TW202221087A - 顏料分散劑組成物及其製造方法、顏料分散液暨活性能量射線硬化型噴墨油墨 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供雖然含有以由乙烯系單體衍生之構成單位為主體之顏料分散劑,但仍可調製揮發性成分之含量大幅減低、顏料之分散性優越的顏料分散液及油墨,可較為容易地製造之環境考量型的顏料分散劑組成物。本發明之顏料分散劑組成物係含有聚二醇成分、與具有由一般式(1)(R表示氫原子或甲基,R
1表示CH
2CH
2或CH
2CH
2OCH
2CH
2,m+n=20~100。)所示之巨單體衍生之構成單位(1)及由含官能基乙烯系單體所衍生的構成單位(2)的聚合物成分;聚二醇成分為聚烷二醇等;沸點250℃以下之有機化合物之含量為1質量%以下。
Description
本發明係關於顏料分散劑組成物及其製造方法、顏料分散液暨活性能量射線硬化型噴墨油墨。
油墨、塗料及塗佈劑等製品,通常為含有有機溶劑之塗佈液。因此,由於於此等製品之塗佈後有機溶劑揮發,故有環境負擔較大的課題。為了解決此種課題,已提案有實質上不含有有機溶劑之環境考量型製品。例如,以水作為主要媒體之水性塗佈液,或以經著色之樹脂粉末進行之粉體塗裝等。進而,提案有紫外線硬化型油墨或電子束硬化型油墨等活性能量射線硬化型油墨等,其係取代有機溶劑而使用乙烯系、環氧系、或氧環丁烷系之單體的塗佈液,於塗佈後藉由熱或光而使單體進行聚合、形成塗膜,實質上不含有揮發成分。
近年來,開發出以顏料作為著色劑的紫外線硬化型之噴墨油墨(UVIJ油墨),其可以包裝材或容器作為印刷基材,由個人電腦直接傳送影像而依隨選(on-demand)型式獲得色彩鮮豔之印刷物。此UVIJ油墨為了應對高速印刷,必須提升吐出性或顏料之分散穩定性等特性。亦即,需要顏料穩定且微分散之UVIJ油墨用之顏料分散液。
為了獲得此種顏料分散液,除了如界面活性劑般低分子量之顏料分散劑之外,亦使用聚合物型之高分子量之顏料分散劑。其中,由提升顏料之分散性及分散穩定性的觀點而言,頻繁地使用將乙烯系單體聚合而得之聚合物型的顏料分散劑。尚且,此種聚合物型之顏料分散劑通常依溶解及稀釋於有機溶劑中的狀態使用(專利文獻1及2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2019-157077號公報
[專利文獻2]日本專利特開2013-177580號公報
(發明所欲解決之問題)
使用專利文獻1及2等提案之顏料分散劑而調製的顏料分散液中,由於含有有機溶劑,故使用此顏料分散液所調製之UVIJ油墨中亦含有有機溶劑。為了獲得實質上不含有有機溶劑等揮發性份、環境考量型之顏料分散劑,需要將藉溶液聚合等所得之聚合物溶液利用蒸餾等去除有機溶劑等操作。因此,需要有機溶劑之去除步驟等,而有步驟複雜化及繁雜化等不良情形。
又,亦有不需使用有機溶劑進行聚合而得之聚酯或聚醯胺等之顏料分散劑。然而,未使用有機溶劑等之液態媒體時,難以將以乙烯系單體為主要構成單位之顏料分散劑進行聚合、製造。再者,雖然可依固形份100%之狀態進行聚合,但需要可承受高壓及高溫條件之特殊擠出機等之混練機,故存在缺乏通用性等問題。
有鑑於此種習知技術所存在之問題點,本發明之課題在於提供即使含有以由乙烯系單體衍生之構成單位為主體的顏料分散劑,仍可大幅減低揮發性成分之含量,可較容易地製造之環境考量型的顏料分散劑組成物。又,本發明之課題在於,提供上述顏料分散劑組成物之製造方法、使用上述顏料分散劑組成物獲得之顏料分散液及活性能量射線硬化型噴墨油墨。
(解決問題之技術手段)
亦即,根據本發明,提供以下所示之顏料分散劑組成物。
[1]一種顏料分散劑組成物,係含有:具有選自由CH
2CH
2、CH
2CH(CH
3)及CH
2CH
2CH
2CH
2所構成之群之至少一種伸烷基鏈且分子量為1,000以上且4,000以下的聚二醇成分;與數量平均分子量為5,000~20,000以下之聚合物成分,其具有由下述一般式(1)所示之分子量為1,000~4,000之巨單體衍生之構成單位(1)50~80質量%、由選自由含羧基乙烯系單體及含胺基乙烯系單體所構成之群之至少一種含官能基乙烯系單體所衍生的構成單位(2)5~25質量%、及由其他單體所衍生之構成單位(3)0~45質量%;上述聚二醇成分為選自由聚烷二醇、聚烷二醇單烷基(碳數1~18)醚及聚烷二醇二烷基(碳數1~4)醚所構成之群的至少一種;沸點250℃以下之有機化合物之含量為1質量%以下;
[2]如上述[1]之顏料分散劑組成物,其中,上述聚合物成分係以上述構成單位(1)、上述構成單位(2)及上述構成單位(3)之合計為基準,進一步含有由鏈轉移劑衍生之構成單位(4)5質量%以下。
[3]如上述[2]之顏料分散劑組成物,其中,上述鏈轉移劑為選自由碘、十二烷硫醇及硫甘油所構成之群之至少一種;上述聚合物成分中之上述構成單位(4)之含量係以上述構成單位(1)、上述構成單位(2)及上述構成單位(3)之合計為基準,為0.5~3質量%。
[4]如上述[1]~[3]中任一項之顏料分散劑組成物,其中,上述含羧基乙烯系單體為選自由(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯、1-(甲基)丙烯醯氧基酞酸酯及1-(甲基)丙烯醯氧基-1,2,4-苯三羧酸酯所構成之群之至少一種;上述含胺基乙烯系單體為選自由(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、及乙烯基咪唑所構成之群之至少一種;上述其他單體為α-甲基苯乙烯。
[5]如上述[1]~[4]中任一項之顏料分散劑組成物,其中,上述聚二醇成分係含有環氧丙烷單位30質量%以上、於25℃下黏度為2Pa‧s以下的液體。
又,根據本發明,提供以下所示之顏料分散劑組成物之製造方法。
[6]一種顏料分散劑組成物之製造方法,係上述[1]~[5]中任一項之顏料分散劑組成物之製造方法,其具有下述步驟:以上述聚二醇成分為聚合溶劑,將含有上述巨單體及上述含官能基乙烯系單體的單體成分,於自由基產生劑的存在下,依50℃以上之溫度進行聚合之步驟。
再者,根據本發明,提供以下所示之顏料分散液及活性能量射線硬化型噴墨油墨。
[7]一種顏料分散液,係用於製造活性能量射線硬化型噴墨油墨者,其含有上述[1]~[5]中任一項之顏料分散劑組成物、顏料及光聚合性單體。
[8]一種活性能量射線硬化型噴墨油墨,係含有上述[7]之顏料分散液及光聚合起始劑。
(對照先前技術之功效)
根據本發明,可提供即使含有以由乙烯系單體衍生之構成單位為主體的顏料分散劑,仍可大幅減低揮發性成分之含量,可調製顏料之分散性優越的顏料分散液及油墨,並可較容易地製造之環境考量型的顏料分散劑組成物。又,根據本發明,可提供上述顏料分散劑組成物之製造方法、使用上述顏料分散劑組成物獲得之顏料分散液及活性能量射線硬化型噴墨油墨。
<顏料分散劑組成物>
以下說明本發明之實施形態,但本發明並不限定於以下實施形態。本發明之顏料分散劑組成物之一實施形態,係含有分子量1,000以上且4,000以下之聚二醇成分、與數量平均分子量5,000~20,000之聚合物成分。聚二醇成分係具有選自由CH
2CH
2、CH
2CH(CH
3)及CH
2CH
2CH
2CH
2所構成之群之至少一種伸烷基鏈,為選自由聚烷二醇、聚烷二醇單烷基(碳數1~18)醚及聚烷二醇二烷基(碳數1~4)醚所構成之群的至少一種。又,聚合物成分係具有由下述一般式(1)所示之分子量1,000~4,000之巨單體衍生之構成單位(1)50~80質量%、由選自由含羧基乙烯系單體及含胺基乙烯系單體所構成之群之至少一種含官能基乙烯系單體所衍生的構成單位(2)5~25質量%、及由其他單體所衍生之構成單位(3)0~45質量%。而且,本實施形態之顏料分散劑組成物係沸點250℃以下之有機化合物之含量為1質量%以下、較佳0.5質量%以下。以下說明本實施形態之顏料分散劑組成物的細節。
(聚二醇成分)
