JPH0588869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明はポリマーで被覆された顔料の製造方法
に関する。 従来の技術 従来、塗料、電子写真現像剤、インク等におい
て、樹脂中での顔料分散性を改善するために多く
の試みがなされている。例えば、安易な手法とし
ては、シラン、チタネート等のカツプリング剤で
処理する方法が知られている。また、大北氏等に
よつて、カーボンブラツク表面にポリマーをグラ
フト化する方法（色材協会誌、Vol.141，p187
（1968））、あるいは、古沢氏等によつて、乳化重
合法弐４、無機粒子（シリカ）の表面をポリマー
（ポリスチレン）で被覆する方法が提案されてい
る。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記カツプリング剤で処理する
方法は、一部満足できる分野はあるが、幅広い分
野への応用は不可能であつた。又、大北氏等の方
法は、ポリマーグラフトによつて、樹脂中への分
散性改善には寄与するものと思われるが、第一の
欠点は、顔料粒子を完全にポリマーで覆つてしま
うことが要求される場合には、満足できる結果は
得られない。又、第二の欠点は、カーボンブラツ
ク以外の多種多様の顔料に適用することに問題が
ある。即ち、多種の顔料に対して、同組成のポリ
マーで処理するためには（特にカラートナー用顔
料の場合）、この方法を適用することは不可能で
ある。一方、古沢氏等の方法によれば、ポリマー
によつて被覆された粒子は得られるものの、無機
粒子を含まないポリマーのみよりなる粒子が形成
されるという欠点がある。又、この方法では、エ
マルジヨンの安定性が不充分であるため、一部凝
縮集塊を生じるという欠点をも有している。 したがつて、本発明は、従来の技術における上
記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、顔料粒子表面を所望のビニルポリマーによつ
て被覆する表面処理顔料の製造方法を提供するこ
とを目的とする。 問題点を解決するための手段及び作用 本発明者等は、上記のような状況と様々な要求
に鑑み、１）多種多様の配向に適用可能であり、
２）ビニルポリマーの選択範囲が広く、３）製造
安定性、経済性に優れた表面処理法について、鋭
意検討した結果、本発明を完成するに至つたもの
である。 本発明の表明処理顔料の製造方法は、ラジカル
発生サイトを有する水溶性高分子の溶液中に顔料
粒子を分散させて、顔料粒子表面にラジカル発生
サイトを有する水溶性高分子を吸着させる第一工
程、及び吸着処理された顔料粒子の水性分散液
に、ビニル単量体を加え、所望により重合開始剤
の存在下、重合を行つて、顔料粒子表面に重合体
層を形成させる第二工程よりなることを特徴とす
る。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明の第一工程においては、ラジカル発生サ
イトを有する水溶性高分子を顔料粒子の表面に吸
着させるが、顔料としては種々のものが使用でき
る。本発明が適用できる顔料としては、例えば、
カーボンブラツク、アゾ系顔料、フタロシアニン
系顔料、チオインジゴ系顔料、アントラキノン系
顔料、フラバンスロン系顔料、インダンスレン系
顔料、アンスラピリジン系顔料、ピランスロン系
顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナク
リドン系顔料等を挙げることができる。 又、本発明に用いる「ラジカル発生サイトを有
する水溶性高分子」とは、高分子を構成する分子
鎖（主鎖又は側鎖）中、又は分子鎖末端にメルカ
プト基を有するか、又は、アゾ系重合開始剤又は
過酸化物系重合開始剤が化学的に結合した状態で
導入された構造を有する水溶性高分子を意味す
る。 ラジカル発生サイトが導入される水溶性高分子
としては、例えば、ポリビニルアルコール、ヒド
ロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、ポリアクリル酸等が挙げられる。これ
らの水溶性高分子にラジカル発生サイトを導入す
る方法としては、例えば１）上記水溶性高分子と
アゾ系又は、過酸化物系重合開始剤との化学反応
によつて導入する方法、２）水溶性高分子の合成
に際し、重合性二重結合を有するアゾ系又は過酸
化物重合開始剤を共単量体として用いて主鎖中に
組入れる方法、３）水溶性高分子を合成する際
に、メルカプト基を主鎖中及び／又は高分子鎖末
端に導入する方法、等が利用できる。これらの方
法において使用できるアゾ系又は過酸化物重合開
始剤の例としては、例えば、

