JP2012158649A - 新規なチアゾール系カチオン染料 - Google Patents

Abstract

【課題】高い鮮明性及び発色性の特徴を有し、耐熱性等の堅牢性に優れたチアゾール系カチオン染料、及び該染料を用いた染料組成物を提供する。
【解決手段】下記一般式（１）で表されるチアゾール系カチオン染料及び該染料を含む油性または水性染料組成物。

（一般式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_１１はそれぞれ独立に水素原子またはＣ１−Ｃ６のアルキル基等を表し、Ｘ⁻はトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンを表す。）。
【選択図】なし

Description

本発明は新規なチアゾール系カチオン染料に関する。

チアゾール系カチオン染料は、各種塗料、水性インキ、油性インキ、インクジェット用インキ、カラーフィルター用、染色用など幅広い用途で使用されている。要求される特性は用途によって異なるものの、着色物が熱等に対し堅牢である事が特に強く要求される。

一般にチアゾール系カチオン染料は鮮明で発色性が優れる反面、耐熱性、耐湿熱性、耐水性などの堅牢性が劣るという欠点がある。このため、チアゾール系カチオン染料の鮮明性及び発色性を有し、且つ高堅牢な染料が要望されているが、これらの性能を兼ね備えたチアゾール系カチオン染料は見出されていない。

特許文献１にはチアゾール系カチオン染料のカチオン部位とパラトルエンスルホン酸イオンから成るベンゾチアゾール系カチオン染料について記載されているが、特許文献１に記載のチアゾール系カチオン染料は耐熱性、耐水性、耐湿熱性等の堅牢性が不十分である。また特許文献２にはフッ素化アルキルスルホニル対イオンを有するカチオン染料についての記載はあるが、具体的なチアゾール系カチオン染料の例示は無く、また染料組成物の耐熱性、耐湿熱性、耐水性などの堅牢性に関する記載もなされていない。

ＵＳ３２７１１４４ 特開平８−２５３７０５ ＵＳ２０３７４４８

本発明は、耐熱性、耐湿熱性及び耐水性等の堅牢性に優れる新規なチアゾール系カチオン染料並びに該染料を用いた染料組成物を提供する事を目的とする。

本発明者らは前記の課題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、特定の構造を有するチアゾール系カチオン染料が、従来に比べ飛躍的に耐熱性等の堅牢性が向上する事を見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、
（１）下記一般式（１）のチアゾール系カチオン染料

（一般式（１）中、Ｒ_１は水素原子、Ｃ１−Ｃ６のアルキル基、シアノ基で置換されたＣ１−Ｃ６のアルキル基、又はカルボキシル基もしくはカルバモイル基で置換されたＣ１−Ｃ６のアルキル基を表し、Ｒ_２〜Ｒ_９はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１−Ｃ６のアルキル基、Ｃ１−Ｃ６のアルコキシ基、Ｃ１−Ｃ６のアルキルアミノ基、アシルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アリール基又はヒドロキシ基を表し、Ｒ_１０及びＲ_１１はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基を表す。Ｘ⁻はビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオンまたはトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンを表す。）、
（２）Ｘ⁻がトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンである（１）に記載のチアゾール系カチオン染料、
（３）（１）又は（２）に記載のチアゾール系カチオン染料と少なくとも１種以上の油溶性有機溶媒を含有する油性染料組成物、
（４）（１）又は（２）に記載のチアゾール系カチオン染料及び水を含有する水性染料組成物、
に関する。

本発明のチアゾール系カチオン染料は、油性または水性染料組成物を形成して染料着色体に加工すると、従来品よりも堅牢性に優れた特性を示すものである。すなわち、本発明のチアゾール系カチオン染料は染料着色体に好適に利用でき、カラーフィルターやインクジェット用インキ等の幅広い用途に応用できる。

本発明のチアゾール系カチオン染料は、前記一般式（１）で表される。

一般式（１）において、アリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、ベンゾピレニル基等の芳香族炭化水素残基；ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子；アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基等のＣ１−Ｃ６のアルキル基；シクロアルキル基としては、例えばシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基等；アルコキシ基としては、前記のアルキル基と同じＣ１−Ｃ６のアルキル基を有したアルコキシ基；アシルアミノ基としては、例えばアセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等、が挙げられる。

一般式（１）においてＸ⁻はビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオンまたはトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンを表し、特にトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンが好ましい。