本實施形態之顏料分散劑組成物,係將特定單體於聚二醇成分(以下亦記載為「聚合物(1)」)中進行聚合形成聚合物成分(以下亦記載為「聚合物(2)」)而可獲得者,其含有聚二醇成分、與發揮作為顏料分散劑機能之聚合物成分,較佳係實質上僅含有聚二醇成分及聚合物成分的組成物。亦即,聚二醇成分(聚合物(1))係發揮作為聚合溶劑之機能,同時提升顏料之濕潤性、均平性、塗膜之柔軟性及顏料分散性,且可發揮作為顏料分散助劑之機能的成分。聚合物(1)由於亦可發揮作為聚合溶劑之機能,故較佳係在室溫(25℃)~聚合溫度之範圍內呈液狀,且即使於含有聚合物成分(聚合物(2))之狀態下仍具有容易混合攪拌的黏度。具體而言,聚合物(1)較佳係於25℃下之黏度為10Pa‧s以下。
聚合物(1)為具有選自由CH
2CH
2、CH
2CH(CH
3)及CH
2CH
2CH
2CH
2所構成之群之至少一種伸烷基鏈且分子量為1,000以上且4,000以下、較佳為2,000~3,000的聚二醇成分。聚合物(1)的分子量若未滿1000,則有分子量小而包含揮發性成分之情況。又,若聚合物(1)之分子量超過4,000,則有黏度過高之情形,且有於室溫(25℃)~聚合溫度之範圍內不呈液狀的情形。聚合物(1)之分子量意指由聚合物(1)之羥基價所算出的數量平均分子量。
聚合物(1)為選自由聚烷二醇、聚烷二醇單烷基(碳數1~18)醚及聚烷二醇二烷基(碳數1~4)醚所構成之群的至少一種。作為聚烷二醇,可舉例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲二醇、聚乙二醇聚丙二醇無規共聚物、聚乙二醇聚四甲二醇無規共聚物、聚丙二醇聚四亞甲二醇無規共聚物、聚乙二醇聚丙二醇聚四亞甲二醇無規共聚物、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物、聚丙二醇聚乙二醇聚丙二醇三嵌段共聚物、聚乙二醇聚丙二醇聚乙二醇三嵌段共聚物等。
聚烷二醇單烷基(碳數1~18)醚係上述聚烷二醇之單末端之羥基經碳數1~18之烷基所醚化者。作為碳數1~18之烷基,可舉例如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、鯨蠟基、十八烷基、廿十烷基等。
聚烷二醇二烷基(碳數1~4)醚係上述聚烷二醇之兩末端之羥基經碳數1~4之烷基所醚化者。兩末端之碳數1~4之烷基可為相同或相異。作為碳數1~4之烷基,可舉例如甲基、乙基、丙基、丁基等。
聚二醇成分(聚合物(1))較佳係含有環氧丙烷單位30質量%以上之液體、更佳為含有50~80質量%之液體。又,聚二醇成分(聚合物(1))較佳係25℃下之黏度為2Pa‧s以下之液體、更佳為2Pa‧s以下之液體。環氧乙烷單位或環氧丁烷單位之含量較多的聚合物(1)由於容易固化,故有處理性降低之傾向。另一方面,環氧丙烷單位之含量較多的聚合物(1)由於不易固化,故即使室溫下仍容易成為液狀,處理性優越。聚二醇成分(聚合物(1))於25℃下之黏度,係使用B型黏度計,藉由使用配合黏度之轉子的方法所測定的值。
聚合物(1)可依習知公知之方法製造。例如使用耐壓容器等,於起始劑及觸媒之存在下,將環氧乙烷、環氧丙烷、及四氫呋喃等單體一邊以室溫(25℃)~200℃進行冷卻、一邊進行聚合,藉此可獲得聚合物(1)。作為起始劑,可使用乙二醇、丙二醇等。作為觸媒,可使用氫氧化鈉、甲醇鉀等之鹼金屬。
(聚合物成分)
聚合物成分(聚合物(2))係發揮作為使顏料分散於液態媒體中之顏料分散劑之機能的成分,具有一般式(1)所示之由巨單體衍生之構成單位(1)50~80質量%、較佳為55~75質量%。聚合物(2)由於較多地含有由具有與聚合物(1)近似構造之巨單體衍生之構成單位(1),故容易與聚合物(1)相溶,可製成均勻混合溶液的顏料分散劑組成物。又,聚合物(2)係具有:具有羧基或胺基等官能基之主鏈;與接枝於此主鏈、藉由巨單體衍生之構成單位(1)所形成的接枝鏈。具有官能基之主鏈吸附於顏料的同時,接枝鏈溶解於分散媒體,藉此使顏料粒子反彈,可提高顏料分散液或油墨等之保存穩定性。又,聚合物(2)由於較多地含有由巨單體衍生之構成單位(1),故接枝鏈之密度高,可藉由立體反彈而提高顏料之分散穩定性。
巨單體係下述一般式(1)所示分子量為1,000~4,000、較佳係分子量為2,000~3,500之單體。
一般式(1)中,m+n=20~100、較佳係m+n=30~75。若m+n之值未滿20,無法得到充分之立體障礙,難以提高顏料之分散穩定性。另一方面,若m+n之值超過100,由於分子量變得過大,顏料分散劑組成物、或使用其所得之顏料分散液的黏度容易過度上升,處理性降低。m與n之比並無特別限定,較佳係滿足m>n之關係、亦即相對較多地含有氧伸丙基單位。滿足m>n之關係的巨單體由於容易成為液狀,故處理性提升。
巨單體可依習知公知之方法製造。例如,可藉由使具有異氰酸酯基之(甲基)丙烯酸酯單體、與於其單末端具有胺基之聚烷二醇單甲基醚反應而製造。作為具有異氰酸酯基之(甲基)丙烯酸酯單體,可舉例如丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、丙烯醯氧基乙氧基乙基異氰酸酯、甲基丙烯醯氧基乙氧基乙基異氰酸酯等。上述反應在無溶劑之條件下實施時,所得之巨單體中實質上將不含有低沸點溶劑,故較佳。
聚合物(2)係具有:由選自由含羧基乙烯系單體及含胺基乙烯系單體所構成之群之至少一種含官能基乙烯系單體所衍生的構成單位(2)5~25質量%、較佳為10~20質量%。含有此構成單位(2)之具官能基的聚合物鏈係吸附於成為分散對象之顏料粒子。聚合物(2)中之構成單位(2)的含量若未滿5質量%,則官能基之量不足,對顏料之吸附性降低。另一方面,聚合物(2)中之構成單位(2)的含量若超過25質量%,由於官能基之量過多,耐水性或耐酸鹼性等之耐藥品性降低。
作為含羧基乙烯系單體,可舉例如苯乙烯羧酸、(甲基)丙烯酸、丙烯酸二聚物、(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基琥珀酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基酞酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸酯、1-(甲基)丙烯醯氧基酞酸酯、1-(甲基)丙烯氧基-1,2,4-苯三羧酸酯、1-(甲基)丙烯氧基-1,2,4-萘三羧酸酯等。其中,由通用性、取得‧合成容易性、及與顏料之親和性等觀點而言,作為含羧基乙烯系單體,較佳為(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯、1-(甲基)丙烯醯氧基酞酸酯、1-(甲基)丙烯醯氧基乙基-1,2,4-苯三羧酸酯。
作為含胺基乙烯系單體,可舉例如(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸第三丁基胺基乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯醯胺二甲基胺基丙基等。其中,由通用性、取得‧合成容易性、及與顏料之親和性等觀點而言,作為含胺基乙烯系單體,較佳為(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙烯基咪唑。
作為含官能基乙烯系單體,可僅使用含羧基乙烯系單體,亦可僅使用含胺基乙烯系單體。進而,亦可併用含羧基乙烯系單體與含胺基乙烯系單體。
構成單位(2)較佳係具有:由上述巨單體及含官能基乙烯系單體以外之其他單體衍生的構成單位(3)0~45質量%、更佳為5~40質量%。作為其他單體,可舉例如:具有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、2-乙基己基、異辛基、壬基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、異硬脂基、廿基、環己基、三甲基環己基、第三丁基環己基、苄基、甲氧基乙基、丁氧基乙基、苯氧基乙基、壬基苯氧基乙基、環氧丙基、異𦯉基、二環戊烷基、二環戊烯基、二環戊烯氧基乙基、2-羥基乙基、2-羥基丙基、4-羥基丁基等取代基的單官能(甲基)丙烯酸酯;聚(n=2以上)烷(碳數2~4)二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚(n=2以上)烷(碳數2~4)二醇單烷基(碳數1~22)單(甲基)丙烯酸酯、聚(n=2以上)羥基烷酸(碳數5~18)單(甲基)丙烯酸酯等屬於巨單體的聚合物型(甲基)丙烯酸酯;苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基吡啶、乙烯基己內酯、α-甲基苯乙烯、2,4-二苯基-1-丁烯、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、醋酸乙烯酯等之乙烯基單體;等。