【化】 （和光純薬社製：VA−080）、

【化】 （日本油脂社製：ペロマ−AC） 等が挙げられる。 上記方法によつて得られるラジカル発生サイト
を有する水溶性高分子の具体例としては、例え
ば、次の構造単位が不規則に配列した線状のポリ
マーを挙げることができる。

【化】

【化】

【化】 本発明における第一工程は、ラジカル発生サイ
トを有する水溶性高分子の水溶液に、顔料を添加
し、分散させることにより行われる。分散はボー
ルミル、ホモジナイザー等によつて行うことがで
きる。この際、顔料分散助剤として、公知の活性
剤を併用してもよい。分散助剤としては、特に制
限はないが、例えば、ナフタレンスルホン酸−ホ
ルマリン縮合物、スチレン／マレイン酸共重合体
オリゴマ−等が適当である。 本発明においては、上記の水溶性高分子は、曇
点を有するのが好ましい場合がある。即ち、顔料
分散時に、昇温によつて曇点を越えると、顔料粒
子の周囲に、その水溶性高分子が沈着し、吸着層
の厚みが増加することにより、分散安定性が増
し、凝集防止に寄与する。曇点は、好ましくは30
〜60℃である。 吸着処理後、白色ラテツクスの生成を制御する
ために、未吸着の水溶性高分子が除去される。水
溶性高分子の除去方法としては、限外濾過、透析
等が適当である。 本発明における第二工程においては、第一工程
によつて処理された顔料粒子の表面においてビニ
ル単量体の重合が行われる。 使用されるビニル単量体としては、ビニル芳香
族化合物、（メタ）アクリル酸エステル、ビニル
シアン化合物、Ｎ−置換マレイミド誘導体などを
あげることができるが、これ等に限定されるもの
ではない。ビニル単量体は、一種であつてもよい
が二種以上のものを用いてもよい。又、ビニル単
量体として、水及び非極性溶媒の双方に可溶な両
親媒性ビニル単量体を共重合単量体として併用す
るのが望ましい。両親媒性ビニル単量体として
は、種々のものをあげることができるが、Ｎ−ビ
ニルピロリドンが最も好ましい。更に又、共重合
単量体としてフツ素はけい素を含むビニル単量体
を用いてもよく、それ等の単量体は低表面張力を
有する化合物であるため、重合時の分散安定性に
寄与する。その様な単量体は具体例として、トリ
フルオロエチルメタクリレート及び下記構造式で
示されるポリジメチルシロキサンマクロマーをあ
げることができる。

【化】 重合は、第一工程で処理された顔料粒子を含む
水性分散液にビニル単量体を添加して行われる。
この際、重合は、顔料粒子表面に吸着された水溶
性高分子のラジカル発生サイトを起点に行われ
る。ラジカル発生サイトが消費尽くされると重合
は停止するので、顔料粒子表面を被覆するポリマ
ーの膜厚を大にするために、残存するビニル単量
体又は新たに追加されたビニル単量体の重合を行
うことが必要である。そのためには、必要なら
ば、通常の水溶性重合開始剤、例えば過硫酸カリ
ウム等を用いてもよいし、又油溶性重合開始剤、
例えば、ラウロイルパーオキシド等を単量体に溶
解させて用いてもよい。 更に重合時の分散安定性を向上させるために、
分散助剤を併用してもよい。但し、分散助剤は、
ビニル単量体のみに重合による白色ラテツクスの
形成を防ぐようにするために、乳化力の弱いもの
で、ある程度高界面張力（好ましくは60dyn／cm
以上）のものが望ましい。好ましい分散助剤の例
としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合
物があげられる。 重合反応が終了した後、顔料粒子表面に形成さ
れたポリマー層に移行した水溶性高分子或いは併
用した分散助剤を除去するために、それ等の分離
精製が行われる。最も一般的には限外濾過あるい
は透析によつて行われる。精製後、顔料分散体は
用途に応じてラテツクス状態で、又は固液分離
し、乾燥して用いられる。 実施例 以下、本発明を実施例によつて説明する。 実施例 １ 分子鎖末端にメルカプト基を 100ｇ 導入したポリビニルアルコール （Ｘ−6509−3203：クラレ(株)製） 分散助剤：デモール−Ｎ（花王(株)製） 15ｇ

