TWI394613B - 分散劑,其製造方法,暨含該分散劑之顏料分散體及墨水 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種可製造分散性、流動性、及保存穩定性優異之分散體的分散劑、其製造方法、含該分散劑之顏料分散體、以及含該分散劑之各種墨水。作為使用有該分散劑之墨水,例如可列舉彩色濾光片用墨水、感光性黑色墨水、噴墨墨水及彩色濾光片用噴墨墨水等。
已知通常於製造墨水等情形時,難以將顏料以高濃度穩定分散,對於製造步驟或產品本身將引起多種問題。
例如,含有包含微細粒子之顏料的分散體往往呈現出高黏度,不僅難以將產品自分散機中取出或運送,並且於分散性差之情形時,會於保存中產生凝膠化,而造成難以使用。進而,關於展色劑之表面,會產生光澤降低、勻染性不良等不良狀態。又,於混合使用不同種顏料之情形時,由於因凝集而導致之變色、沉降等現象,而於展色劑上呈現色不均或著色力顯著降低。
因此,通常為了良好保持分散狀態而利用分散劑。分散劑同時具有吸著於顏料之部位、及與分散媒之溶劑的親和性高之部位的結構,該2個部位之平衡將決定分散劑之性能。可根據被分散物之顏料的表面狀態而使用各種分散劑,對於具有偏鹼性之表面的顏料,通常使用酸性分散劑。於此情形時,酸性官能基成為顏料之吸著部位。如此,已提出有多種具有羧酸作為酸性官能基之分散劑(例如專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4等)。
然而,該等公知之分散劑係具有一定程度之分散能力,但於以低黏度製造穩定之分散體時,必須增加使用量。然而,增加使用量,除需考慮其展開至墨水、塗料之外,亦存在有塗膜之耐受性降低之情形,故非較佳者。
另一方面,亦提出有於各種清漆中混合以顏料作為母體骨架、且於側鏈上具有酸性基或鹼性基作為取代基之增效劑之方法(例如,專利文獻5、專利文獻6、以及專利文獻7等)。但,僅以此未必可獲得令人滿意之效果,故提出有對於如上述之具有酸性基或鹼性基作為取代基之增效劑,進一步使用含有其對離子之分散劑者(例如,專利文獻8及專利文獻9)。此處,所謂增效劑(synergist)係具有與形成顏料之化合物的全體或部分化學結構相似之結構、且可依π-π相互作用而牢固吸著於顏料者。增效劑具有如下功能:藉由增效劑自身所含有之離子性官能基,使顏料表面成為酸性或者鹼性,增大具有對離子之分散劑或者顏料載體(pigment carrier)的效果。
於專利文獻8中,例示有顏料組成物,該顏料組成物含有具有鹼性基作為取代基之增效劑、及具有磷酸基之分散劑。具有磷酸基之分散劑藉由並用具有鹼性基作為取代基之增效劑,而具有一定程度之顏料分散能力,但存在有如下情形:保存穩定性差;或因源自磷酸基之缺點,例如耐熱性低、耐化學性低、相容性差等而產生問題。具有磺酸基之分散劑亦相同。如此具有磷酸基、或磺酸基之分散劑係缺乏對所應用之墨水或塗料等的展開性,另一方面,即使是習知之使用有羧酸之分散劑、與具有鹼性基作為取代基之增效劑的組合,雖於耐熱性、耐化學性、相容性上並無問題,但大多有黏度高、穩定性差、顏料微分散化不良等作為分散劑之能力低劣之情形。
尤其是關於以高濃度使用非常微細之顏料的彩色濾光片用墨水、黑色矩陣用感光性黑色墨水、以及噴墨墨水等,除顏料之分散能力,亦要求塗佈性、吐出性、乾燥再溶解性、以及對基材之黏著性等,習知之分散劑係難以滿足所有要求。
[專利文獻1]日本專利特開昭61-61623號公報
[專利文獻2]日本專利特開平1-141968號公報
[專利文獻3]日本專利特開平2-219866號公報
[專利文獻4]日本專利特開平11-349842號公報
[專利文獻5]日本專利特開昭63-305173號公報
[專利文獻6]日本專利特開平1-247468號公報
[專利文獻7]日本專利特開平3-26767號公報
[專利文獻8]日本專利特開昭63-248864號公報
[專利文獻9]日本專利特開平9-176511號公報
