxirane, benzyl oxirane, furfuryl oxirane, cyclohexene oxide, cyclopentene oxide, cyclooctene oxide, cyclododecane epoxide, alpha pinene oxide, exo-2,3, -Epoxy norbornene, limo N'okishido; and the like.

また、反応溶媒としては非プロトン系溶媒が好ましく、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、テトラヒドロフラン、アセトン、メチレンクロライド、トルエン等を用いることができ、さらに好ましくはアセトニトリルまたはテトラヒドロフランが反応収率が高いので好ましい。   The reaction solvent is preferably an aprotic solvent, and dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, acetone, methylene chloride, toluene and the like can be used, and more preferably acetonitrile or tetrahydrofuran is preferable because of high reaction yield. .

触媒はハロゲン化第4級アンモニウム化合物(R1R2R3R4N+X-)が好ましく、具体的にはテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムヨーダイド、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロキサイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムヒドロキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフェート、テトラブチルアンモニウムヨーダイド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、トリラウリルメチルアンモニウムクロライド、ジ硬化牛脂アルキルジメチルアンモニウムアセテート、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムハイドロキサイド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリブチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、フェニルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、単独又は複数で用いることができる。なお、触媒の添加量はカーボンブラックに対して0.05〜10重量%の範囲が好ましい。   The catalyst is preferably a halogenated quaternary ammonium compound (R1R2R3R4N + X-), specifically, tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium iodide, tetrapropylammonium bromide, tetrapropylammonium hydroxide. Side, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydrogen sulfate, tetrabutylammonium iodide, trioctylmethylammonium chloride, trilaurylmethylammonium chloride, di-cured tallow alkyldimethylammonium acetate, Benzyltrimethylammonium chlora De, benzyltrimethylammonium hydroxide key side, benzyltriethylammonium chloride, benzyl tributyl ammonium bromide, benzyl tributyl ammonium chloride, phenyl trimethyl ammonium chloride, and the like, may be used alone or plural. In addition, the addition amount of a catalyst has the preferable range of 0.05-10 weight% with respect to carbon black.

このようにしてカーボンブラック表面のカルボキシル基をヒドロキシエステル化して化学修飾したのち、残留したオキシラン系化合物や触媒は反応溶媒を除去した後、エーテルやMEKなどの溶剤で洗浄して除去する。   In this way, after the carboxyl group on the surface of carbon black is hydroxyesterified and chemically modified, the remaining oxirane compound and catalyst are removed by washing with a solvent such as ether or MEK after removing the reaction solvent.

本発明のアルコール性カーボンブラック分散体は、浸透剤、界面活性剤、定着助剤としての樹脂、紫外線吸収剤、酸化防止剤、他各種レベリング剤、水溶性溶剤、非水溶性溶剤などを添加してインクジェットプリンターをはじめとする黒色インクに調製される。   The alcoholic carbon black dispersion of the present invention contains a penetrant, a surfactant, a resin as a fixing aid, an ultraviolet absorber, an antioxidant, other various leveling agents, a water-soluble solvent, a water-insoluble solvent, and the like. To black ink including inkjet printers.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

実施例1
カーボンブラックとして東海カーボン社製シースト9H(商品名)(窒素吸着比表面積142m/g、DBP吸収量130cm/100g、pH6.8)を用い、オゾン発生機(ヤマト科学社製CO−101)により圧力0.02MPa、流量5リットル/分、室温の条件で8時間オゾン酸化した。この酸化カーボンブラックを、下記の方法によりカルボキシル基量およびヒドロキシル基量を測定した結果は、カルボキシル基量は480μmol/g、ヒドロキシル基量は125μmol/gであった。
Example 1
Tokai Carbon Co. Seast 9H carbon black (trade name) with (nitrogen adsorption specific surface area 142m 2 / g, DBP absorption 130cm 3 /100g,pH6.8), ozone generator (manufactured by Yamato Scientific Co. CO-101) Was subjected to ozone oxidation for 8 hours under the conditions of pressure 0.02 MPa, flow rate 5 liters / minute, and room temperature. As a result of measuring the amount of carboxyl groups and the amount of hydroxyl groups of this oxidized carbon black by the following method, the amount of carboxyl groups was 480 μmol / g, and the amount of hydroxyl groups was 125 μmol / g.