【式】 グルタルアルデヒド（架橋剤） 0.9ｇ 蒸留水 900ｇ 上記成分を混合して水溶液を作製した。この水
溶液にカーボンブラツク（R330R：キヤボツト
製）100ｇを添加し、ウルトラデイスパーサーLK
−41（ヤマト科学製）によつて約５分間攪拌し、
均質化した。次いで攪拌を継続しながら
0.1NHCl 50mlを約10分間かけて滴下し、更に５
分間攪拌を継続した。得られた顔料分散液の一部
を採取し、走査電子顕微鏡で観察したところ、顔
料凝集体は全く見られず、良好な分散状態を維持
していることが確認できた。又。この分散液の一
部を遠心分離し水相中のポリビニルアルコール
（未吸着ポリビニルアルコール）の量を定量した
ところ、約80％が水相中にあり、残りの20％が顔
料に吸着されていることが分つた。 未吸着ポリビニルアルコールを除去するため
に、前記分散物を限外濾過機UEP−２（三井石油
化学(株)製）で処理して、稀釈及び濃縮を繰り返し
た（用いた蒸留水：約30）。最終的に顔料分散
液を２とし、1N−HClでPHを４に調節した。 得られた顔料分散液に、デモール−Ｎ 15ｇ及
び蒸留水200mlよりなる水溶液を加え、前記のウ
ルトラデイスパーサーで攪拌した。 得られた顔料分散液を、攪拌翼、窒素ガス導入
口、単量体仕込み口及び温度調節計を備えたガラ
ス製の３セパラブルフラスコに入れて、温度を
60℃に上昇させた。 一方、次の溶液を調整した。 溶液（） KBrO₃ 2.5ｇ 蒸留水 200ml Ｎ−ビニルピロリドン 40ｇ 溶液（） スチレンモノマー 50ｇ FM−0711（ポリジメチル ５ｇ シロキサンマクロマー：チツソ(株)製） フラスコの内部温度が60℃に達した時点で溶液
（）の全量を添加し、次いで、溶液（）を滴
下漏斗によつて約１時間をかけて滴下した。２時
間経過した後、反応混合物に水溶性重合開始剤：
VA−080（和光(株)製）1.0ｇの20ml水溶液を添加
し、75℃において48時間重合を継続した。重合終
了後、凝集塊を除去するために200メツシユの金
網を通過させた。分離された凝集塊の量は全体の
３〜４％であり、重合は比較的安定に進行してい
ることが分つた。 得られた黒色ラテツクスを精製するために、前
記限外濾過機で稀釈及び濃縮を繰り返した。濾過
液成分を分析したところ、ポリビニルピロリド
ン、ポリビニルアルコール、デモール−Ｎ等が検
出された。溶液濃度から算出すると、殆どのポリ
ビニルピロリドン及びポリビニルアルコールがラ
テツクス粒子／水相界面に移行し、分散安定剤と
して作用していることが推測される。 精製終了後、ラテツクスの一部を凍結乾燥し、
元素分析、透過型電子顕微鏡による観察、及び熱
重量分析を行つた。元素分析値から計算すると、
窒素含量は低く、顔料粒子のポリマー層に取り込
まれているポリビニルピロリドンは、仕込み量に
対して５％以下であることが分つた。又、透過型
電子顕微鏡からは、顔料粒子がポリマーによつて
被覆されていることが分つた。更に、熱重量分析
の結果から、顔料／ポリマーの重量比は63／37で
あることが分つた。 実施例 ２ 実施例１において、カーボンブラツクの代わり
に、シアニンブル−GN−Ｏ（住化カラー(株)製）
を用いて同様に処理し、表面処理顔料を得た。実
