TW200400233A - Modified pigments and process for preparing modified pigments - Google Patents
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Description
200400233 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於改良顏料以及製備改良顏料之方法。 【先前技術】 顏料之表面包含許多不同功能之基團,該基團之類型視 顏料之特定種類而定。已發展出數種結合物質之方法,特 別地,結合聚合物至這些顏料之表面。例如:已有資料顯 不可將聚合物連接至包含諸如酚以及羧基團之表面基團的 奴黑顏料。然而,仰賴顏料表面之内在機能之方法並無法 廣泛地應用,因為並非所有顏料均有相同之特定功能基團。 亦已發展出製備改良顏料產品之方法,該方法可以提供 顏料井多不同連結之功能基團。例如:美國專利案號 5,851,280揭示有機基團諸如離子或可離子化基團結合至顏 料上之方法,包括例如:藉由重氮化合物(diaz〇nium)反應, 其中,有機基團為部分之重氮化合物鹽類。所產生之表面 改良顏料可廣泛應用,諸如:墨水、噴墨印表機墨水、塗 料、調色劑、塑膠、橡膠及其類似物。 其他製備改良顏料之方法亦有描述。例如:pct公開案 號WO 01/5 1566揭示製造改良顏料之方法,該方法以第一化 學基團與第二化學基團反應,而生成一具有第三化學基團 結合之顏料。包含這些顏料之墨水組合物亦有描述。 而這些方法提供所具有結合基團之改良顏料,仍需要改 進改良顏料以及結合基團,特別是聚合物基團,結合至顏 料之方法。該额外方法可提供有利之產品以及生成改良顏 85355 200400233 料之替代方法。 【發明内容】 本發明係關於_I、 、 良顏料之方法。於一具體實施例 中’該方法包括之牛_ & . 步風為·以任何順序結合顏料,該顏料 具有-附屬之親電子基團以及一包括至少一硫氫基團以及 f少二離子或可離子化基團之硫醇試劑。較佳的,該硫醇 4 j為至v為兩個羧酸基團所取代烷基硫醇。於第二具 月丘貝施例巾4方法包括之步驟為:以任何順序結合顏料, Θ顏料具t p付屬之親電子基團以及包括至少—硫氮基團 及-離子或可離子化基團之硫醇聚合物。為佳地,該硫醇 聚合物包括一具有至少一酐、一活化態羧酸、或至少一羧 酸或其鹽類 < 聚合物的反應產品;一胺基烷硫醇 (aminoalkane)或一芳香胺基硫醇(ar〇matic — tM〇1);視 需要,可包含一活化劑。 本發明進一步係關於改良顏料。於一具體實施例中,該 改良顏料包括具有一-S-[PI]之附屬基團之顏料。於第二具 體實施例中,該改良顏料包括具有一 -X_Sp-S-[PI]-之附屬 基團之顏料’其中X為一伸方基、雜伸芳基(heteroarylene)、 或伸烷基團(alkylene),Sp為一間隔基團。就該二具體實施 例而言,PI代表一.為至少二離子或可離子化基團所取代之 有機基團,或包括至少一離子或可離子化基團之聚合物基 團。 本發明係進一步關於墨水組成份’特別是包括本文所述 之改良墨水之噴墨印表機墨水組合物。 85355 200400233 【實施方式】 本發明係關於製備改良顏料產品以及改良顏料本身之方 法。 於本發明之方法中,結合一包含硫氫基(SH)之化合物與 具有結合一親電子基團之顏料。該顏料可為任一深諳此技 藝者所習用之顏料,如:碳黑顏料及其他有色顏料。較佳 的黑顏料為碳黑。亦可使用不同顏料之混合物。該類顏料 可結合各種不同種類之分散劑共同使用以形成穩定之分散 液及墨水。· 黑顏料之代表實例,包括各種碳黑(顏料黑7)如:溝渠 黑、熔爐黑與燈黑、以及包括如:力格(Regal®)、黑珍珠 (Black Pearls®)、愛福特克斯(Elftex®)、蒙那其 (Monarch®)、福肯(Vulcan®)等,可自克伯特公司(Cabot Corporation)購得之商標,(如:黑珍珠 2000(Black Pearls® 2000)、黑珍珠 1400(Black Pearls® 1400)、黑珍珠 1300(Black Pearls® 1300)、黑珍珠 ll〇〇(Black Pearls® 1100)、黑珍珠 1000(Black Pearls® 1000)、黑珍珠 900(Black Pearls® 900)、黑珍 珠 880(Black Pearls® 880)、黑珍珠 800(Black Pearls® 800)、黑珍 珠 700(Black Pearls® 700)、黑珍珠L(Black Pearls® L)、愛福特 克斯 8(Elftex® 8)、蒙那其 1400(Monarch® 1400)、蒙那其 1300(Monarch® 1300)、蒙那其 ll〇〇(Monarch® 1100)、蒙那 其 1000(Monarch® 1000)、蒙那其 900(Monarch® 900)、蒙 那其 880(Monarch® 880)、蒙那其 800(Monarch® 800)、蒙 那其 700(Monarch® 700)、莫格爾 L(Mogul® L)、力格 85355 200400233 330(Regai® 33〇)、力格4〇〇(Regal(g) 4〇〇)、福肯p(Vulcan⑧ P))。 顏料亦可選自廣泛習用之有色顏料,該有色顏料可為藍 色、棕色、青綠色、白色、紫羅藍色、洋紅色、紅色、菊 色、黃色以及其混合。適合之有色顏料種類包括如:蒽醌、 冬一甲監、冬一甲綠、重氮化合物(diazos)、單偶氮化合物 (monoazos)、Pyranthrones、苣(perylenes)、異環黃(heter〇cycHc yellow)、淀酮(quinacridones)、以及(硫醇)親藍。此類顏料 為市售之散劑·或壓製塊狀物,其來源眾多包括:巴司夫公 司(BASF Corporation)、英格哈得公司(Engelhard