一般式（１）においてＲ_１は水素原子、Ｃ１−Ｃ６のアルキル基、シアノ基で置換されたＣ１−Ｃ６のアルキル基、又はカルボキシル基もしくはカルバモイル基で置換されたＣ１−Ｃ６のアルキル基を表し、特に無置換のＣ１−Ｃ６のアルキル基が好ましい。

一般式（１）においてＲ_２〜Ｒ_９はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１−Ｃ６のアルキル基、Ｃ１−Ｃ６のアルコキシ基、Ｃ１−Ｃ６のアルキルアミノ基、アシルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アリール基又はヒドロキシ基を表す。

一般式（１）においてＲ_１０及びＲ_１１はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基を表し、特にアルキル基が好ましい。

本発明のチアゾール系カチオン染料は、例えば、特許文献３に記載された公知の方法で合成することができる。また、Ｘ⁻が塩素アニオン等である市販品を購入し、対応する塩または酸を加えて塩交換する事によっても合成する事もできる。

本発明のチアゾール系カチオン染料を塩交換により合成する場合は、例えば、Ｘ⁻が塩素アニオンである染料を反応溶媒（例えば、水、またはメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルアミド（以下ＤＭＦと略記）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと略記）等の水溶性極性溶媒が挙げられ、これらの溶媒は単独、または混合してもよい。）に溶解し、対応する塩または酸を０．５〜３当量程度加え、所定温度（例えば０〜１００℃）で攪拌し、容易に合成でき、析出した結晶をろ取する事により得られる。

上記式（１）で示される化合物の具体例を、以下の表１に示すが、本発明はこれらに限定されない。

表１

本発明のチアゾール系カチオン染料は、油性染料組成物、または水性染料組成物として各種塗料、水性インキ、油性インキ、インクジェット用インキ、カラーフィルター用着色組成物に用いられる。油性染料組成物および水性染料組成物は、例えば普通紙、コート紙、プラスチックフィルム、プラスチック基板などの被着色材料に用いられる。また、本発明の染料組成物を被着色材料に付与する方法としては、オフセット印刷、凸版印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷などの各種印刷方法あるいはスピンコーター、ロールコーターなどによる塗工方法が挙げられる。

本発明の油性または水性染料組成物は、本発明のチアゾール系カチオン染料及び、油性染料組成物の場合は油溶性有機溶媒を、水性染料の場合は水性媒体を含有する。本発明の油性または水性染料組成物においては、本発明のチアゾール系カチオン染料を０．２〜４０質量％含有させるのが好ましく、さらには０．５〜２０質量％含有させるのがより好ましい。また本発明の油性または水性染料組成物において、色相の調整などの目的で必要に応じて前記一般式（１）以外の色材を添加してもよい。添加できる色材としては、例えば酸性染料、反応性染料、直接性染料、カチオン染料、塩基性染料等の水溶性染料、分散染料、ソルベント染料等の油溶性染料、有機顔料、カーボンブラック等が挙げられ、溶媒に溶解あるいは分散して添加される。

本発明の水性染料組成物は、水性媒体に前記式（１）のチアゾール系カチオン染料を分散させて調製する事ができる。水性媒体としては、水または水溶性有機溶媒が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール等のアルコール類；エチレンエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、１，３−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール等の多価アルコール類；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、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール誘導体；エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン等のアミン類；２−ピロリドン、ＮＭＰ、１，３−ジメチル−イミダゾリジノン、等が挙げられる。

本発明の油性染料組成物は、少なくとも１種の油溶性有機溶媒に前記式（１）のチアゾール系カチオン染料を溶解または分散させて調製する事ができる。用いられる油溶性有機溶媒としては、例えば、エタノール、ペンタノール、オクタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、テトラフルオロプロパノール等のアルコール類；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、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、トリ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ジアセテート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート等のグリコール誘導体；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；ブチルフェニルエーテル、ベンジルエーテル、ヘキシルエーテル等のエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ブチルなどのエステル類；アセトニトリル、ＤＭＦ、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ＮＭＰ、２−ピロリドンなどの極性有機溶媒、等が挙げられ、これらの溶媒は単独で使用してもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