在以聚合物(1)作為聚合溶劑,於此聚合物(1)中使特定單體進行聚合而合成聚合物(2)時,若所生成之聚合物(2)之分子量變得過大,則有所得顏料分散劑組成物之黏度變得過高、容易固化的情形。又,亦有聚合速度過快,低分子量之單體優先地聚合,巨單體容易殘存的情形。於此,若將α-甲基苯乙烯使用為其他單體,由於可適度抑制而控制聚合性,故較佳。
於聚合物(2)之聚合時,較佳係使用鏈轉移劑。藉由使用鏈轉移劑,可控制聚合反應,可抑制所生成之聚合物(2)之分子量過度增大的情形。
作為鏈轉移劑,可使用習知公知之鏈轉移劑。作為鏈轉移劑,可舉例如羥乙基硫醇、辛基硫醇、十二烷基硫醇、硬脂基硫醇、硫甘油等硫醇系化合物;溴甲基丙烯酸、溴甲基丙烯酸乙酯、苄基甲基丙烯酸乙酯等之α取代丙烯酸酯化合物;碘三氯甲烷、碘等之鹵化合物;S,S-二苄基三硫碳酸酯、甲基氰基異丙基三硫碳酸酯等之三硫碳酸酯;2-氰基丙基二硫苯甲酸酯等之硫酯;等。其中,較佳係臭氣弱、沸點高的碘、十二烷硫醇及硫甘油。
藉由於聚合物(2)之聚合時使用鏈轉移劑,可使由鏈轉移劑衍生之構成單位(4)含於聚合物(2)中。聚合物(2)中之構成單位(4)的含量係以構成單位(1)、構成單位(2)及構成單位(3)之合計為基準,較佳為5質量%以下、更佳為0.5~3質量%、特佳為1~2.5質量%。若聚合物(2)中之由鏈轉移劑衍生之構成單位(4)的含量過多,則有聚合物(2)之分子量變得過小之情形。又,有容易發生臭氣或著色之情形。
聚合物成分(聚合物(2))之數量平均分子量為5,000~20,000、較佳為7,000~15,000。聚合物(2)之數量平均分子量若未滿5,000,有顏料之分散穩定性不足之情形。另一方面,若聚合物(2)之數量平均分子量超過20,000,則有顏料分散劑組成物或顏料分散液之黏度變得過高、處理性降低之情形。聚合物(2)之數量平均分子量係藉由凝膠滲透層析法(GPC)所測定之聚苯乙烯換算的值。又,顏料分散劑組成物中之聚合物成分(聚合物(2))之含量較佳為30~70質量%、更佳為40~70質量%。
<顏料分散劑組成物之製造方法>
本發明之顏料分散劑組成物之製造方法的一實施形態,係製造沸點250℃以下之有機化合物之含量為1質量%以下、較佳係實質上不含有上述顏料分散劑組成物的方法,其具有:以聚二醇成分(聚合物(1))作為聚合溶劑,將含有巨單體及含官能基乙烯系單體的單體成分,於自由基產生劑之存在下,以50℃以上之溫度進行聚合之步驟(聚合步驟)。
聚合步驟中,係以聚合物(1)為聚合溶劑,將含有巨單體及含官能基乙烯系單體之單體成分進行聚合。藉由將單體成分進行聚合,形成聚合物成分(聚合物(2)),可獲得含有聚合物(1)及聚合物(2)、沸點250℃以下之有機化合物含量為1質量%以下、目的之顏料分散劑組成物。作為單體成分,視需要可使用其他單體或鏈轉移劑。又,含有作為聚合溶劑之聚合物(1)、與單體成分的聚合反應系統呈液狀。
作為自由基產生劑,可使用偶氮雙異丁腈等偶氮系自由基產生劑;過氧化苯甲醯等之過氧化物等。將含有聚合物(1)、單體成分及自由基產生劑之反應溶液,加溫至自由基產生劑之分解溫度以上之溫度、且可容易攪拌反應溶液之溫度、具體而言為50℃以上,進行聚合。若聚合時之溫度未滿50℃,由於自由基產生劑之分解速度變慢,故所得聚合物成分(聚合物(2))之分子量變得過大,且單體成分容易殘存。又,有反應溶液之黏度過高、不易攪拌之情形。聚合時之溫度較佳係設為60~100℃。
反應溶液中之單體成分的含量較佳係設為30~70質量%、更佳係設為40~70質量%。藉由將反應溶液中之單體成分之含量設為上述範圍,可有效率地輕易攪拌反應溶液,並可減低殘存之單體成分量。
所得顏料分散劑組成物中可能含有的成分中,殘存單體之一部分相當於沸點250℃以下之有機化合物。本實施形態之顏料分散劑組成物之製造方法中,係使聚合反應充分進行,控制成使殘存單體等之沸點250℃以下之有機化合物不殘存。例如,可藉由氣體層析法(GC)等一邊監測反應溶液中之殘存單體量、一邊進行聚合反應。藉此,可極力減低沸點250℃以下之有機化合物之含量,獲得目的之顏料分散劑組成物。又,在聚合物(1)及聚合物(2)為水溶性聚合物時,亦可以水稀釋顏料分散劑組成物。藉此,可作成實質上不含有沸點250℃以下之有機化合物、環境友善之水性之顏料分散劑組成物。
本實施形態之顏料分散劑組成物,可作為用於製造例如塗料、水性噴墨油墨等之油墨、凹版印刷油墨、塗佈劑等各種製品的顏料分散劑。其中,由於實質上不含有揮發性成分,故本實施形態之顏料分散劑組成物適合作為用於製造紫外線硬化型油墨或電子束硬化型油墨等之全部成分成為塗膜成分的活性能量射線硬化型油墨的顏料分散劑。尤其可使顏料微分散,且保存穩定性亦高,故本實施形態之顏料分散劑組成物適合作為用於製造活性能量射線硬化型噴墨油墨的顏料分散劑。
<顏料分散液>
本發明之一實施形態之顏料分散液,係用於製造活性能量射線硬化型噴墨油墨的顏料分散液,其含有上述顏料分散劑組成物、顏料及光聚合性單體。
作為顏料,若以色指數(C. I.)編號表示,可舉例如C. I.色素黃12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、94、95、97、109、110、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、175、180、181、185、191、C. I.色素橙16、36、43、51、55、59、61、64、71、73、C. I.色素紅4、5、9、23、48、49、52、53、57、97、112、122、123、144、146、147、149、150、166、168、170、176、177、180、184、185、192、202、207、214、215、216、217、220、221、223、224、226、227、228、238、240、242、254、255、264、269、272、C. I.色素紫19、23、29、30、37、40、50、C. I.色素藍15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64、C. I.色素綠7、36、58、C. I.色素黑7、C. I.色素白6等。
其中,由發色性、分散性及耐候性等觀點而言,以C. I.色素黃74、83、109、128、139、150、151、154、155、180、181、185等黃色顏料;C. I.色素紅122、170、176、177、185、269、C. I.色素紫19、23等紅色顏料;C. I.色素藍15:3、15:4、15:6等藍色顏料;C. I.色素黑7等黑色顏料、C. I.色素白6等白色顏料適合作為噴墨油墨用之顏料。
顏料可為未處理之顏料,亦可為於其表面導入了官能基之自分散性顏料,亦可為藉由偶合劑或活性劑等表面處理劑或聚合物對其表面進行了處理、或經膠囊化的處理顏料。又,除了需要隱蔽力之情況以外,較佳為有機系之微粒子顏料。再者,在記錄高精細且透明性良好之影像的情況,較佳係使用藉由鹽磨等之濕式粉碎或乾式粉碎經細微化的顏料。考慮到避免印刷時之噴嘴堵塞等,較佳係使用去除粒徑超過1.0μm之大粒子、平均粒徑為0.2μm以下、若為無機顏料則係平均粒徑為0.4μm以下的顏料。
作為光聚合性單體,可使用單官能單體、多官能單體、光硬化性寡聚物、光硬化性聚合物等之硬化成分。作為單官能單體,可舉例(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸三甲基環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸異𦯉酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基甲酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單甲基醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸乙烯氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、酞酸酐與(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯之加成物、丙烯醯基啉等之自由基聚合性單體。