Corporation) > 以及昇陽化學公司(Sun chemical
Corporation)。其他適合之有色顏料描述於顏色指南第三版 (Colour Index, 3rd edition)(The Society of Dyers and Colourists, 1982)。 ’ 該原料可具有_以氮吸收測得廣大範圍之bet表面積。深 淆此技藝者已知,若需要,該顏料可藉由習用降低大小或 粉碎技術如:球體或喷射碾磨,降低顏料之粒子大小。 使用於本發明方法之顏料親電子基團包括任何能與具有 至少一個硫醇基團之物質反應之任何基團。因此,例如: 親電子基團可包括一叛酸或酿、活化羧酸、氣酸(acid chloride)、磺醯氯(sulfonyl chloride)、醯疊氮(acyl azide)、 異氰酸鹽(isocyanate)、酮、乙醛、酐、α,卜不飽和酮、乙 醛、或磺酸鹽(sulfone)、函化烷、環氧化物(ep〇xide)、烷 基磺酸鹽或硫酸鹽、三氮烯(tdazene)、或其鹽類及衍生物。 85355 200400233 較佳地,親電子基團為α,β_不飽和酮、酐、或基團(sulf〇ne) 或烷硫酸基團(alkylSulfate)或其鹽類。例如:親電子基團 可為2-(乙基&胺)基團(2_㈣lfat〇ethyl) “Μ議)或其鹽 類。 可使用深諳此技藝者所熟知之方法製備具有附屬親電子 基團之顏料。例如··該等顏料可使用描述於美國專利案號 5,851,280、5,698,016、5,922,118、5,837,〇45、以及PCT公 開案號 WO99/51690、W〇0f)/99rxi 士、、 W(J(J0/22051,中炙方法來製備。該 案之敘述以外用之方式全部併入本文中。與傳統之吸收基 團’如:聚合物、界面活性劑及其類似物相比,該等方法 提供結合基團至顏料上之一更穩定的結合。具有附屬親電 子基團之顏料亦可使用描述於PCT公開案號w〇 〇ι/5ΐ566 之万法製備,該案之全文以引用之方式併入本文中。 親電子基團之數量可為多樣。為佳地,以氮吸收量來測 足(BET方法),親電子基固之總數量約介於〇〇1至1〇〇微莫 爾之基團/平方公尺(gr〇ups/m2)顏料表面積。例如:親電子 基團之數量約介於〇·5至4.0微莫偷/卓女八 、 上 俽旲爾/千万公尺0亦可使用不 與硫醉試劑反應之额外附屬有機基團。 藉由清洗可純化具有附屬鉬―2 ㈤ 、 八喟町鴒蜆電子基團之顏料,如:過濾、 離心、或結合二方法,以移除未反應之原料、副產物鹽類、 =餘反應雜質。該顏料亦可分離,如:藉由蒸發或使 用/木_此技藝者所熟知之過、、唐 /思及乾每技術來還原。該顏 可分散至液體介質中,而所生 以枓 王战 < 分散液可經由純化或分 級以移除雜質以及其他因製皮 u氟迈過程而可能共存於分散液中 85355 -10- 200400233 之=欲的游離種類。例如:分散液可經由純化以移除任何 不欲^游離種類如:使用如超過遽/完全過滤、逆渗透、或 離子又換已知之技術的不反應處理劑。 於-具體實施例中’本發明之方法包括結合具有一附屬 親電予基團之顏料與一硫醇試劑之步驟。於第一具體眘施 例中,、該硫醇試劑包括至少一個硫氨基團(sh)以及 離子或可離子化基團。本文所使用「至少一」以及「至少 二」係指每一基團之化學計量數量。因此,對於第一= 實施例,該硫醇試劑之每一硫氫基團具有二離子或可離= 化基圈。硫醇試劑可為至少為二離子或可離子化基團所取 代(烷基或芳基硫醇。硫醇試劑之量可為足以與顏料上之 親電子基團反應之量。為佳地,硫醇試劑對顏料之重量比 值約為介於^/丨至⑺/丨,更佳為約介於〇2/1至2/1。 離子基團可為陰離子或陽離子,並與相反電荷相結合之 異性離子,包括無機或有機之異性離子,如:Na+、K+、二+、 NH4+、NRI/、酷酸鹽、N〇3.、s〇4_2、R,s〇3、R,⑽〇 1、 OH·、以及C1·;其中『代表氫或—有機基團,如:取^ 未經取代之芳基及/或烷基團。可離子化基團能於所使料 質中形成離子。有機離子基圏包括美國專利案號5,_㈣ 中所描迷<孩類有機離子基團,㈣之描述已、 式完全併入本文中。 硫醇試劑可包含至少二陰離子或可陰離子化之基團。陰 離子基團為帶負電荷之離子基團,可自具有可 ^ 基之基圈產生。該可離子化取代基可形成陰離子(可陰2 85355 -11 - 200400233 化心基團),如·鉍取代基。陰離 也甘、X、 卞基團亦可為可離子化取 代基<陰離子鹽類。 ^ 陰離子基團之代表實例包括: -HPCV、-0P0, p〇 2 "U^U3 3以及Ρ。3。可陰離子化之基團之代表 實例包括:-COOH、-S03H、-Ρ0 Η cr^ χτττ^^ 3 2 _R SH、-ROH、以及 一so2nhcor’。