油性染料組成物に用いられる分散剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、クレオソート油スルホン酸のホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートのアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルサルフェートのアンモニウム、ポリオキシアルキルエーテル燐酸エステル塩等公知のアニオン界面活性剤、ビニルナフタレン誘導体、α、β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル等、スチレン、スチレン誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、メタクリル酸、メタクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、無水マレイン酸、無水マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体等から選ばれた少なくとも２つ以上の単量体からなるブロック共重合体、或いはランダム共重合体、またはこれらの塩等の高分子分散剤等が挙げられ、これらの１種以上を分散する色素化合物に対して１０〜１００質量％の間で使用するのが好ましい。またこれらの分散剤と併せて、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合物等の公知のノニオン系の界面活性剤やシリコーン系、アセチレン系の公知の消泡剤を必要に応じ、顔料分散時及び／または顔料分散化後に添加する事ができる。

顔料を微粒子に分散する方法としては、サンドミル（ビーズミル）、ロールミル、ボールミル、ペイントシェーカー、超音波分散機、マイクロフルイダイザー等を用いる方法が挙げられるが、これらの中でもサンドミル（ビーズミル）が好ましい。またサンドミル（ビーズミル）における顔料の粉砕においては、径の小さいビーズを使用する、ビーズの充填率を大きくする事等により粉砕効率を高めた条件で処理することが好ましく、更に粉砕処理後に濾過、遠心分離などで素粒子を除去することが好ましい。本発明の染料組成物にはその他の添加剤として表面調整剤、防腐剤、防黴剤、ｐＨ調整剤等を含んでも良い。表面調整剤としては、ポリシロキサン系あるいはポリジメチルシロキサン系の界面活性剤、防腐や防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソジウムピリジンチオン−１−オキサイド、ジンクピリジンチオン−１−オキサイド、１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、１−ベンズイソチアゾリン−３−オンのアミン塩等を、ｐＨ調整剤としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属類、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン等の３級アミン類等が挙げられ、それぞれ必要に応じて添加する事ができる。

また本発明の油性または水性染料組成物中には被着色体への色素の定着性を向上させる目的で、必要な範囲内で組成中の媒体と相溶性のあるポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系又はポリアクリル系樹脂を含有させる事が好ましい。また定着性を向上させる目的で、必要な範囲内でエチレン性不飽和基を有するモノマー、オリゴマーや重合開始剤などを含有させてもよい。本発明の油性または水性染料組成物は上記各成分を溶媒に溶解あるいは分散及び混合する事によって調製することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでは無い。尚、実施例中、「部」は特定しない限り「質量部」を表す。実施例にて得られた染料の分解温度は、ＴＧ／ＤＴＡにより測定した。また染料の極大吸収波長及び、耐熱性等の評価は染料着色体の色度（Ｌ値、ａ値、ｂ値）を下記の色度測定装置により測定し評価した。測定機器名は以下の通りである。
１．ＴＧ／ＤＴＡ（示唆熱重量同時測定）：
セイコーインスツル（株）製商品名ＴＧ／ＤＴＡ２２０
２．色度測定装置：（株）島津製作所製ＵＶ−３１５０

実施例１（表１における化合物Ｎｏ．１の合成）
１００ｍｌビーカーに、下記式（１００）のベーシックイエロー１（東京化成製）１部、水３０部を仕込み、常温で１時間攪拌した。これにＤＭＦ２部にトリストリフルオロメタンスルホニウムメチドのセシウム塩１部を溶解させた溶液を滴下し、３時間攪拌した。析出した染料をろ取、水洗、乾燥し、化合物Ｎｏ．１を０．８部得た。
極大吸収波長：４１９ｎｍ（シクロヘキサノン）、分解温度：３７６℃

実施例２（表１における化合物Ｎｏ．２の合成）
１００ｍｌビーカーに、上記式（１００）のベーシックイエロー１（東京化成製）１部、水３０部を仕込み、常温で１時間攪拌した。これにＤＭＦ２部にビストリフルオロメタンスルホニルイミドのカリウム塩１部を溶解させた溶液を滴下し、３時間攪拌した。析出した染料をろ取、水洗、乾燥し、化合物Ｎｏ．２を０．５部得た。
極大吸収波長：４１９ｎｍ（シクロヘキサノン）、分解温度：３３９℃

実施例３ （油性染料組成物及び染料着色体の作成１）
５００ｍｌの４つ口フラスコにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１６０部、メタクリル酸６．６部、シクロヘキシルメタクリレート３０部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート６部、α,α’-アゾビス（イソブチロニトリル）２部を仕込み、攪拌しながら３０分間窒素ガスをフラスコ内に流した後、そのまま８０℃まで昇温した。８０〜８５℃でそのまま４時間攪拌した。反応終了後、室温まで冷却したところ、無色透明で均一な液体、すなわち共重合体溶液を得た。このポリスチレン換算重量平均分子量は１２０００、また、酸価は１００であった。得られた共重合体０．８部にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１部を加えたものに、前記実施例１で得られた化合物Ｎｏ．１、０．０２５部を溶解させ油性染料組成物を作成した。得られた油性染料組成物をガラス基盤にスピンコートし、２００℃で２０分乾燥し、染料着色体を作成した。