本發明之目的在於提供一種可依低使用量製造分散性、流動性、及保存穩定性優異之分散體的分散劑、以及含該分散劑之顏料分散體。
又,本發明提供使用該分散劑而穩定性及乾燥再溶解性、根據情況之打印穩定性優異之彩色濾光片用墨水、感光性黑色墨水、噴墨墨水以及彩色濾光片用墨水。
進而,本發明之目的在於提供一種使用該顏料分散體或該墨水而於塗膜與基材之間具有堅固之黏著性之高品質彩色濾光片基盤。
上述課題可藉由本發明之以下述通式(1)所表示之分散劑而加以解決。即,可藉由以下述通式(1)所表示之分散劑而加以解決:
通式(1)中,A1
~A4
為以下組合:其中2個為相互相同或不同的分子量200~5000之一價聚合物部分(P),其他2個為相互相同或不同之-C(=O)OH或-CH2
C(=O)OH;其中1個為分子量200~5000之一價聚合物部分(P),其他3個為相互相同或不同之-C(=O)OH或-CH2
C(=O)OH;或者,其中1個為分子量200~5000之一價聚合物部分(P),其他2個為相互相同或不同之-C(=O)OH或-CH2
C(=O)OH,另外1個為-C(=O)-Xa
-Ra
(其中,Xa
為-O-或-N(Ra 2
)-,Ra
為選自由碳原子數為1~18之烷基、碳原子數為2~18之烯基、碳原子數為3~18之環烷基、以及碳原子數為6~18之芳基所組成族群的基,Ra 2
為選自由氫原子或碳原子數為1~18之烷基、碳原子數為2~18之烯基、碳原子數為3~18之環烷基、以及碳原子數為6~18之芳基所組成之族群的基);X1
為以下述通式(2)、通式(3)或通式(4)所表示之四價基:通式(2):
[通式(2)中,k表示1或2];通式(3):
[通式(3)中,R2
為直接鍵結、-CH2
-、-O-、-C(=O)-、-C(=O)OCH2
CH2
OC(=O)-、-C(=O)OCH(OC(=O)CH3
)CH2
OC(=O)-、-SO2
-、-C(CF3
)2
-、式[化4]所表示之基:
、或式[化5]所表示之基:
];通式(4):
[以通式(4)所表示之基X1
所含有之合計碳原子數為4~20,通式(4)中,R3
為直接鍵結、-O-、或碳原子數為1~8之二價或三價烴基;R4
、R5
、R6
、及R9
分別獨立為氫原子、或碳原子數為1~8之烴基,或者亦可以R4
與R6
及/或R5
與R9
直接鍵合形成不飽和雙鍵;R7
及R8
分別獨立為氫原子、或碳原子數為1~8之烴基,或者亦可以R7
與R8
直接鍵合或形成碳原子數為1~8之二價烴基而形成環狀基X1
,或者亦可以R3
與R7
或R3
與R8
形成碳原子數為1~8之三價烴基而形成環狀基X1
,或者亦可以R3
、R7
與R8
形成碳原子數為1~8之四價烴基而形成多環狀基X1
]。
於本發明之分散劑之較佳態樣中,一價聚合物部分(P)係選自由聚醚鏈基、聚酯鏈基、以及乙烯系共聚物鏈基所組成之族群。
於本發明之分散劑之其他較佳態樣中,一價聚合物部分(P)係具有以下述通式(5)所表示之一價聚醚鏈基及/或聚酯鏈基的聚合物部分(Pe):通式(5):
[通式(5)中,Y1
為含有碳原子數1~20、氧原子數0~12、以及氮原子數0~3之1價末端基;X2
為-O-、-S-、或-N(Rb
)-(其中,Rb
為氫原子或碳原子數為1~18之直鏈狀或者分支狀烷基);X3
為-OC(=O)-、-OC(=O)CH2
-、-N(RC
)C(=O)-、或-N(Rc
)C(=O)CH2
-(其中,Rc
為氫原子或碳原子數為1~18之直鏈狀或分支狀烷基);G1
為以-R1 1
O-所表示之重複單位;G2
為以-C(=O)R1 2
O-所表示之重複單位;G3
為以-C(=O)R1 3
C(=O)-OR1 4
O-所表示之重複單位;R1 1
為碳原子數為2~8之直鏈狀或者分支狀伸烷基、或碳原子數為3~8之環伸烷基;R1 2
為碳原子數為1~8之直鏈狀或者分支狀伸烷基、或碳原子數為4~8之環伸烷基;R1 3