作為多官能單體及光硬化性寡聚物,可舉例如新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(n=2以上)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(n=2以上)二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇(n=2以上)二(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基二乙氧基苯基)丙烷、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、雙(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)-羥乙基-三聚異氰酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、參(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)三聚異氰酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、使雙酚A型二環氧基與(甲基)丙烯酸反應的環氧基二(甲基)丙烯酸酯等之環氧基聚(甲基)丙烯酸酯、對1,6-六亞甲基二異氰酸酯之三聚物使(甲基)丙烯酸2-羥乙酯反應的胺基甲酸乙酯三(甲基)丙烯酸酯、使異佛爾酮二異氰酸酯與(甲基)丙烯酸2-羥丙基酯反應的胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、使異佛爾酮二異氰酸酯與季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯反應的胺基甲酸乙酯六(甲基)丙烯酸酯、使二環己基二異氰酸酯與(甲基)丙烯酸2-羥乙酯反應的胺基甲酸乙酯二(甲基)丙烯酸酯、對二環己基二異氰酸酯與聚(n=6~15)四亞甲二醇的胺基甲酸乙酯化反應物使(甲基)丙烯酸2-羥乙酯反應的胺基甲酸乙酯二(甲基)丙烯酸酯等之胺基甲酸乙酯聚(甲基)丙烯酸酯、使三羥甲基乙烷與琥珀酸及(甲基)丙烯酸反應的聚酯(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷與琥珀酸、乙二醇及(甲基)丙烯酸反應的聚酯(甲基)丙烯酸酯等之聚酯聚(甲基)丙烯酸等。
作為光硬化性聚合物,可舉例如於聚(甲基)丙烯酸酯、聚胺基甲酸酯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚環氧樹脂等之聚合物的末端或側鏈,導入了複數個屬於自由基聚合性基之 (甲基)丙烯醯氧基的聚合物等。再者,亦可使用具有羧基等、而具有鹼顯影性的光硬化性聚合物。
顏料分散劑液中之顏料的含量,於有機顏料的情況較佳為1~30質量%、更佳為10~25質量%。又,於無機顏料的情況,較佳為5~70質量%、更佳為30~50質量%。顏料分散液中,相對於顏料100質量份,聚合物成分(聚合物(2))之含量較佳為5~100質量份、更佳為7.5~50質量份。聚合物(2)之含量若相對於顏料100質量份為未滿5質量份,則有顏料之分散穩定性不足的情形。另一方面,聚合物(2)之含量若相對於顏料100質量份為超過100質量份,則有黏度容易過度上升,且噴墨油墨之吐出性容易降低,而使所形成之塗膜之物性或耐久性降低的情形。
本實施形態之顏料分散液可藉習知公知之方法製造。例如,藉由將含有顏料、顏料分散劑組成物、及光聚合性單體之混合物置入顏料振盪器、球磨機、磨碎機、砂磨機、橫型媒體磨機、膠體磨機、輥磨機等,使顏料微分散,則可調製顏料分散液。又,較佳係使用離心機或過濾器去除粗大粒子。視需要亦可添加其他添加劑。
顏料分散液之黏度可考慮顏料之性質、所欲製造之活性能量射線硬化型噴墨油墨之黏度等而適當調整。具體而言,於使用了有機顏料的情況,顏料分散液之黏度較佳為2~50mPa‧s。又,於使用了無機顏料的情況,顏料分散液之黏度較佳為5~100mPa‧s。
<活性能量射線硬化型噴墨油墨>
本發明之一實施形態之活性能量射線硬化型噴墨油墨(以下亦簡稱為「油墨」)係含有上述顏料分散液及光聚合起始劑。
作為光聚合起始劑,可舉例如安息香、安息香單甲基醚、安息香異丙基醚、乙偶姻、苄基、二苯基酮、對甲氧基二苯基酮、二乙氧基苯乙酮、苄基二甲基縮酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、甲基苯基乙醛酸、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮等之羰化合物;單硫化四甲胺硫甲醯基、二硫化四甲胺硫甲醯基等之硫化合物;2,4,6-三甲基苄甲醯二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯苯基乙氧基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯)-苯基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦等之磷酸化合物;2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)丁酮-1;莰醌等。配合所照射之光的波長選擇光聚合起始劑之種類即可。
油墨中,可進一步含有顏料分散液及光聚合起始劑以外的成分(其他添加劑)。作為其他添加劑,可舉例如氮氧自由基化合物等之光穩定劑、受阻酚等之抗氧化劑、染料、螢光增白劑、均平劑、消泡劑、滑劑、增黏劑、抗靜電劑、界面活性劑、矽烷偶合劑、抗氧化劑、抗黃變劑、發藍劑、紅外線吸收劑、接黏促進劑、防污劑、撥水劑、硬化性觸媒、二氧化矽等之無機填充材、金屬微粒子等。其中,較佳係不使用沸點250℃以下之有機化合物作為其他添加劑。
[實施例]
以下根據實施例具體說明本發明,但本發明並不限定於此等實施例。又,在未特別限定之前提下,實施例、比較例中之「份」及「%」為質量基準。
<顏料分散劑組成物之製造>
(實施例1)
(a)巨單體之合成
於反應容器中,裝入單末端胺基化聚丙二醇聚乙二醇(PPG/PEG)單甲基醚共聚合體(商品名「JEFFAMINE M2005」,HUNTSMAN公司製,胺價(實測值)28.05mgKOH/g)(M2005)100份(0.05mol)。將甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯(商品名「Karenz MOI」,昭和電工公司製)(MOI)7.76份(0.05mol)於水冷下、歷時30分鐘滴下至反應容器內。滴下後,採集反應液之一部分,藉由紅外分光法(IR)確認來自MOI之異氰酸酯基幾乎完全消失、生成了尿素鍵結。藉此,確認到生成了一般式(1)所示之巨單體MA-1。藉由以四氫呋喃(THF)作為展開溶媒之凝膠滲透層析法(GPC)進行測定,巨單體MA-1之聚苯乙烯換算之數量平均分子量(Mn)為3,500、分散度(PDI=Mw(重量平均量)/Mn(數量平均分子量))為1.19。又,藉由使用0.1mol/L 2-丙醇性鹽酸溶液的電位差自動滴定裝置,並無法測定巨單體MA-1之胺價。
(b) 顏料分散劑(聚合物(2))之合成