其中,R丨代表氫或一 夫妹J讲、— _有機基團,如··取代或 未、.二取代《方基以及/或烷基團。較佳的 化之基團為㈣基團、硫酸基圈 0了咬離子 及具鹽類。因此,硫醇 試㈣可為被至少二叛酸基團,如:硫醇琥 烷基硫醇。 收唧取代必 硫醇試劑可包括至少一陽離子 丁 4 了1%離子化之基團。陽 離子基團為帶正電荷之離子基團, ^^ ^ ^ _ 了自具有可離子化取代 基<基團產生之。該可離子化取 代丞了形成陽離子(可陽離 子化《基團)’如:質子化之胺類。例如:於酸性介質中可 將基或芳基胺類質子化以形成錄基團身2H+,㈣,R, 代表一有機基圏,如··取代或去你 ” ^ 、、 取代次未經取代<芳基及/或烷基 團。硫醇試劑亦可包括陰離子或 雜一 離子化之基團以及陽 離子或可陽離子化之基團二者。 就此第-具體實施例而言’具有附屬親電子基團之顏料 及硫醇試劑㈣成硫醇試劑之硫醇鹽之條件下結合為較 t。例如:顏料及硫醇試劑杨性條件下結合為佳,於該 :件下會產生硫醇鹽並可協助硫醇試劑與顏料反應。此 外’驗性條件會增加硫醇爷t丨夕办 W、,、 L咚忒刎义办解度,特別是當硫醇試 之離子或可離子化甚^ 圏為陰離子或可陰離子化之基團 85355 -12- 200400233 時。因此,顏料及硫醇試劑於pH值大或等於7時結合為較 佳;更佳為大或等於9時;最佳為大或等於11。 於第二具體實施例中,本發明包含以任何順序結合一具 有附屬親電子基團之顏料及一包含至少一硫氫基團之硫聚 合物之步驟。SH硫氫基團可存再於硫聚合物之骨架上,例 如:作為掛件基團(pendant group)之一部分、或作為聚合物 末端之終止基團。硫聚合物較佳的進一步包括至少一離子 或可離子化基團。該離子或可離子化基團可為前敘述之任 一基團。因此,硫聚合物可為任何包含至少一 SH硫氫基團 之以及至少一離子或可離子化基團之聚合物。硫聚合物之 量為任何足以與顏料上之親電子基團反應之量。為佳的, 硫聚合物對顏料之重量比為約介於0.1/1至10/1之間;更佳 的為約介於0.2/1至2/1之間。 較佳地,硫聚合物包含聚合物與一取代烷基或芳基硫醇 之反應產品,該聚合物具有至少一個反應基團,如:肝、 活化之羧酸、或羧酸基團及其鹽類。該取代烷基或芳基硫 醇如:胺燒基硫醇(aminoalkanethiol)或芳香胺基硫醇。較 佳的烷基或芳基硫醇為胺基烷硫醇。 具有至少一反應基團之聚合物實例包括肝聚合物,如: 聚(苯乙晞-馬來酐),以及羧酸聚合物,如:聚丙烯酸、聚 甲基丙婦酸、丙烯酸或、甲基丙烯酸之聚合物,包括聚(苯 乙輝Γ-丙烯酸)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)、聚(乙婦-丙烯酸), 或具有烷基丙烯酸或甲基丙婦酸之丙烯酸及甲基丙稀酸之 聚合物。其他適合之羧酸聚合物包括聚酯、聚胺基鉀酸酯、 85355 -13 - 200400233 以及具有羧酸末端基團之聚胺。若需要改進羧酸基圏之反 =性,可视需要添加活化劑以形成具有至少一活化羧酸之 聚:物。該活化羧酸可為一混合酐,如藉由羧酸或鹽與氯 甲酸乙酗反應所形成。製備用之其他活化羧酸基團以及活 化劑已為深諳此技藝者所熟知。 當具有至少一反應基團之聚合物與烷基或芳基硫醇之反 處產為硫聚合物時,每一試劑之量並不須經化學計量。 例如.胺基烷或芳香胺基硫醇之量可低於聚合物中反應基 團之量。任何殘留之反應基團可再進一步反應。例如了$ 所生成之硫聚合物有殘留之酐基團,其會進一步與鹼反 應,以水解殘留之酐,並形成羧酸基團或其鹽類。另外, 可添加如烷基或芳基胺及醇類之試劑以與殘留之酐基團反 應而分別地形成醯胺酸(醯亞胺)及半酸酯。此所生成之硫 聚合物可進一步用於本發明之方法與具有附屬親電子基團 之顏料結合。 就第二具體實施例,本發明之方法可進一步包含添加一 烷化劑(alkylating agent)之步驟。此烷化劑用於覆蓋在硫聚 合物與具有附屬電子基團之顏料結合後仍殘留之任何硫聚 合物。硫酵基之燒化劑為深諳此技藝者所熟知並包括如: 齒燒基、函醋酸或其鹽類、或〜0_不飽和羰基及磺醯化合 物,如··丙烯酸及甲基丙烯酸(包括如··丙烯酸、甲基丙烯 酸或其鹽類)、乙烯磺酸及其鹽類、及馬來酸(maleates)(包 括如··馬來酸或其鹽類、或馬來醯胺(maleimide)。 本發明進一步係關於改良顏料。於一具體實施例中,該 85355 -14- 200400233 改良顏料包括具有—包括式-S-[PI]附屬基團之顏料。該基 團1代表至少為二離子或可離子化基團所替代之有機基 團為顏料及離子或可離子化基團可為任何上述之物。例 如·基團PI可代表一有機基團,其包括至少為二個離子或 可離子化基團所取代之支鏈或非支鏈烷基基團(較佳為至 / 一個裊酸基團)。較佳之基團pi實例為琥珀酸基團或其鹽 類。 土團PI亦可代表一包括至少一離子或可離子化基團聚合 物基團。孩離子或可離子化基團聚合物基團可為任何上述 之物。該聚合基團可為同聚合物、共聚合物、三聚合物、 及/或包含任何不同重複單元數量之聚合物。又,該聚合基 團可為播規聚合物(random polymer)、交替聚合物 (alternating p〇lymer)、接枝聚合物(㊂^也 、喪段聚 合物(bl〇Ck P〇lymer)、星形聚合物(star-like P〇lymer)、及/ 或梳狀聚^物(COmb-like p〇lymer)。