(1)カルボキシル基量の測定;
濃度0.976Nの炭酸水素ナトリウム水溶液に酸化カーボンブラックを約2〜5g添加して6時間程振とうした後、濾別し、濾液の滴定試験を行って測定した。
(2)ヒドロキシル基量の測定;
2、2′−Diphenyl−1−picrylhydrazyl(DPPH)を四塩化炭素中にて溶解し、5×10−4mol/l溶液を作製する。該溶液に酸化カーボンブラックを0.1〜0.6g添加し、60℃の恒温槽中にて6時間攪拌した後、濾別し、濾液を紫外線吸光光度計で測定して吸光度から算出した。
(1) Measurement of the amount of carboxyl groups;
About 2 to 5 g of carbon black oxide was added to a sodium hydrogen carbonate aqueous solution having a concentration of 0.976 N and shaken for about 6 hours, followed by filtration and measurement by performing a titration test on the filtrate.
(2) measurement of the amount of hydroxyl groups;
2,2′-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) is dissolved in carbon tetrachloride to prepare a 5 × 10 −4 mol / l solution. 0.1 to 0.6 g of oxidized carbon black was added to the solution, stirred for 6 hours in a thermostatic bath at 60 ° C., filtered, and the filtrate was measured with an ultraviolet absorptiometer and calculated from the absorbance.

この酸化カーボンブラック60gに、溶媒として無水アセトニトリル740gを加え、TKホモミキサー(プライミクス社製)を用いて、2000rpmで室温下、0.5hr攪拌して均一なスラリーとした。   To 60 g of this oxidized carbon black, 740 g of anhydrous acetonitrile was added as a solvent, and the mixture was stirred for 0.5 hr at 2000 rpm at room temperature using a TK homomixer (manufactured by Primex) to obtain a uniform slurry.

このスラリーを室温で200rpmで攪拌しながらグリシドール(C,3−ヒドロキシプロピレンオキシド)を5g添加し、さらに触媒としてテトラブチルアンモニウムブロミドを0.6g加えて90℃で5hr還流して反応させた後、減圧下に溶媒を留去し、室温で4hr真空乾燥して、カーボンブラック表面のカルボキシル基をヒドロキシエステル化した。 While stirring this slurry at 200 rpm at room temperature, 5 g of glycidol (C 3 H 6 O 2 , 3-hydroxypropylene oxide) was added, 0.6 g of tetrabutylammonium bromide was added as a catalyst, and the mixture was refluxed at 90 ° C. for 5 hours. After the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure, followed by vacuum drying at room temperature for 4 hrs to hydroxy esterify the carboxyl group on the surface of carbon black.

このようにして化学修飾したカーボンブラック60gに、分散媒として2−プロパノールを340g加えて、TKホモミキサーで0.5hr攪拌(3000rpm、室温)してカーボンブラック濃度15wt%のアルコール性カーボンブラック分散体を製造した。   340 g of 2-propanol as a dispersion medium is added to 60 g of carbon black chemically modified in this way, and the mixture is stirred for 0.5 hr with a TK homomixer (3000 rpm, room temperature) to obtain an alcoholic carbon black dispersion having a carbon black concentration of 15 wt%. Manufactured.

実施例2
カーボンブラックとして東海カーボン社製シースト9H(商品名)(窒素吸着比表面積142m/g、DBP吸収量130cm/100g、pH6.8)200gを用い、オゾン発生機(ヤマト科学社製CO−101)により圧力0.02Mpa、流量5リットル/分の条件で7.5時間オゾン酸化を行い、酸化カーボンブラックを得た。
Example 2
Tokai Carbon Co. Seast 9H (trade name) (nitrogen adsorption specific surface area 142m 2 / g, a DBP absorption 130cm 3 /100g,pH6.8)200g used as carbon black, ozone generator (manufactured by Yamato Scientific Co. CO-101 ) Was subjected to ozone oxidation for 7.5 hours under the conditions of a pressure of 0.02 Mpa and a flow rate of 5 liters / minute to obtain oxidized carbon black.

この酸化カーボンブラック60gにアセトニトリルを740g加え、TKホモミキサーを用いて2000rpmで室温下、0.5hr攪拌して均一なスラリーとした。このスラリーを室温で攪拌しながらグリシドールを5g添加し、さらにテトラブチルアンモニウムブロミドを0.6g加えて5hr還流した。反応後、減圧下で溶媒を留去し、室温で4hr真空乾燥し、乾燥残渣にエタノールを340g加えてTKホモミキサーで0.5hr攪拌(3000rpm、室温)して、カーボンブラック濃度15wt%のアルコール性カーボンブラック分散体を製造した。   To 60 g of this oxidized carbon black, 740 g of acetonitrile was added, and the mixture was stirred for 0.5 hr at 2000 rpm at room temperature using a TK homomixer to obtain a uniform slurry. While stirring this slurry at room temperature, 5 g of glycidol was added, and 0.6 g of tetrabutylammonium bromide was further added and refluxed for 5 hours. After the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure, vacuum dried at room temperature for 4 hours, 340 g of ethanol was added to the dried residue, and the mixture was stirred for 0.5 hr with a TK homomixer (3000 rpm, room temperature) to obtain an alcohol having a carbon black concentration of 15 wt%. Carbon black dispersion was produced.