施例１と同様に評価したところ、得られた顔料粒
子の表面は、ポリマーによつて被覆されているこ
とが確認された。 実施例 ３ 実施例１において、カーボンブラツクの代わり
に、カーミン6BC（住化カラー(株)製）を用いて同
様に処理し、表面処理顔料を得た。実施例１と同
様に評価したところ、得られた顔料粒子の表面
は、ポリマーによつて被覆されていることが確認
された。 実施例 ４ 実施例１において、カーボンブラツクの代わり
に、ピグメントイエロー（住化カラー(株)製）を用
いて同様に処理し、表面処理顔料を得た。実施例
１と同様に評価したところ、得られた顔料粒子の
表面は、ポリマーによつて被覆されていることが
確認された。 比較例 １ 実施例１において、ポリビニルアルコールＸ−
6509−3203の代わりにメルカプト基を含有しない
ポリビニルアルコール420H（クラレ(株)製）を用い
て同様に処理を行つた。但し、KBrO₃を用いず
（メルカプト基が存在しないため）、重合開始剤：
VA−080のみを存在させて重合を行つた、しか
しながら重合初期から白色ラテツクスの生成が多
く、満足できる結果は得られなかつた。 実施例 ５ 実施例１においてスチレンモノマー50ｇを、メ
チルメタクリレート35ｇ及びｎ−ブチルメタクリ
レート15ｇに代えてカーボンブラツクの処理を行
つたところ、重合時間４時間で、かなり安定なラ
テツクスが得られた。分析結果は、実施例４にお
けるとほぼ同様であつた。カーボンブラツク／ポ
リマーの重量比は62／38であつた。 発明の効果 本発明は、上記のように第一工程として、ラジ
カル発生サイトを有する水溶性ポリマーを用いて
顔料粒子を処理するから、続いて行うビニル単量
体の重合に際して、ポリマーのみよりなる白色ポ
リマー粒子の生成が防止でき、そして分散安定性
の改善がはかれる。又、本発明は、種々の顔料に
適用でき、又、使用するビニル単量体も種々のも
のから選択できるから、得られた表面処理顔料
は、電子写真現像剤、電子写真感光体、液体現像
剤、インクジエツト用インク等の画像形成材料と
して、又、臨床試験用ラテツクス等の医療用材料
として、或いは塗料などとして広い適用範囲を有
する。 特に電子写真現像剤の製造に適用する場合に
は、カラートナーの顔料分散性が改善され、各色
ごとの帯電量の均一化がはかれるという効果があ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ラジカル発生サイトを有する水溶性高分子の
   溶液中に顔料粒子を分散させて、顔料粒子表面に
   ラジカル発生サイトを有する水溶性高分子を吸着
   させる第一工程、及び吸着処理された顔料粒子の
   水性分散液に、ビニル単量体を加え、所望により
   重合開始剤の存在下、重合を行つて、顔料粒子表
   面に重合体層を形成させる第二工程よりなること
   を特徴とする表面処理顔料の製造方法。 ２ ビニル単量体が水及び非極性溶媒の双方に可
   溶な両親媒性ビニル単量体を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の表面処理顔料の
   製造方法。 ３ 両親媒性ビニル単量体がＮ−ビニルピロリド
   ンである特許請求の範囲第２項に記載の表面処理
   顔料の製造方法。