為碳原子數為2~6之直鏈狀或者分支狀伸烷基、碳原子數為2~6之直鏈狀或者分支狀伸烯基、碳原子數為3~20之環伸烷基、或碳原子數為6~20之伸芳基;R1 4
以-CH(R1 5
)-CH(R1 6
)-表示;R1 5
與R1 6
之任一者為氫原子,另一者為碳原子數為1~20之烷基、碳原子數為2~20之烯基、碳原子數為6~20之芳基、烷基部分之碳原子數為1~20之烷基氧基亞甲基、烯基部分之碳原子數為2~20之烯基氧基亞甲基、芳基部分之碳原子數為6~20且芳基部分根據情況而經鹵原子取代之芳基氧基亞甲基、N-亞甲基-鄰苯二甲醯亞胺基;R1 7
為上述R1 1
、上述-C(=0)R1 2
-、或-C(=0)R1 3
C(=O)-OR1 4
-;m1為0~100之整數,m2為0~60之整數,m3為0~30之整數,其中m1+m2+m3為1以上、100以下;於通式(5)中之上述重複單位G1
~G3
之配置,並不限定其順序,表示於以通式(5)所表示之聚合物部分(P)中,於基X2
與基R1 7
之間以任意順序包含重複單位G1
~G3
,進而,該等重複單位G1
~G3
可分別為無規型或嵌段型之任一者]。
於上述通式(5)中,較佳係Y1
為碳原子數1~18之直鏈狀或者分支狀烷基,或Y1
具有乙烯性不飽和雙鍵。又,於上述通式(5)中,較佳係m2為3~15之整數。
於本發明之進而其他較佳態樣中,上述分散劑可於25℃下為蠟狀固體,或於25℃下為液狀。
於本發明之分散劑的進而其他較佳態樣中,一價聚合物部分(P)為以下述通式(6)所表示之一價乙烯系共聚物(Pv):通式(6)
[通式(6)中,Y2
為乙烯系聚合物之聚合終止基;R2 1
及R2 2
分別獨立為氫原子或甲基;R2 3
及R2 4
之任一者為氫原子,另一者為芳香族基、或-C(=O)-X6
-R2 5
(其中,X6
為-O-或者-N(R2 6
)-,R2 5
以及R2 6
為氫原子、或亦可具有芳香族基作為取代基的碳原子數1~18之直鏈狀或者分支狀烷基);X4
為-O-R2 7
-或-S-
R2 7
-;R2 7
為碳原子數1~18之直鏈狀或者分支狀伸烷基;X5
為-OC(=O)-、-OC(=O)CH2
-、-N(Rd
)C(=O)-、或-N(Rd
)C(=O)CH2
-(其中,Rd
為氫原子或碳原子數1~18之直鏈狀或者分支狀烷基);n為2~50]。
本發明亦關於一種顏料分散體,其係含有顏料及以上述通式(1)所表示之分散劑。
於本發明之較佳態樣中,上述顏料分散體為糊狀或片狀。
於本發明之顏料分散體之其他較佳態樣中,除了顏料及以上述通式(1)所表示之分散劑以外,進一步含有選自由具有鹼性基之顏料衍生物、具有鹼性基之蒽醌衍生物、具有鹼性基之吖啶酮衍生物、以及具有鹼性基之三衍生物所組成之族群的至少一種鹼性增效劑。
本發明亦關於一種噴墨墨水,其特徵在於,含有顏料、以上述通式(1)所表示之分散劑、及顏料載體。
本發明亦關於一種彩色濾光片用墨水,其特徵在於,含有顏料、包含單體之顏料載體、以及以上述通式(1)所表示之分散劑。
本發明亦關於一種熱硬化性噴墨墨水,其特徵在於,含有顏料、熱硬化性化合物、有機溶劑、以及以上述通式(1)所表示之分散劑。
本發明亦關於一種彩色濾光片用噴墨墨水,其特徵在於:含有顏料、熱硬化性化合物、有機溶劑、以及以上述通式(1)所表示之分散劑。
本發明亦關於一種感光性黑色墨水,其特徵在於含有:碳黑;光聚合起始劑;選自由具有鹼性基之顏料衍生物、具有鹼性基之蒽醌衍生物、具有鹼性基之啶酮衍生物、以及具有鹼性基之三衍生物所組成之族群的至少一種鹼性增效劑;乙烯性不飽和單體;及以上述通式(1)所表示之分散劑。
本發明亦關於一種分散劑之製造方法,其係包括如下步驟者:第一步驟,其製造於單末端具有羥基之聚合物(POH),或者製造於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2
);第二步驟,其使上述聚合物(POH)或者聚合物(PNH2
)與四羧酸二酐進行反應。