比較例1
カーボンブラックとして東海カーボン社製シースト9H(商品名)(窒素吸着比表面積142m/g、DBP吸収量130cm/100g、pH6.8)200gを用い、オゾン発生機(ヤマト科学社製CO−101)により圧力0.02Mpa、流量5リットル/分の条件で7.5時間オゾン酸化を行った。この酸化カーボンブラック60gに2−プロパノールを340g加えて、TKホモミキサーで0.5hr攪拌(3000rpm、室温)してカーボンブラック濃度15wt%のアルコール性カーボンブラック分散体を製造した。
Comparative Example 1
Tokai Carbon Co. Seast 9H (trade name) (nitrogen adsorption specific surface area 142m 2 / g, a DBP absorption 130cm 3 /100g,pH6.8)200g used as carbon black, ozone generator (manufactured by Yamato Scientific Co. CO-101 ) Was subjected to ozone oxidation for 7.5 hours under conditions of a pressure of 0.02 MPa and a flow rate of 5 liters / minute. 340 g of 2-propanol was added to 60 g of this oxidized carbon black, and the mixture was stirred for 0.5 hr with a TK homomixer (3000 rpm, room temperature) to produce an alcoholic carbon black dispersion having a carbon black concentration of 15 wt%.

比較例2
カーボンブラックとして東海カーボン社製シースト9H(商品名)(窒素吸着比表面積142m/g、DBP吸収量130cm/100g、pH6.8)を用い、オゾン発生機(ヤマト科学社製CO−101)により圧力0.02Mpa、流量5リットル/分の条件で、7.5時間オゾン酸化した。
Comparative Example 2
Tokai Carbon Co. Seast 9H carbon black (trade name) with (nitrogen adsorption specific surface area 142m 2 / g, DBP absorption 130cm 3 /100g,pH6.8), ozone generator (manufactured by Yamato Scientific Co. CO-101) Was subjected to ozone oxidation for 7.5 hours under the conditions of a pressure of 0.02 Mpa and a flow rate of 5 liters / minute.

この酸化カーボンブラック60gに、エタノール340gとサーフィノール104E(界面活性剤)を1g加えて、TKホモミキサーで0.5hr攪拌(3000rpm、室温)してカーボンブラック濃度15wt%のアルコール性カーボンブラック分散体を製造した。   340 g of ethanol and 1 g of Surfynol 104E (surfactant) were added to 60 g of this oxidized carbon black, and the mixture was stirred for 0.5 hr with a TK homomixer (3000 rpm, room temperature) to obtain an alcoholic carbon black dispersion having a carbon black concentration of 15 wt%. Manufactured.

比較例3
カーボンブラックとして東海カーボン社製シースト9H(商品名)(窒素吸着比表面積142m/g、DBP吸収量130cm/100g、pH6.8)60gに、エタノール340gとサーフィノール104E(界面活性剤)を1g加えて、TKホモミキサーで0.5hr攪拌(3000rpm、室温)してカーボンブラック濃度15wt%のアルコール性カーボンブラック分散体を製造した。
Comparative Example 3
Seast manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. as carbon black 9H (trade name) (nitrogen adsorption specific surface area 142m 2 / g, a DBP absorption 130cm 3 /100g,pH6.8)60g, ethanol 340g and Surfynol 104E (the surfactant) 1 g was added, and the mixture was stirred for 0.5 hr (3,000 rpm, room temperature) with a TK homomixer to produce an alcoholic carbon black dispersion having a carbon black concentration of 15 wt%.

これらのカーボンブラック分散体を用いて、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(DEGME) /水=7/3、界面活性剤(サーフィノール104E、日信化学社製)を0.3%配合し、カーボンブラック濃度が4wt%のインクを調製した。   Using these carbon black dispersions, diethylene glycol monomethyl ether (DEGME) / water = 7/3, a surfactant (Surfinol 104E, manufactured by Nissin Chemical Co., Ltd.) of 0.3%, and a carbon black concentration of 4 wt. % Ink was prepared.

これらのインクについて、ノズル口径が25μm、ノズル数が512、ノズル解像度が600dpi(dpiは2.54cm当たりのドット数)となるようにアレイ状に配置したラインヘッド方式のピエゾ型記録ヘッドを搭載したラインヘッドプリンタを用いて、記録解像度600×600dpiの条件で、インク付着量が10ml/m、各インクをコニカミノルタビジネステクノロジー社製J紙(64g/m、A4サイズ)に各辺から5mmの余白が残るようベタ画像を印字した。 For these inks, a line-head type piezo recording head arranged in an array so that the nozzle diameter is 25 μm, the number of nozzles is 512, and the nozzle resolution is 600 dpi (dpi is the number of dots per 2.54 cm) is mounted. Using a line head printer, the ink adhesion amount is 10 ml / m 2 under the condition of recording resolution 600 × 600 dpi, and each ink is 5 mm from each side on J paper (64 g / m 2 , A4 size) manufactured by Konica Minolta Business Technology. A solid image was printed so as to leave a margin.