於上述反應容器中,添加聚丙二醇聚乙二醇單丁基醚共聚合體(商品名「UNILUBE 50MB-11」,日油公司製,羥基價56.1mgKOH/g,由羥基價算出之分子量1,000)(50MB-11)139.6份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)20.0份、甲基丙烯酸(MAA)10.0份及1-硫甘油(TGL)1.5份。一邊進行氮氣吹泡、加溫至70℃後,添加2,2’-偶氮雙(異丁酸二甲酯)(商品名「V-601」,富士軟片和光純藥公司製)(V-601)0.2份進行4小時聚合。進一步添加0.1份之V-601,以70℃進行4小時聚合而形成屬於顏料分散劑之聚合物(2),得到顏料分散劑(聚合物(2)之含量為50%的顏料分散劑組成物COV-1。所形成之聚合物(2)之Mn為13,500、PDI為2.10。藉由頂空氣體層析質量分析法(HS-GCMS)所定量之殘存單體(MMA、MAA)的含量均未滿0.2%,其他之沸點250℃以下之有機化合物含量為未滿0.1%。殘存單體係藉由與塗料中之揮發性有機化合物測定相關之ISO17895的測定方法進行定量。藉由使用0.1mol/L乙醇性氫氧化鉀溶液的中和滴定所測定的聚合物(2)之酸價為46.5mgKOH/g。
(實施例2~5)
除了設為表1所示之配方以外,與上述實施例1同樣地獲得顏料分散劑組成物COV-2~5。針對所有顏料分散劑組成物,亦確認到沸點250℃以下之有機化合物含量為1質量%以下。表1中之簡稱之意義如下。
‧MB-38:聚丙二醇單丁基醚,商品名「UNILUBE MB-38」,日油公司製
‧DMPEG:聚乙二醇二甲基醚
‧STE:聚丙二醇聚乙二醇單硬脂基醚,商品名「BLAUNON SA-30/70 2000R」,青木油脂公司製
‧50MB-72:聚丙二醇聚乙二醇單丁基醚,商品名「UNILUBE 50-MB-72」,日油公司製
‧M41:單末端胺基化聚丙二醇聚乙二醇單甲基醚共聚合體,商品名「GenaminM41/2000」,Clariant公司製
‧BzMA:甲基丙烯酸苄酯
‧CHMA:甲基丙烯酸環己酯
‧HOMS:2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯
‧PAMA:1-甲基丙烯醯氧基乙基酞酸酯
‧TMA:苯偏三酸酐與甲基丙烯酸2-羥乙酯的加成反應物
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | |||
顏料分散劑組成物 | COV-1 | COV-2 | COV-3 | COV-4 | COV-5 | ||
溶劑 | 名稱 | 50MB-11 | MB-38 | DMPEG | STE | 50MB-72 | |
組成 | PPG/PEG 單丁基醚 | PPG 單丁基醚 | PEG 二甲基醚 | PPG/PEG 單硬脂基醚 | PPG/PEG 單丁基醚 | ||
分子量 | 1,000 | 1,900 | 2,000 | 2,000 | 3,000 | ||
量(份) | 139.6 | 159 | 152.6 | 201 | 147 | ||
巨 單 體 | 名稱 | MA-1 | MA-1 | MA-2 | MA-2 | M-3 | |
單末端胺基 化PPG/PEG 共聚合體 | 名稱 | M2005 | M2005 | M41 | M41 | M3085 | |
量(份) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
組成 | PPG/PEG | PPG/PEG | PPG/PEG | PPG/PEG | PPG/PEG | ||
組成比 (莫耳比) | 29/6 | 29/6 | 1/4 | 1/4 | 8/58 | ||
MOI(份) | 7.76 | 7.76 | 7.82 | 7.82 | 5.17 | ||
Mn | 3,500 | 3,500 | 3,300 | 3,300 | 3,900 | ||
PDI | 1.19 | 1.19 | 1.16 | 1.16 | 1.17 | ||
主 鏈 | 其他單體 (份) | MMA | 20 | 20 | 10 | ||
BzMA | 15 | 15 | |||||
CHMA | 40 | ||||||
含羧基乙烯 系單體(份) | MAA | 10 | 34.4 | ||||
HOMS | 23 | ||||||
PAMA | 50 | ||||||
TMA | 15 | ||||||
組成 | MMA/MAA | BzMA/MAA | MMA/HOMS | CHMA/PAMA | MMA/BzMA /TMA | ||
組成比(質量比) | 66.7/33.3 | 30.3/69.7 | 46.5/53.6 | 41.8/58.2 | 25.0/37.5 /37.5 | ||
TGL(份) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 3 | 1.5 | ||
V-601(份) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | ||
全 體 | 組成 | M2005/MOI /MMA/MAA | M2005/MOI /BzMA/MAA | M41/MOI/ MMA/HOMS | M41/MOI/ CHMA/PAMA | M3085/MOI/ MMA/BzMA /TMA | |
組成比(質量比) | 72.6/5.6 /14.5/7.3 | 63.6/5.0 /9.5/21.9 | 66.3/5.2 /13.3/15.2 | 50.6/3.9 /20.2/25.3 | 68.9/3.6/6.9 /10.3/10.3 | ||
主鏈/巨單體(質量比) | 21.8/78.2 | 31.4/68.6 | 33.7/66.3 | 45.5/54.5 | 27.5/7.5 | ||
Mn | 13,500 | 12,900 | 14,600 | 17,500 | 15,800 | ||
PDI | 2.10 | 2.08 | 1.93 | 1.98 | 2.13 | ||
酸價(mgKOH/g) | 46.5 | 142.7 | 37 | 51 | 17.9 | ||
顏料分散劑之含量(%) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
(比較例1及2)
除了設為表2所示之配方以外,與上述實施例1同樣地獲得顏料分散劑組成物H-1及H-2。針對所有顏料分散劑組成物,亦確認到沸點250℃以下之有機化合物含量為1 %以下。表2中之簡稱之意義如下。
‧DMFDG:二丙二醇醚二甲基醚,日本乳化劑公司製
[表2]
比較例1 | 比較例2 | |||
顏料分散劑組成物 | H-1 | H-2 | ||
溶劑 | 名稱 | DMFDG | 50MB-11 | |
組成 | 二丙二醇二 甲基醚 | PPG/PEG 單丁基醚 | ||
分子量 | 162.2 | 1,000 | ||
量(份) | 139.6 | 256.1 | ||
巨單體 | 名稱 | MA-1 | MA-1 | |
單末端胺基化 PPG/PEG 共聚合體 | 名稱 | M2005 | M2005 | |
量(份) | 100 | 100 | ||
組成 | PPG/PEG | PPG/PEG | ||
組成比 (莫耳比) | 29/6 | 29/6 | ||
MOI(份) | 7.76 | 7.76 | ||
Mn | 3,500 | 3,500 | ||
PDI | 1.19 | 1.2 | ||
主鏈 | 其他單體(份) | MMA | 20 | 100 |
含羧基乙烯 系單體(份) | MAA | 10 | 45 | |
組成 | MMA/MAA | MMA/MAA | ||
組成比(質量比) | 66.7/33.3 | 69.0/31.0 | ||
TGL(份) | 1.5 | 3 | ||
V-601(份) | 0.3 | 0.3 | ||
全體 | 組成 | M2005/MOI /MMA/MAA | M2005/MOI /MMA/MAA | |
組成比(質量比) | 72.6/5.6 /14.5/7.3 | 39.5/3.1 /39.6/17.8 | ||
主鏈/巨單體(質量比) | 21.8/78.2 | 57.4/42.6 | ||
Mn | 13,100 | 14,900 | ||
PDI | 1.95 | 1.97 | ||
酸價(mgKOH/g) | 46.3 | 115.8 | ||
顏料分散劑之含量(%) | 50 | 50 |
(實施例6)