実施例４ （油性染料組成物及び染料着色体の作成２）
前記実施例２で得られた染料Ｎｏ．２を染料Ｎｏ．１の代わりに使用した以外は前記実施例３と同様にして、染料着色体を作成した。

なお、比較例１は下記式（１０１）のチアゾール系カチオン染料（特許文献１の実験例７に記載）を使用し、同様に作成した染料着色体の評価結果である。

耐熱性試験について
上記の方法で得られた染料着色体を、２３０℃のオーブン中に３時間放置した。試験前後の染料着色体を分光光度計でＬ値、ａ値、ｂ値を、標準光としてＣ光源、２度視野角で測色し、下記式より色差を求め、評価した。尚、色差が小さいほど、色相の変化が少ないため堅牢性に優れている事を示す。
色差＝［（試験前Ｌ値−試験後Ｌ値）^２＋（試験前ａ値−試験後ａ値）^２＋（試験前ｂ値−試験後ｂ値）^２］^１／２
耐熱性試験における測色の測定値および色差を以下の表２乃至表５に示す。

実施例３（化合物Ｎｏ．１）の測色結果を以下の表２に示す。
表２
Ｌ値 ａ値 ｂ値
試験前 ９９．１８ −２１．３７ ４０．８９
試験後 ９９．３５ −１８．６７ ３５．７２
試験前後差 −０．１７ −２．７０ ５．１７

実施例４（化合物Ｎｏ．２）の測色結果を以下の表３に示す。
表３
Ｌ値 ａ値 ｂ値
試験前 ９９．１５ −２２．５０ ４３．８１
試験後 ９９．２２ −１９．７２ ３８．１８
試験前後差 −０．０７ −２．７８ ５．６３

比較例１の測色結果を以下の表４に示す。
表４
Ｌ値 ａ値 ｂ値
試験前 ９９．０２ −２２．３４ ４４．４４
試験後 ９９．８７ −０．３７ １．２２
試験前後差 −０．８５ −２１．９７ ４３．２２

上記の表２乃至表４から化合物Ｎｏ．１、Ｎｏ．２及び比較例１の色差を求めた結果を下表５に示す。
表５
色 差
染料Ｎｏ．１ ５．８４
染料Ｎｏ．２ ６．２８
比較例１ ４８．４９

上記の結果から明らかなように、比較例１の染料着色体の試験前後の色差が４８．４９に対し、本発明の染料着色体は色差５．８４及び６．２８と共に７分の１以下の値を示し、耐熱性にきわめて優れていることがわかる。また、本発明の一般式（１）で表されるチアゾール系カチオン染料及び、その染料着色体は耐熱性に優れ、高い堅牢性を有するものであり、本発明のモノアゾカチオン染料はカラーフィルター用インキやインクジェット用インキ等、アプリケーションの幅が広がるなどの産業的な価値が高い事が明らかとなった。

Claims (4)

1. 下記一般式（１）のチアゾール系カチオン染料
   

   

   （一般式（１）中、Ｒ_１は水素原子、Ｃ１−Ｃ６のアルキル基、シアノ基で置換されたＣ１−Ｃ６のアルキル基、又はカルボキシル基もしくはカルバモイル基で置換されたＣ１−Ｃ６のアルキル基を表し、Ｒ_２〜Ｒ_９はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１−Ｃ６のアルキル基、Ｃ１−Ｃ６のアルコキシ基、Ｃ１−Ｃ６のアルキルアミノ基、アシルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アリール基又はヒドロキシ基を表し、Ｒ_１０及びＲ_１１はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基を表す。Ｘ⁻はビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオンまたはトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンを表す。）。
2. Ｘ⁻がトリストリフルオロメタンスルホニルメチドアニオンである請求項１に記載のチアゾール系カチオン染料。
3. 請求項１又は請求項２に記載のチアゾール系カチオン染料と少なくとも１種以上の油溶性有機溶媒を含有する油性染料組成物。
4. 請求項１又は請求項２に記載のチアゾール系カチオン染料及び水を含有する水性染料組成物。