為佳的,合物基團包 括丙稀酸甲基丙晞酸或馬來酸及其鹽類之同聚合物或 共聚合物。 於第二具體實施例中,本發明之改良顏料包括具有一包 括式-X-Sp-S-[PI]附屬基團之顏料,χ為直接連結顏料上, 代表一伸芳基或雜伸芳基基團或一伸烷基團並且為一外基 團所取代。Sp代表一間隔基團。基團ρι如上所述並可代表 一為至少二離子或可離子化基團所取代之有機基團或包括 至少一離子或可離子化基團之聚合物基團。 本文所使用基團Sp代表一間隔基團其作為兩基團間之連 85355 -15- 200400233 結。基團Sp可為一化學键或為化學基團。化學基團之實例 包括(但不限於)-〇2〇、-CO-、-COCH2-、-COC2H4-、-OCOCH2-、 _OCOC2H4-、NRCOCH2、-NRCOC2H4-、-oso2-、-so2-、_S02C2H4-、 -SOC2H4-、-NRS02C2H4-、-Sk-、-NRCO-、-nrcoch(ch2co2r)-、 NRC0CH2CH(C02R)_、-N(COR)(CO)-、醯亞胺基團(imide)(包 括:馬來醯胺基團)、伸芳基團、直鏈或支鏈伸烷基團 (alkylene)及其類似物。R可相同或不同,代表氫或一有機 基團如取代或未經取代之芳基或烷基基團,且k為一整數, 例如1至7。 · 基團X代表一伸芳基或雜伸芳基團或一伸烷基團。X直接 連結顏料上並進一步為一 Sp基團所取代。該芳香基團可進 一步為任何基團取代,如:一或多個烷基團或芳基團。較 佳的,該伸芳基團為伸苯基、伸莕基、或伸聯苯基。當X 代表一伸烷基團,實例包括(但不限於)取代之或未經取代 之支鏈或直鏈之伸烷基團。該伸烷基團可為一或多基團, 如:芳香基團,所取代。實例包括但不限於,CrCu基團 如亞甲基、乙烯、丙烯、或丁烯基團。為佳地,X為一伸芳 基。 基團X可為一或多個功能基團所取代。功能基團之實例包 括,但不限於R1,、OR”、COR”、COOR1’、OCOR”、膦複酸、 鹵素、CN、NR2n、S03H、磺酸鹽、硫酸鹽、NRn(CORf’)、 C0NR’’2、N02、Ρ03Η2、膦酸鹽、磷酸鹽、N=NRn、SOR”、 NS02Rn,其中R”可相同或不同,為與氫無關地,支鏈或直 鏈之Ci-Cw取代之或未經取代、飽和或非飽和之碳氫化合 85355 -16- 200400233 物,如:燒基(alkyl)、烯基(alkenyl)、決基(alkynyl)、取代 或未經取代之芳基、取代或未經取代之雜芳基、取代或未 經取代之烷芳基、或取代或未經取代之芳烷基。 如上結構所顯示,基團PI透過間隔基團Sp以及硫原子連 結顏料上。然而,應瞭解,當基團PI為一聚合物基團時, 透過選擇適當重複單體上之取代基團,基團PI可沿著聚合 物鏈連結顏料之多個點。該等取代基團亦可包括間隔基團 或如上所述之-X-Sp-基團。因此,該等基團可連結顏料之 末端或沿著骨架之點。 就本發明之改良顏料而言,附屬基團之量可為多樣。較 佳地,以氮吸收(BET方法)測量,附屬基團之總量約為介於 〇·〇1至10.0微莫爾之有機基團/平方公尺之顏料表面積。例 如:附屬基團之數量約介於〇·5至4·〇微莫爾/平方公尺。亦 可使用不具上述分子式之另外附屬基團。再者,本發明之 改良顏料可以上述之技術與方法純化之。 本發明之改良顏料可作為各種應用。例如:該改良顏料 可分散於液體媒劑中並使用於墨水或塗覆應用。該媒劑可 為水性或非水性媒劑,依所附屬之有機基團性質而定。特 別是’孩改良顏料可使用於喷墨印表機墨水,如:水性喷 I印表機墨水。適合之添加物亦可併入該等噴墨印表機墨 水組合物中,以給予許多所欲之特性同時維持組合物之穩 足。其他添加物已為此項技藝所熟知並包括··濕潤劑、抗 生素接著釗、乾燥加速劑、穿透劑、染劑、缓衝溶液及 其類似物。 85355 -17- 200400233 本發明將進一步以下列實例闡明,該實例本質上只希望 作為示範。 實施例 就下列實例,苯乙烯-馬來酸共聚合物購自撒托摩公司 (Sartomer Company),並如表 1 所示: 表1 聚合物ID Mw 苯乙稀··馬來酸酐比值 SMA(1000) 5,500 1:1 SMA(2000) 7,250 2:1 SMA(3000) 9,500 3:1 SMA(1440)1 7,500 1.5 : 1 85355 -18- 1 SMA(1440)聚合物之裝置為藉由將約65%之SMA起 使聚合物酐與2- 丁氧基乙醇反應而得,以提供相當 之半酸i旨。 二甲基甲醯胺(DMF)、丙烯酸、硫醇琥珀酸(MEA)、胺基 乙硫醇·氯化氫(AET-HC1)、5,5-二硫雙(2-對硝基 苯)(DTNB)、氯甲酸乙酯、濃縮氯化氫、以及三乙胺(TEA) 均獲自阿爾得力戚化學公司(Aldrich Chemical Co·),且使 用時未經進一步純化。愛恩克力兒680(1 oncryl® 680)獲自 S.C·強森(S.C. Johnson)。 粒子大小之量測係使用微徑粒子大小分析儀(Microtrac® Particle Size Analyzer),報告中之數值為粒子大小平均值 (mV)。結合聚合物百分比之計算係使用TA儀TGA型號 2950,依熱重量分析(TGA)。樣品依照下列之溫度量變曲線 200400233 於氮中分析:10°c /分鐘至110°C,並於110°c中保持10分 鐘,繼續以10°C/分鐘加熱至800°C,並於此溫度維持10分 鐘。連結物質百分比之量的測定係比較於110°C與800°C間 最終產物與起始原料之重量損失。 實例1-3 下列實例描述為根據流程1之本發明改良顏料之製備: PIGMENT—y\ 一- PIGMENT一·S. ^ ^ ^ 0$03Na NaOH (pH >12) ^ ^