與上述實施例1同樣地合成巨單體MA-1。接著,於反應容器中添加159.6份50MB-11、MMA15.0份、甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯(DMAEMA)35.0份及α-甲基苯乙烯(αMS)1.5份。一邊進行氮氣吹泡、一邊加溫至70℃後,添加0.2份V-601進行4小時聚合。進一步添加0.1份V-601,以70℃進行4小時聚合形成屬於顏料分散劑之聚合物(2),獲得顏料分散劑(聚合物(2))之含量為50%的顏料分散劑組成物COV-6。所形成之聚合物(2)之Mn為9,500、PDI為1.91、胺價為78.4mgKOH/g。又,確認到沸點250℃以下之有機化合物含量為1%以下。
(實施例7)
(a)巨單體之合成
於反應容器中,裝入100份(0.05mol)M2005。添加經加溫熔融之聚乙二醇單月桂基醚(商品名「BLAUNON EL-1530」,青木油脂公司製,分子量約1,500)(EL1530)148.3份並攪拌均勻化後,冷卻至室溫。將MOI 7.76份(0.05mol)於水冷下、歷時30分鐘滴下至反應容器內。滴下後,採集反應液之一部分,藉由IR確認來自MOI之異氰酸酯基幾乎完全消失、生成了尿素鍵結。藉此,確認到生成了一般式(1)所示之巨單體MA-4。巨單體MA-4之Mn為3,300、PDI為1.15,無法測定其胺價。
(b) 顏料分散劑(聚合物(2))之合成
於上述反應容器中,添加MMA 15.0份、DEAEMA 35.0份及αMS 1.5份。一邊進行氮氣吹泡、一邊加溫至70℃後,添加0.2份V-601進行4小時聚合。進一步添加0.1份V-601,以70℃進行4小時聚合形成屬於顏料分散劑之聚合物(2),獲得顏料分散劑(聚合物(2))之含量為50%的顏料分散劑組成物COV-7。所形成之聚合物(2)之Mn為8,700、PDI為1.88、胺價為49.0mgKOH/g。又,確認到沸點250℃以下之有機化合物含量為1%以下。
(實施例8~10)
除了設為表3所示之配方以外,與上述實施例6同樣地獲得顏料分散劑組成物COV-8~10。針對所有顏料分散劑組成物,亦確認到沸點250℃以下之有機化合物含量為1%以下。表3中之簡稱之意義如下。
‧MB-370:聚丙二醇單丁基醚,商品名「UNILUBE MB-370」,日油公司製
‧D-1200:聚丙二醇,商品名「UNIOL D-1200」,日油公司製
‧50MB-26:聚丙二醇聚乙二醇單丁基醚,商品名「UNILUBE 50MB-26」,日油公司製
‧EHMA:甲基丙烯酸2-乙基己酯
‧2-VP:2-乙烯基吡啶
‧4-VP:4-乙烯基吡啶
‧1-VI:1-乙烯基咪唑
[表3]
實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 實施例9 | 實施例10 | |||
顏料分散劑組成物 | COV-6 | COV-7 | COV-8 | COV-9 | COV-10 | ||
溶 劑 | 名稱 | 50MB-11 | EL1530 | MB-370 | D-1200 | 50MB0-26 | |
組成 | PPG/PEG 單丁基醚 | PEG 單月桂基醚 | PPG 單丁基醚 | PPG | PPG/PEG 單丁基醚 | ||
分子量 | 1,000 | 1,500 | 2,300 | 1,200 | 2,000 | ||
量(份) | 159.6 | 148.3 | 145.1 | 137.6 | 196 | ||
巨 單 體 | 名稱 | MA-1 | MA-4 | MA-2 | MA-2 | MA-3 | |
單末端 胺基化 PPG/PEG 共聚合體 | 名稱 | M2005 | M2005 | M41 | M41 | M3085 | |
量(份) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
組成 | PPG/PEG | PPG/PEG | PPG/PEG | PPG/PEG | PPG/PEG | ||
組成比 (莫耳比) | 29/6 | 29/6 | 1/4 | 1/4 | 8/58 | ||
MOI(份) | 7.76 | 7.76 | 7.82 | 7.82 | 5.17 | ||
Mn | 3,500 | 3,300 | 3,300 | 3,300 | 3,900 | ||
PDI | 1.19 | 1.15 | 1.16 | 1.16 | 1.17 | ||
主 鏈 | 其他 單體(份) | MMA | 15 | 15 | 30 | ||
BzMA | 20 | ||||||
EHMA | 16 | 34 | |||||
αMS | 1.5 | 1.5 | 2 | 1.5 | 1.5 | ||
含胺基 乙烯系 單體(份) | DMAEMA | 35 | |||||
DEAEMA | 24 | ||||||
2-VP | 15 | ||||||
4-VP | 12 | ||||||
1-VI | 24 | ||||||
組成 | MMA/DMAEMA /αMS | MMA/DEAEMA /αMS | BzMA/2-VP /αMS | EHMA/4-VP /αMS | MMA/EHMA /1-VP/αMS | ||
組成比(質量比) | 29.1/68.0 /2.9 | 37.0/59.3 /3.7 | 74.6/22.4 /3.0 | 54.2/40.7 /5.1 | 33.1/37.6 /26.5/2.8 | ||
V-601(份) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | ||
全 體 | 組成 | M2005/MOI /MMA/DMAEA /αMS | M2005/MOI /MMA/DMAEMA /αMS | M41/MOI /BzMA/2-VP /αMS | M41/MOI /EHMA/4-VP /αMS | M3085/MOI /MMA/EHMA /1-VI/αMS | |
組成比(質量比) | 62.8/4.9 /9.4/22.0 /0.9 | 67.5/5.2 /10.1/16.2 /1.0 | 57.2/4.5 /28.6/8.6 /1.1 | 72.8/5.7 /11.7/8.7 /1.1 | 51.1/2.6 /15.3/17.4 /12.2/1.3 | ||
主鏈/巨單體 | 32.3/67.7 | 27.3/72.7 | 38.3/61.7 | 21.5/78.5 | 46.3/53.7 | ||
Mn | 9,500 | 8,700 | 15,500 | 11,500 | 18,200 | ||
PDI | 1.91 | 1.88 | 1.95 | 1.76 | 2.01 | ||
胺價(mgKOH/g) | 78.4 | 49 | 45.8 | 57.6 | 72.6 | ||
顏料分散劑之含量(%) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
(比較例3及4)
除了設為表4所示之配方以外,與上述實施例6同樣地獲得顏料分散劑組成物H-3及H-4。針對所有顏料分散劑組成物,亦確認到沸點250℃以下之有機化合物含量為1%以下。表4中之簡稱之意義如下。
‧M600:單末端胺基化聚丙二醇聚乙二醇單甲基醚共聚合體,商品名「JEFFAMINE M600」,HUNTSMAN公司製
[表4]
比較例3 | 比較例4 | |||
顏料分散劑組成物 | H-3 | H-4 | ||
溶劑 | 名稱 | 50MB-11 | 50MB-26 | |
組成 | PPG/PEG單丁基醚 | PPG/PEG單丁基醚 | ||
分子量 | 1,000 | 2,000 | ||
量(份) | 194.6 | 172.7 | ||
巨單體 | 名稱 | MA-1 | MA-5 | |
單末端胺基化 PPG/PEG 共聚合體 | 名稱 | M2005 | M600 | |
量(份) | 100 | 100 | ||
組成 | PPG/PEG | PPG/PEG | ||
組成比 (莫耳比) | 29/6 | 9/1 | ||
MOI(份) | 7.76 | 25.86 | ||