このベタ印刷部分の画像濃度をマクベス濃度計で測定し、得られた結果を下記に示す基準により評価した。
A:ブラックインクのOD値:1.4以上
B:ブラックインクのOD値:1.3以上1.4未満
C:ブラックインクのOD値:1.3未満
The image density of the solid printed part was measured with a Macbeth densitometer, and the obtained results were evaluated according to the following criteria.
A: Black ink OD value: 1.4 or more
B: OD value of black ink: 1.3 or more and less than 1.4
C: OD value of black ink: less than 1.3

また、これらのカーボンブラック分散体を60℃で4週間保存した後のカーボンブラックの粒径および分散体の粘度を測定した。
粒径:マイクロトラック社製UPA(レーザー回折方式)により室温下で測定した。
粘度:E型粘度計(東機産業社製、RE−80L)により25℃で測定した。
Further, the carbon black particle size and the viscosity of the dispersion were measured after storing these carbon black dispersions at 60 ° C. for 4 weeks.
Particle size: Measured at room temperature using UPA (laser diffraction method) manufactured by Microtrack.
Viscosity: Measured at 25 ° C. with an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., RE-80L).

得られた結果を表1に示した。   The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2009149722
Figure 2009149722

実施例のアルコール性カーボンブラック分散体は、比較例に比べて画像濃度、分散安定性に優れていることが分かる。   It can be seen that the alcoholic carbon black dispersions of the examples are superior in image density and dispersion stability as compared with the comparative examples.

Claims (4)

カーボンブラック表面のカルボキシル基がオキシラン環の開環反応によりヒドロキシエステル化して化学修飾され、該カーボンブラックを、主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散してなることを特徴とするアルコール性カーボンブラック分散体。   An alcohol characterized in that a carboxyl group on the surface of carbon black is hydroxy-esterified by a ring-opening reaction of an oxirane ring and chemically modified, and the carbon black is dispersed in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group as a main component Carbon black dispersion. 化学修飾されたヒドロキシエステル化構造が、下記(1)〜(5)の構造式の少なくとも1つの構造式を有するものである、請求項1記載のアルコール性カーボンブラック分散体。
但し、R1、R3はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基 、R2は水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基である。
Figure 2009149722
Figure 2009149722
Figure 2009149722
Figure 2009149722
Figure 2009149722
The alcoholic carbon black dispersion according to claim 1, wherein the chemically modified hydroxyesterified structure has at least one of the following structural formulas (1) to (5).
R1 and R3 are alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, and aryl groups, and R2 is hydrogen, alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, and aryl groups.
Figure 2009149722
Figure 2009149722
Figure 2009149722
Figure 2009149722
Figure 2009149722
酸化処理したカーボンブラックとオキシラン系化合物を反応溶媒中で、触媒の存在下に還流してオキシラン環を開環反応させることにより、カーボンブラック表面のカルボキシル基をヒドロキシエステル化して化学修飾し、該カーボンブラックを、主成分としてアルコール性水酸基を有するアルコール性媒体中に分散することを特徴とするアルコール性カーボンブラック分散体の製造方法。   The oxidized carbon black and the oxirane compound are refluxed in the reaction solvent in the presence of a catalyst to cause the oxirane ring to undergo a ring-opening reaction, whereby the carboxyl group on the carbon black surface is hydroxyesterified to chemically modify the carbon. A method for producing an alcoholic carbon black dispersion, comprising dispersing black in an alcoholic medium having an alcoholic hydroxyl group as a main component. 触媒が下記一般式(6)で示されるハロゲン化第4級アンモニウム化合物である、請求項3記載のアルコール性カーボンブラック分散体の製造方法。
Figure 2009149722
但し、R1 ,R2 ,R3 およびR4は、全てが同一の低級アルキル基を表すか、またはその三つが同一の低級アルキル基を表し、かつ残りの一つがフェニル基またはベンジル基を表し、X-はハロゲンイオン、OH 、またはHSO4 を表す。
The method for producing an alcoholic carbon black dispersion according to claim 3, wherein the catalyst is a halogenated quaternary ammonium compound represented by the following general formula (6).
Figure 2009149722
Provided that R 1 , R 2 , R 3 and R 4 all represent the same lower alkyl group, or three of them represent the same lower alkyl group, and the remaining one represents a phenyl group or a benzyl group. , X represents a halogen ion, OH , or HSO 4 .
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