Sulfatoet*iylsulione«P!GMENT
MSA-PIGMENT 流程1 實例1 一14.9%黑珍珠880(31&〇1^?6&1^@ 880)碳黑之水性分散 液(可獲自克伯特公司)(Cabot Corporation,Boston,MA)其 具有一 2-(硫酸乙續基)(sulfatoethylsulfone)基團結合,係依 描述於PCT公開案號WO 01/5 1566程序而產生之顏料分散 液。分析所生成之具有附屬親電子基團顏料之鈉含量,而 測得其附屬基團之量為0.3 mmol/g之乾碳黑。
0.5克(3.3 3 mmol)硫醇琥珀酸於5 ml去離子水之溶液與20 克上述之顏料分散液於一圓底燒瓶内混合,所生成之混合 物於室溫及氮氣壓下攪:拌。以滴定方式加入1 5 ml 1N 85355 -19- 200400233
Na〇H’而使其pH值為12.8,接著_混合物至隔夜以產生 一改良顏料之分散液。 、使用—孔徑為0.05微米之聚職中空纖維膜雙過遽純化改 艮仏料刀忒液。首先將该溶液濃縮至3 5 W,接著以i 75ml
Na〇H及以245激去離子水進行雙過滤。該遽液最 、、、;之Ph為介於6至7。 所生成之純化改良顏料分散液之顆粒大小為ιΐ2奈米沖 為1U。分析該改良碳黑顏料之㈣與具有附屬親電子基 團之起始顏料比較。結果如下表2所示。 實例2 就本實例,依循實例i中所描述之做法’但是以具相同附 屬親=子基團之5·7%之顏料黃74(pigment Mb 74)(可獲 自昇陽化學)固體分散液取代具有附屬2_(硫酸乙績基)基團 《黑珍珠88G碳黑水分散液。其亦根據描述於WO G1/51560 中之做法製備。該改良顏料之Na+分析結果如下表2所示。 實例3 就本實例,依循實例丨中所描述之做法,但是以具相同附 屬親電子基團之20.51%顏料紅122(pigment Red 122)(可獲 自昇陽化學)固體分散液所取代具附屬2兴硫酸乙磺基)基 團 <黑珍珠880碳黑之水性分散液。其亦根據描述於w〇 〇 1 /5 1 5 60中之做法製備。該改良顏料之Na+分析結果如下表 2所示。 85355 -20- 200400233 表2 實例號碼# 顏料 之前°/(^注 之後°/(^3 1 黑珍珠880碳黑 0.69 1.1 2 顏料黃74 0.20 0.50 3 顏料紅122 0.50 0.77 實例4-11 根據下列流程2,下列實例描述胺基乙烷硫醇酸 (&11^11(^1;11&1^1:111〇1&16(1)-8]\/[八(苯乙晞-馬來酸肝)聚合物及其 後改良顏料之製備。
^ HsN' DWIF 2) HCI
1) NaOH 2) Pigmfin 3) Sodium acryate (optional)
/ Pigment
/ /y-z 。〇2呦 CO^a 流程2 胺基乙烷硫醇於DMF中與部分或全部之SMA聚合物酐反 應。此反應程度與所生成之產物分子量及酸數有直接之關 連。圖1與圖2顯示分子量與酸數對於與胺基乙烷硫醇反應 之酐之目標百分比之期望相關。這些係依於起始聚合物中 苯乙烯馬來酸酐之理論比值所測得。例如:SMA(3000)之 85355 -21 - 200400233 苯乙埽對馬來酸纤之比值為3/1(得自製造商之產品單)。若 與AET-HC1反應之目標為50%之肝基團,則所得之產品之期 望酸數約為190,而期望MW將約為1〇4〇〇9因此,將與硫醇 4劑反應之肝之百分比作指標’可控制聚合物及隨後之改 良顏料之性質。 實例4 20 克(0.049 mol 酐)之 SMA (3000)溶解於 100 1111之乾〇]^17 中以製備一溶液。於室溫下、穩定之氮氣中,將4·2克(〇 〇37 mol)之2-胺基乙烷碎u醇氯化氫加入此攪拌中之溶液,以作 為部刀固骨豆’接著滴入5.2 ml (0.074 mol)之三乙胺。以45 °C加熱所生成之混合物30分鐘,然後置於室溫4·5小時。藉 由緩慢滴入劇烈攪拌之IN HC1 (600 ml)分離該產物。添加 後’再攪拌該混合物60分鐘,接著抽氣過濾,以4〇〇 mi之 1N HC1清洗’然後再以4〇〇 ML的去離子水清洗。將所得之 產物短暫風乾,而得到61克之隨意流動包含62%之水分之 白色固體’其係依11 0 °c加熱1小時後之重量損失所測得。 胺基乙烷硫醇酸-SMA聚合物於110°c下乾燥。元素燃燒 分析之結果如下表3所示。以依循Ellman方法(Ellman,G.L. (1958) Arch. Biochem. Biophys· 74,443 ; Bioconjugate Techniques, Greg Τ· Hermanson,Academic Press,Inc·, copyright 1996, p 88)之修改法以DTNB滴定法量測硫醇。發 現所生成之聚合物具有1.4 mmol硫醇/克乾聚合物。 實例5 就本實例,使用實例4所描述之做法,差異註釋於表3中。 85355 -22- 200400233 所生成之胺基乙烷硫醇酸·SMA之分析結果如下表3所示。 實例6 不。 就本實例,使用貫例4所描述之做法,差異註釋於表3中。 