Mn | 3,500 | 700 | ||
PDI | 1.19 | 1.04 | ||
主鏈 | 其他單體(份) | BzMA | 80 | 20 |
αMS | 1.5 | 1.5 | ||
含胺基乙烯 系單體(份) | DMAEMA | 5 | - | |
4-VP | - | 25 | ||
組成 | BzMA/DMAEMA | BzMA/4-VP | ||
組成比(質量比) | 94.1/5.9 | 44.4/55.6 | ||
V-601(份) | 0.3 | 0.3 | ||
全體 | 組成 | M2005/MOI/BzMA /DMAEMA/αMS | M600/MOI/BzMA /4-VP/αMS | |
組成比(質量比) | 51.5/4.0/41.2 /2.6/0.8 | 58.0/15.0/11.6 /14.5/0.9 | ||
主鏈/巨單體 | 44.5/55.5 | 27.0/73.0 | ||
Mn | 24,100 | 8,200 | ||
PDI | 2.23 | 1.79 | ||
胺價(mgKOH/g) | 9.2 | 77.2 | ||
顏料分散劑之含量(%) | 50 | 50 |
<紫外線硬化型噴墨油墨用之顏料分散液>
(實施例11~15、比較例5及6)
(a) 顏料分散液之製造
調配表5所示種類及量(份)之各成分,使用分散機攪拌2小時。確認到顏料塊消失後,使用橫型媒體分散機進行分散處理,調製各色(黃(Y)色、洋紅(M)色、靛(C)色、黑(Bk)色及白(W)色之顏料分散液。表5中,「增效劑1」、「增效劑2」及「增效劑3」係下式(I)~(III)所分別表示之具有鹼性基的色素衍生物。又,表5中簡稱之意義如以下。
‧PY-150:商品名「Leva Crin Yellow」,LANXESS公司製
‧PR-122:大日精化工業公司製
‧PB-15:4:大日精化工業公司製
‧碳黑:MB-1000,三菱化學公司製
‧氧化鈦:商品名「JR-405」,TAYCA公司製
‧BzA:丙烯酸苄酯
‧IBXA:丙烯酸異𦯉酯
‧PEA:丙烯酸2-苯基乙酯
‧TBCHA:丙烯酸4-三丁基環己酯
[表5] (單位:份)
實施例11 | 實施例12 | 實施例13 | 實施例14 | 實施例15 | 比較例5 | 比較例6 | |
Y色顏料 分散液-1 | M色顏料 分散液-1 | C色顏料 分散液-1 | Bk色顏料 分散液-1 | W色顏料 分散液-1 | M色顏料 分散液-2 | C色顏料 分散液-2 | |
PY-150 | 18 | ||||||
PR-122 | 18 | 18 | |||||
PB-15:4 | 18 | 18 | |||||
碳黑 | 19 | ||||||
氧化鈦 | 50 | ||||||
COV-1 | 12 | ||||||
COV-2 | 12 | ||||||
COV-3 | 12 | ||||||
COV-4 | 12 | ||||||
COV-5 | 5 | ||||||
H-1 | 12 | ||||||
H-2 | 12 | ||||||
增效劑1 | 2 | ||||||
增效劑2 | 2 | 2 | |||||
增效劑3 | 2 | 1 | 2 | ||||
BzA | 68 | 68 | |||||
IBXA | 68 | 68 | |||||
PEA | 68 | 45 | |||||
TBCHA | 68 | ||||||
合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
(b)顏料分散液之評價
測定顏料分散液中之顏料之初期粒徑、及顏料分散液之初期黏度。又,將顏料分散液以70℃保存1週,測定保存後之顏料粒徑、及顏料分散液之黏度。結果示於表6。顏料之粒徑係使用動態光散射式之粒徑分佈測定裝置(商品名「SZ-100」,堀場製作所公司製)所測定的中徑(D
50)。
[表6]
實施例11 | 實施例12 | 實施例13 | 實施例14 | 實施例15 | 比較例5 | 比較例6 | |
Y色顏料 分散液-1 | M色顏料 分散液-1 | C色顏料 分散液-1 | Bk色顏料 分散液-1 | W色顏料 分散液-1 | M色顏料 分散液-2 | C色顏料 分散液-2 | |
初期粒徑 (nm) | 102 | 105 | 101 | 105 | 234 | 106 | 104 |
保存後粒徑 (nm) | 103 | 104 | 102 | 103 | 231 | 106 | 235 |
初期黏度 (mPa‧s) | 43.6 | 45.5 | 44.1 | 47.6 | 41.9 | 25.8 | 44.8 |
保存後黏度 (mPa‧s) | 43.4 | 44.9 | 43.7 | 47.5 | 41.8 | 25.7 | 78.4 |
將實施例15調製之W色顏料分散液-1置入經遮光之玻璃瓶,於設定為60℃之恆溫槽內保存1個月。保存後之顏料分散液中之顏料粒徑為237nm,保存後之顏料分散液之黏度為42.1mPa‧s。藉此,可知物性幾乎未因保存而變化、維持高度之分散穩定性。又,於保存後之顏料分散液中幾乎未確認到上清液。尚且,雖確認到些微之略黏稠之沉澱物,但經振盪後即恢復至原有顏料分散液之狀態。振盪後之顏料分散液中之顏料粒徑為240nm。由以上可知,顏料粒徑雖因沉澱而稍變大,但沉澱物容易再分散、恢復至良好的分散狀態。
(實施例16~20、比較例7及8)
(a) 顏料分散液之調製
除了使用表7所示種類及量(份)之各成分以外,與上述實施例11~15、比較例5及6同樣調製各色之顏料分散液。表7中,「增效劑4」、「增效劑5」及「增效劑6」係下式(IV)~(VI)所分別表示之具有酸性基的色素衍生物。
[表7] (單位:份)
實施例16 | 實施例17 | 實施例18 | 實施例19 | 實施例20 | 比較例7 | 比較例8 | |
Y色顏料 分散液-2 | M色顏料 分散液-3 | C色顏料 分散液-3 | Bk色顏料 分散液-2 | W色顏料 分散液-2 | Y色顏料 分散液-3 | W色顏料 分散液-3 | |
PY-150 | 18 | ||||||
PR-122 | 18 | 18 | |||||
PB-15:4 | 18 | ||||||
碳黑 | 19 | ||||||
氧化鈦 | 50 | 50 | |||||
COV-6 | 12 | ||||||
COV-7 | 12 | ||||||
COV-8 | 12 | ||||||
COV-9 | 12 | ||||||
COV-10 | 5 | ||||||
H-3 | 12 | ||||||
H-4 | 5 | ||||||
增效劑4 | 2 | ||||||
增效劑5 | 2 | 2 | |||||
增效劑6 | 2 | 1 | 2 | ||||
BzA | 68 | 68 | |||||
IBXA | 68 | ||||||
PEA | 68 | 45 | 45 | ||||
TBCHA | 68 | ||||||
合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
(b)顏料分散液之評價
測定顏料分散液中之顏料之初期粒徑、及顏料分散液之初期黏度。又,將顏料分散液以70℃保存1週,測定保存後之顏料粒徑、及顏料分散液之黏度。結果示於表8。
[表8]
實施例16 | 實施例17 | 實施例18 | 實施例19 | 實施例20 | 比較例7 | 比較例8 | |
Y色顏料 分散液-2 | M色顏料 分散液-3 | C色顏料 分散液-3 | Bk色顏料 分散液-2 | W色顏料 分散液-2 | Y色顏料 分散液-3 | W色顏料 分散液-3 | |
初期粒徑 (nm) | 100 | 104 | 103 | 108 | 237 | 102 | 250 |
保存後粒徑 (nm) | 100 | 105 | 104 | 104 | 238 | 250 | 303 |
初期黏度 (mPa‧s) | 42.1 | 44.2 | 45.6 | 46.4 | 46.8 | 42.8 | 56.7 |
保存後黏度 (mPa‧s) | 41.8 | 44.3 | 45.4 | 46.5 | 47.0 | 86.3 | 96.4 |