於本發明之製造方法之較佳態樣中,於第一步驟,將選自由單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇所組成之族群的化合物作為起始劑,將選自由環氧烷、內酯、交酯(lactide)、以及二羧酸酐與環氧化物之組合所組成之族群的環狀化合物進行開環聚合,而製造含有於單末端具有羥基之聚醚及/或聚酯的聚合物(PeOH)。
於本發明之製造方法之其他較佳態樣中,於第一步驟,將選自由單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇所組成之族群的化合物作為起始劑,將環氧烷進行開環聚合而獲得於單末端具有羥基之聚合物後,將該羥基還原胺化,從而製造於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)。
於本發明之製造方法的進而其他較佳態樣中,於第一步驟,使用分子內具有羥基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體進行聚合,製造於單末端具有羥基之乙烯系共聚物(PvOH);或者使用分子內具有1級胺基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體進行聚合,製造於單末端具有1級胺基之乙烯系共聚物(PvNH2
)。
藉由使用本發明之分散劑,可依低使用量獲得分散性、流動性、及保存穩定性優異之顏料分散體。
又,可使用該分散劑,提供穩定性及乾燥再溶解性、根據情況之打印穩定性優異之彩色濾光片用墨水、感光性黑色墨水、噴墨墨水及彩色濾光片用噴墨墨水。
進而,可使用該顏料分散體或該墨水,提供於塗膜與基材之間具有堅固之黏著性的高品質之彩色濾光片基盤。
通常,分散劑(dispersant;dispersing agent)係具有吸著於粒狀物質之部位、及與屬於分散媒之溶劑的親和性較高之部位的結構,故而該2個部位之平衡決定分散劑之性能。即,為了表現分散性,吸著於分散劑之顏料(pigment)的性能及與屬於分散媒之溶劑的親和性均非常重要。以上述通式(1)所表示之化合物係具有含有2個或3個羧基之特定結構。含有該多個羧基之特定結構係成為顏料之吸著部位,適於作為分散劑。然而,與上述通式(1)相似之化合物,例如A1
~A4
中僅具有1個羧基之情形時(本發明範圍以外),將難以表現高分散性、流動性、及保存穩定性,故不佳。
以上述通式(1)所表示之本發明之分散劑,係如結構式所表示,具有四價基X1
、作為其4個取代基之基A1
~A4
。四價基X1
以上述通式(2)、通式(3)或通式(4)表示。
作為上述通式(4)所表示之四價基X1
之較佳態樣,例如可列舉以下之基。
上述通式(1)中,由顏料分散體或墨水之低黏度化及保存穩定性之觀點而言,較佳係四價基X1
含有芳香環,其中較佳為以上述通式(2)或通式(3)所表示之基X1
。進而,於上述通式(2)中,較佳係k為1之情形;於上述通式(3)中,較佳係R2
為直接鍵結、-C(=O)-、-C(=O)OCH2
CH2
OC(=O)-、-SO2
-、或式[化22]所表示之基的情形。
以上述通式(1)所表示之本發明之分散劑,係如結構式所表示,具有基A1
~A4
作為四價基X1
之4個取代基,具有2個或3個羧基[-C(=O)OH或-CH2
C(=O)OH]作為基A1
~A4
。
作為基A1
~A4
之組合,較佳係其中2個為分子量200~5000之一價聚合物部分(P)、其他2個為-C(=O)OH或-CH2
C(=O)OH之組合。最佳係基A1
~A4
之其中2個為分子量200~5000之一價聚合物部分(P)、其他2個為-C(=O)OH之組合。
又,於上述通式(1)中,作為基A1
~A4