所生成之胺基乙烷硫醇酸_SMA之分析結果如下表3所示。 實例7 就本實例,使用貫例4所描述之做法,差異註釋於表3中。 所生成之胺基乙燒硫醇酸_SNIA之分析結如下表3所示。 實例8 就本實例,1用實例4所描述之做法,差異註釋於表3中。 所生成之胺基乙烷硫醇酸_SMA之分析結果如下表3所示。 實例9 就本實例,使用實例4所描述之做法,差異註釋於表3中。 所生成之胺基乙烷硫醇酸-SMA之分析結果如下表3所示。 實例1 0 就本實例,使用實例4所描述之做法,差異註釋於表3中。 所生成之胺基乙烷硫醇酸-SMA之分析結果如下表3所示。 表3 實例號碼 聚合物 酐 (mol) AET-HC1 (mol) %S %S (理論)*(實際) %N 〇/〇N (理論)*(實際) 4 SMA(3000) 0.049 0.037 5.14 5.18 2.25 2.48 5 SMA(3000) 0.049 0.049 6.39 6.66 2.79 2.83 6 SMA(3000) 0.049 0.021 3.12 3.07 1.36 1.65 7 SMA(2〇00) 0.065 0.065 8.12 8.46 3.55 3.33 8 SMA(2000) 0.065 0.047 6.46 7.21 2.83 3.16 85355 -23- 200400233 9 SMA(IOOO) 0.10 0.10 11.5 9.14 5.03 4.4 10 SMA(1440) 0.11 0.11 2.20 1.55 0.97 0.83 理論%S& %N係以起始聚合物之理論苯乙烯/馬來酸酐比 值為基準。 實例11 於室溫下,磁性攪拌圓底燒瓶内之145 ml 1M NaOH溶 液,同時充入氮氣氣泡流於該液體10分鐘。加入54.8克之 實例4(62%水分含量)之胺基乙燒硫醇酸聚合物。於氮下將 所生成之混合物加熱至40至50°C,直至溶液呈澄清黃色為 止。 將如實例1中所述(140克)之具有一附屬2-(硫酸乙磺基) 基團之14.9%黑珍珠880(Black Pearls® 880)碳黑水性分散 液以滴入黃色聚合物溶液中約5分鐘。另外添加1 3 mi 1N NaOH以提高pH為12至13。接著將所生成之混合物於4〇至5〇 它攪拌3.5小時,以成為本發明之改良顏料分散液。 溶解7.5 ml之丙晞酸至含之ΐι·7克之NazCO3去離子水中 以製備丙烯酸鈉溶液。將該溶液添加至改良顏料分散液中 以「覆蓋」任何未反應之硫醇基團。持續加熱及攪拌3小時, 之後將合物緩慢冷卻至室溫。以實例1中所述之雙過渡純 化所得之受覆蓋改良顏料分散液,使其最終濾液聚合物濃 度小於50 ppm (以UV-VIS光譜計於250 nm下測量濾液之吸 收度;聚合物之濃度由已知epsilon計算)。 受覆蓋改良顏料分散液(11.6%固體,pH=l 〇· 1 5)之粒子大 小為120.4 nm,其鈉量為1·3%(以乾碳黑固體為基準)。Tqa 85355 -24- 200400233 分析顯示附屬聚合物佔總重之1 4%。 實例12-13 根據下流程3,以下實例描述胺基硫醇酸-SAA(苯乙烯-丙烯酸)聚合物及其後改良顏料之製備。
流程3 實例12 於穩定之氮氣流及室溫下磁性攪拌以10克苯乙烯-共-丙 烯酸(Joncryl® 680 : Mw=4,900,酸號=215)溶於 100 ml DMF 所形成之溶液,加入5.4 ml (0.039 mol)之三乙胺。並添加 1.84 ml(0.019 mol)之氯甲酸乙酯。溶液開始變微溫並有氣 體蒸發及煙氣。室溫下攪拌所生成之混合物40分鐘。滴入 2.2克(0.019 mol)之胺基乙烷硫醇氯化氫及2.7 ml (0·019 mol)之三乙胺於50 ml DMF溶液至該混合物中15分鐘,並攪 拌所生成之混濁溶液至隔夜。緩慢滴入迅速攪拌之IN HC1 (250 ml)溶液以沈殿產物。以吸氣過濾、該生成白色沈殿物, 以冷的IN HC1及冷的去離子水清洗,接著風乾而得到一白 堊白之固體。於ll〇°C下乾燥該胺基乙烷硫醇酸 SAA聚合 85355 -25- 200400233 物樣本。元素燃燒分析結果如下:71.84%C ; 7·53%Η ; 1·53%Ν ; 3.01%S。 實例1 3 於室溫下,磁性攪拌圓底燒瓶内之12.5 ml 0.5M NaOH溶 液,同時充入氮氣氣泡於該液體1 0分鐘。添加1克實例1 2 之胺基乙烷硫醇酸SAA聚合物。於所生成之溶液中添加2.9 克實例1中所述之14.9%具有附屬2-(硫酸乙磺基)基團結合 之黑珍珠880碳黑水性分散液。使最終pH為12.5。於氮下 攪拌該溶液整夜。以實例1中所述之雙過濾純化所生成的改 良顏料而賦予具有下列物性之分散液:顏料濃度:9.0%(重 量比)、UPA mv=13 7 nm、%Ν=0·48%、%S = 2.2 8%、%硫酸 鹽=0.3 5%、TGA分析顯示結合聚合物約佔總重之6%。 實例14-15 下列之實例描述一額外以烷基胺機能化之胺基乙烷硫醇 酸-SMA(苯乙烯-馬來酸酐)聚合物之製備。於實例14中之烷 基胺為胺基乙燒磺酸(aminoethane sulfonic acid),而於實例 15中之烷基胺為一聚合胺(傑胺XTJ506)(Jeffamine® XTJ506)。 實例14 於一配置一高架攪拌器之3頸圓底燒瓶中加入1.5升之 DMF接著加入300克(0.735 mol酐)之SMA(3000)。