<紫外線硬化型噴墨油墨>
(實施例21~25、比較例9)
調配表9所示種類及量(份)之各成分,使用分散器充分攪拌。藉由孔尺寸10μm及5μm之膜過濾器依序進行過濾,得到紫外線硬化型噴墨油墨。表9中,「Lucirin TPO」、「Irgacure 819」及「Irgacure 127」均為BASF公司製之光聚合起始劑之商品名。任一油墨均未凝膠化、亦未產生沉澱物。
[表9] (單位:份)
實施例21 | 實施例22 | 實施例23 | 實施例24 | 實施例25 | 比較例9 | |
Y色顏料 油墨-1 | M色顏料 油墨-1 | C色顏料 油墨-1 | Bk色顏料 油墨-1 | W色顏料 油墨-1 | M色顏料 油墨-2 | |
Y色顏料 分散液-1 | 25 | |||||
M色顏料 分散液-1 | 25 | |||||
C色顏料 分散液-1 | 25 | |||||
Bk色顏料 分散液-1 | 25 | |||||
W色顏料 分散液-1 | 30 | |||||
M色顏料 分散液-2 | 25 | |||||
BzA | 67 | |||||
IBXA | 67 | 67 | ||||
PEA | 67 | 62 | ||||
TBCHA | 67 | |||||
Lucirin TPO | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Irgacure 819 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Irgacure 127 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
顏料含量(%) | 5 | 5 | 5 | 5 | 15 | 5 |
(實施例26~30)
除了使用表10所示種類及量(份)之各成分以外,與上述實施例21~25、比較例9同樣進行獲得紫外線硬化型噴墨油墨。所有油墨均未凝膠化、亦未產生沉澱物。
[表10] (單位:份)
實施例26 | 實施例27 | 實施例28 | 實施例29 | 實施例30 | |
Y色顏料 油墨-2 | M色顏料 油墨-3 | C色顏料 油墨-2 | Bk色顏料 油墨-2 | W色顏料 油墨-2 | |
Y色顏料 分散液-2 | 25 | ||||
M色顏料 分散液-3 | 25 | ||||
C色顏料 分散液-3 | 25 | ||||
Bk色顏料 分散液-2 | 25 | ||||
W色顏料 分散液-2 | 30 | ||||
BzA | 67 | ||||
IBXA | 67 | ||||
PEA | 67 | 62 | |||
TBCHA | 67 | ||||
Lucirin TPO | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Irgacure 819 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Irgacure 127 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
顏料含量(%) | 5 | 5 | 5 | 5 | 15 |
<紫外線硬化型噴墨油墨之評價>
將所調製之各油墨分別填充至油墨匣,安裝至噴墨印刷機(商品名「EB100」,KONICA MINOLTA公司製)。使用此噴墨印刷機,對聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜連續1小時進行實地印刷。其結果,所有油墨均未發生記錄頭之噴嘴堵塞,可順利進行印刷。又,完全未確認到紋路或扭曲等,吐出穩定性良好。
又,使用上述噴墨印刷機,對表面處理聚丙烯(OPP)薄膜亦進行實地印刷。然後,對印刷至PET薄膜及OPP薄膜之影像使用UV燈照射紫外線,使塗膜硬化而獲得各色之硬化影像。對各色之硬化影像充分壓貼賽璐玢膠帶(商品名「CELLOTAPE (註冊商標)」,NICHIBAN公司製)後剝離。以目視觀察影像之剝離程度,依以下所示之評價基準評價影像之密黏性。結果示於表11。
◎:影像完全未剝離。
○:影像稍微剝離。
△:剝離之面積小於未剝離之面積。
╳:剝離之面積大於未剝離之面積。
[表11]
(產業上之可利用性)
顏料油墨 | 密黏性 | ||
PET薄膜 | OPP薄膜 | ||
實施例21 | Y色顏料油墨-1 | ◎ | ◎ |
實施例22 | M色顏料油墨-1 | ◎ | ◎ |
實施例23 | C色顏料油墨-1 | ◎ | ◎ |
實施例24 | Bk色顏料油墨-1 | ◎ | ◎ |
實施例25 | W色顏料油墨-1 | ◎ | ◎ |
實施例26 | Y色顏料油墨-2 | ◎ | ◎ |
實施例27 | M色顏料油墨-3 | ◎ | ◎ |
實施例28 | C色顏料油墨-2 | ◎ | ◎ |
實施例29 | Bk色顏料油墨-2 | ◎ | ◎ |
實施例30 | W色顏料油墨-2 | ◎ | ◎ |
比較例9 | M色顏料油墨-2 | ╳ | △ |
本發明之顏料分散劑組成物及顏料分散液可作為用於調製考量到環境之活性能量射線硬化型噴墨油墨用之顏料分散液的材料。又,本發明之活性能量射線硬化型噴墨油墨適合作為食品包裝、電子零件包裝、標籤等之印刷用油墨。
Claims (8)
- 一種顏料分散劑組成物,係含有: 具有選自由CH 2CH 2、CH 2CH(CH 3)及CH 2CH 2CH 2CH 2所構成之群之至少一種伸烷基鏈且分子量為1,000以上且4,000以下的聚二醇成分;與 數量平均分子量為5,000~20,000之聚合物成分,其具有由下述一般式(1)所示之分子量為1,000~4,000之巨單體衍生之構成單位(1)50~80質量%、由選自由含羧基乙烯系單體及含胺基乙烯系單體所構成之群之至少一種含官能基乙烯系單體所衍生的構成單位(2)5~25質量%、及由其他單體所衍生之構成單位(3)0~45質量%; 上述聚二醇成分為選自由聚烷二醇、聚烷二醇單烷基(碳數1~18)醚及聚烷二醇二烷基(碳數1~4)醚所構成之群的至少一種; 沸點為250℃以下之有機化合物之含量為1質量%以下; (上述一般式(1)中,R表示氫原子或甲基,R 1表示CH 2CH 2或CH 2CH 2OCH 2CH 2,m+n=20~100)。
- 如請求項1之顏料分散劑組成物,其中,上述聚合物成分係以上述構成單位(1)、上述構成單位(2)及上述構成單位(3)之合計為基準,進一步含有由鏈轉移劑衍生之構成單位(4)5質量%以下。
- 如請求項2之顏料分散劑組成物,其中,上述鏈轉移劑為選自由碘、十二烷硫醇及硫甘油所構成之群之至少一種; 上述聚合物成分中之上述構成單位(4)之含量係以上述構成單位(1)、上述構成單位(2)及上述構成單位(3)之合計為基準,為0.5~3質量%。
- 如請求項1至3中任一項之顏料分散劑組成物,其中,上述含羧基乙烯系單體為選自由(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯、1-(甲基)丙烯醯氧基酞酸酯及1-(甲基)丙烯醯氧基-1,2,4-苯三羧酸酯所構成之群之至少一種; 上述含胺基乙烯系單體為選自由(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶及乙烯基咪唑所構成之群之至少一種; 上述其他單體為α-甲基苯乙烯。
- 如請求項1至3中任一項之顏料分散劑組成物,其中,上述聚二醇成分係含有環氧丙烷單位30質量%以上且於25℃下黏度為2Pa‧s以下的液體。
- 一種顏料分散劑組成物之製造方法,係請求項1至5中任一項之顏料分散劑組成物之製造方法,其具有下述步驟: 以上述聚二醇成分為聚合溶劑,將含有上述巨單體及上述含官能基乙烯系單體的單體成分,於自由基產生劑的存在下,依50℃以上之溫度進行聚合之步驟。
- 一種顏料分散液,係用於製造活性能量射線硬化型噴墨油墨者,其含有請求項1至5中任一項之顏料分散劑組成物、顏料及光聚合性單體。
- 一種活性能量射線硬化型噴墨油墨,係含有請求項7之顏料分散液及光聚合起始劑。
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