加熱該聚 合物懸浮液至40-50°C以產生一聚合物溶液。接著以氮將該 聚合物溶液去氧化。於氮下加入33.2克之胺基乙烷硫醇氯 化氫(0.29 mol)以及45.9克胺基乙烷磺酸(0.367 mol)至該加 85355 -26- 200400233 熱之聚合物溶液中,於40-50°C下攪拌30分鐘。接著滴入133 克之三乙胺(1.32 mol)。攪拌混合物整夜,至室溫。將7升 之1M HC1滴入該溶液中。過濾所生成之白色固體,以1升 之1MHC1清洗三次,2升之去離子水清洗四次,接著風乾。 元素分析顯示該產物含有2· 13%氮及5.57%硫(理論數值為 2.5%氮及6%硫)。 實例1 5 於一配置一高架攪拌器之3頸圓底燒瓶中加入1.5升之 DMF接著加入300克(0.73 5 mol)之SMA(3 000)。加熱該聚合 物懸浮液至40_50°C以產生一聚合物溶液。接著以氮將該聚 合物溶液去氧化。於氮下加入4 1.5克之胺基乙烷硫醇氫氯 化物(0.355 mol)以及 146 克之傑胺 XTJ506(Jeffamine® XTJ506)(0.146 mol,獲自 Huntsman Corporation)至此加熱 之聚合物溶液,再於40-50°C下攪拌該溶液30分鐘。接著滴 入96克之三乙胺(0.95 mol)。於室溫及氮覆蓋下攪拌混合物 整夜。然後以滴入7升之1M HC1至該溶液中。過濾所生成 之白色固體,以1升之1MHC1清洗三次,2升之去離子水清 洗四次,接著風乾。元素分析顯示產物含有1.21%氮及2.3 8% 硫(理論數值為1_1%氮及2.4 8%硫)。 實例1 6 於室溫下,磁性攪拌圓底燒瓶内之100 ml NaOH溶液,同 時充入氮氣氣泡流於該液體10分鐘。添加37克實例14(46% 水分含量)之SMA聚合物至其中。於氮下加熱該生成之混合 物至40-5 0°C直至獲得一澄清黃色溶液。 85355 -27- 200400233 將根據WO 01/5 1 560中所述之作法所製備之具有一附屬 2-(硫酸乙磺基)基團(400克)之10%黑珍珠11〇〇碳黑水性分 散液滴入頁色聚合物溶液中1〇分鐘。另外添加25瓜丨之1M NaOH將pH提升至12-13。於室溫下攪拌該反應混合物整 夜,而得到一本發明改良顏料之分散液。 添加6 · 5 5克之丙錦τ酸鈉至分散液中以「覆蓋」任何未反 應之硫醇基團。於室溫下攪拌該混合物2小時。以實例1中 所述之雙過濾純化所生成之覆蓋改良顏料分散液,使最終 濾液聚合物濃度小於50 ppm(以UV-VIS光譜計於250 nm下 測量濾液之吸收度;聚合物之濃度由已知epsil〇n計算)。 該覆蓋改良顏料分散液(9.5%固體,ρΗ9·72)之平均體積 粒子大小為108 nm,鈉含量為2·5%(以乾碳黑固體為基 準)。TGA分析顯示附屬聚合物佔總固體重量之16%。 會例1 7 於室溫下’磁性攪拌圓底燒瓶内之280 mL NaOH溶液, 同時充入鼠氣氣泡流於該液體1 〇分鐘。添加3 2 2克實例 15(69%水分含量)之SMA聚合物於其中。於氮下加熱該生成 混合物至4 0 - 5 0 C,直至得到一澄清黃色溶液。 將使用於實例16中之具有一附屬2-(硫酸乙磺基)基團 (1000克)之10%黑珍珠1100碳黑水性分散液滴入黃色聚合 物溶液中1〇分鐘。另外添加60 mL之1M NaOH將PH提升至 12-13。於室溫下攪拌該反應混合物整夜,而得到一本發明 改良顏料之分散液。 添加14克之丙埽酸納至分散液中以「覆蓋」任何未反靡 85355 -28- 200400233 之硫醇基團。於室溫下攪拌該混合物2小時。以實例1中所 述之雙過濾純化所生成之覆蓋改良顏料分散液,使其最終 漉液聚合物濃度小於50 ppm(以UV-VIS光譜計於250 nm下 測量遽液之吸收度;聚合物之濃度由已知epsilon計算)。 該覆蓋改良顏料分散液(10.4%固體,pH=9.51)之平均體 積粒子大小為78 nm,鈉含量為1.3%(以乾碳黑固體為基 準)。TGA分析顯示結合聚合物佔總固體重量之24%。 【圖式簡單說明】 圖1表示與验基烷硫醇(AET)反應之酐的目標百分比對於 所產生之數種苯乙烯-馬來酸酐聚合物產品之期望酸數之 結果。 圖2表示與胺基烷硫醇硫醇(AET)反應之酐的目標百分比 對於所產生之數種苯乙烯-馬來酸酐聚合物產品之分子量 之結果。
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Claims (1)
- 200400233 拾、申請專利範圍: 1 · 一種製備改良顏料之方法,包括之步驟為··以任何順序 結合具有附屬親電子基團之顏料以及包括至少一 _SH基 團及至少二離子或可離子化基團之硫醇試劑。 2·如申請專利範圍第丨項之方法,其中該具有附屬親電子 基團之5員料包括顏料及包括該親電子基團之重氮鹽之 反應產物。 3 ·如申清專利範圍第1項之方法,其中該顏料包括藍色顏 料、黑色顏料、棕色顏料、青綠顏料、綠色顏料、白色 顏料、紫色顏料、洋紅色顏料、紅色顏料、橘色顏料、 黃色顏料、或其混合物。 4.如申請專利範圍第3項之方法,其中該顏料為碳黑。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法,其中該親電子基團包括 烷基硫酸基團或其鹽類或α,β-不飽和酮、乙醛、或職。 6. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該親電子基團包括 2-(硫酸乙基)颯基團或其鹽類。 7. 如申請專利範圍第丨項之方法,其中至少一離子或可離 子化基團為羧酸基團、磺酸基團或其鹽類。 8. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該硫醇試劑為經至 少二羧酸基團所取代之烷基硫醇。 土 9. 如申請專利範圍第8項之方法,其中該硫醇試劑為硫醇 琥珀酸。 •以任何順序 至少一 -SH基 1 0. —種製備改良顏料之方法,包栝之步驟為 結合具有附屬親電子基團之顏料以及包括 85355 200400233 團及至少一離子或可離子化基團之硫醇聚合物。 11 ·如申請專利範圍第1 0項之方法,其中該硫醇聚合物包括 具有至少一酐、至少一活化羧酸、或至少一羧酸基團及 其鹽類之聚合物與胺基烷硫醇或芳香胺基硫醇及,视需 要,可包括活化劑之反應產物。 1 2 ·如申請專利範圍第11項之方法,其中該胺基烷基硫醇為 胺基乙燒硫醇。 13·如申請專利範圍第10項之方法,其中該-SH基團為硫醇 聚合物之終止基團。 1 4 ·如申請專利範圍第1 〇項之方法,其中該硫醇聚合物為馬 來酸酐或丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸或其鹽類之同聚 物或共聚物。 15.如申請專利範圍第11項之方法,其中該聚合物係由下列 各物組成之群中選出:聚丙烯酸、聚甲基丙燁酸、聚(苯 乙烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)、聚(苯乙晞·馬 來酸)、聚(苯乙錦r -馬來肝)、丙缔酸或甲基丙稀酸及燒 基丙烯酸或甲基丙烯酸之共聚物、聚(乙烯-丙烯酸)或其 鹽類。 1 6·如中請專利範圍第1 〇項之方法,進一步包括添加烷化劑 之步驟。 1 7 ·如申請專利範圍第16項之方法,其中烷化劑為鹵化烷、 鹵醋酸、α,β -不飽和羰基化合物、或α,β _不飽和磺醯化 合物。 18.如申請專利範圍第10項之方法,其中該硫醇聚合物包括 85355 -2 - 200400233 具有至少一酐、至少一活化羧酸、或至少一羧酸或其鹽 類之聚合物與胺基烷硫醇或芳香胺基硫醇及,視需要, 可包括活化劑、及烷基胺、芳基胺、或乙醇之反應產物。 19.如申凊專利範圍第18項之方法,其中該硫醇聚合物包括 馬來酸奸。 20· 一種包括具有式附屬基團顏料之改良顏料,其中 pi代表經至少二離子或可離子化基團取代之有機基 團,或其中PI代表包括至少一離子或可離子化基團之聚 合物基團' 21. 如申請專利範圍第2〇項之改良顏料,其中離子或可離子 化基團為羧酸基團、磺酸基團或其鹽類。 22. 如申請專利範圍第2〇項之改良顏料,其中ρι代表有機基 團包括至少為二羧酸基團所取代之支鏈或直鏈之烷基 基團。 23. 如申請專利範圍第22項之改良顏料,其中ρι為㈣酸基 團或其鹽類。 24. 如申請專利範圍第2〇項之改良顏料,其中ρι代表包括至 少一離子或可離子化基團之聚合基團。 25. 如申請專利範圍第24項之改良顏料,其中離子或可離子 化基團為羧酸基團、磺酸基團或其鹽類。 26. 如=請專利範圍第24項之改良顏料,其中聚合基團包括 丙晞酸、甲基丙晞酸、馬來酸或其鹽類之同聚物或共聚 物。 27. —種具有包含式-X-Sp_S_[PI]附屬基團之改良顏料,其 85355 200400233 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 中X為申方基、雜伸芳基、或伸烷基團,Sp為間隔基團, 且PI代表至少為二離子或可離子化基團所取代之有機 基團’或其中PI代表包含至少-離子或可離子化基團之 聚合物基團。 如申請專利範圍第27項之改良顏料,其中離子或可離子 化基團為羧基酸基團、磺酸基團或其鹽類。 如申請專利範圍第27項之改良顏料,其中ρι代表有機基 團包括至少為二羧酸基團取代之支鏈或直鏈之燒基基 團。 _ 如申請專利範圍第29項之改良顏料,其中ρι為琥;白酸基 團及其鹽類。 如申請專利範圍第27項之改良顏料,其中ρι代表包括至 少一離子或可離子化基團之聚合基團。 如申請專利範®第則之改良顏料,其中離子或可離子 化基團為羧酸基團、磺酸基團或其鹽類。 如申請專利範圍第31項之改良顏料,其中聚合基團包括 丙缔酸、甲基丙晞酸、馬來酸或其鹽類之同聚物或共聚 物。 如申請專利範圍第20項之改良顏料,其中至少存在有二 離子或可離子化基團。 如申請專利範圍第27項之改良顏料,其中至少存在有二 離子或可離子化基團。 -種墨水組合物包括a)液體媒劑及b)如申請專利範圍 第20項之改良顏料。 85355 200400233 3 7.如申請專利範圍第36項之墨水組合物,其中該墨水組合 物為喷墨印表機墨水組成份。 3 8. —種墨水組合物包括a)液體媒劑及b)如申請專利範圍 第27項之改良顏料。 3 9.如申請專利範圍第38項之墨水組合物,其中該墨水組合 物為喷墨印表機墨水組合物。 40. —種墨水組合物包括a)液體媒劑及b)如申請專利範圍 第3 5項之改良顏料。 85355
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