而含有之1個或2個一價聚合物部分(P)[polymer moiety(P)]的分子量為200~5000,該部位成為與屬於分散媒之溶劑的親和性部分,可利用立體排斥而抑制顏料之凝集。上述一價聚合物部分(P)之分子量,更佳為500~4000,最佳為800~3500。此處,於聚合物部分(P)中存在分子量分佈之情形時,本發明中所謂聚合物部分(P)之分子量係指以GPC換算成聚苯乙烯之數量平均分子量。於聚合物部分(P)之分子量未滿200之情形時,由於溶劑親和部之立體排斥效果減少,故變得難以防止顏料之凝集,分散穩定性變得不充分。分散穩定性不充分之分散體將隨時間經過而顏料發生沉降,或分散體之黏度上升,故不佳。又,於分子量超過5000之情形時,因溶劑親和部之絕對量增加,分散性之效果本身降低,或分散體之黏度提高,故不佳。
此處,較佳係聚合物部分(P)為選自由聚醚、聚酯、以及乙烯系共聚物所組成之族群。該等易於將分子量調整至上述範圍,且與溶劑之親和性亦良好。更佳係聚合物部分(P)為實質上不含有羥基、1級胺基、2級胺基、以及硫醇基者。
作為該等一價聚合物部分(P)之1個較佳結構,可列舉含有以上述通式(5)所表示之一價聚醚及/或聚酯之聚合物部分(Pe)。由顏料分散體以及各種墨水之低黏度化及保存穩定性之觀點而言,於上述通式(5)中,較佳係Y1
為碳數1~18之直鏈狀或者分支狀烷基。
又,作為其他形態,較佳係於上述通式(5)中,Y1
具有乙烯性不飽和雙鍵。於此情形時,可對本發明之分散劑賦予活性能量射線硬化性。
又,由顏料分散體以及各種墨水之低黏度化以及保存穩定性之觀點而言,較佳係於上述通式(5)中,m2為3~15之整數。
又,於上述通式(5)中,m2=0、m3=0之情形時,較佳係Y1
為碳數1~7之直鏈狀或分支狀烷基,或者具有乙烯性不飽和雙鍵。
由高濃度顏料分散體以及各種墨水之保存穩定性之觀點而言,本發明之分散劑最好於25℃下為蠟狀固體。又,於25℃下為液狀者因易處理,故較佳。此處,所謂蠟狀固體,係指於常溫下為不透明之固體,但藉由加熱(例如,加熱至40℃~100℃左右)將變為透明液體者。
作為上述一價聚合物部分(P)之另1個較佳結構,可列舉以上述通式(6)所表示之一價乙烯系共聚物部分(Pv)。
以上述通式(6)所表示之聚合物部分(Pv)之重複單位部分,即{-[C(R2 1
)(R2 3
)-C(R2 2
)(R2 4
)]n
-}可含有相互相同者(均聚物),亦可含有不同者(共聚物)。以通式(6)所表示之聚合物部分(Pv)的較佳態樣為如下情形:R2 1
以及R2 2
之任一者為氫原子,另一者為甲基;R2 3
以及R2 4
之任一者為氫原子, 另一者為-C(=O)-O-(CH2
)3
CH3
及/或-C(=O)-O-CH2
-Ar(Ar為芳香族基);X4
為-S-CH2
CH2
-;X5
為-OC(=O)-或-NHC(=O)-。
通式(6)中之Y2
,即乙烯系聚合物之聚合終止基,係於以通常之方法實施一般乙烯性不飽和單體之聚合時所導入之任意之公知之聚合終止基,此點本業自當明白。具體而言,可為例如源自聚合起始劑之基、源自鏈轉移劑之基、源自溶劑之基、或源自乙烯性不飽和單體之基。即使Y2
具有該等之任一化學結構,本發明之分散劑亦可發揮其效果,而不受聚合終止基Y2
之影響。
其次,就本發明之分散劑製造方法加以說明。藉由本發明之製造方法,可製造本發明之上述分散劑。
本發明之製造方法係如上所述,含有:第一步驟,其製造「於單末端具有羥基之聚合物(POH)」,或者製造「於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2
)」;及第二步驟,其將該聚合物(POH)或者聚合物(PNH2
)與四羧酸二酐反應。此處,自「於單末端具有羥基之聚合物(POH)」或者「於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2
)」分別除去一個羥基之氫原子、或1級胺基之氫原子的部位,係於以上述通式(1)所表示之分散劑中,構成A1
~A4
中之1個或2個之一價聚合物部分(P),四羧酸二酐係構成上述通式(1)中之X1
。
首先,就製造「於單末端具有羥基之聚合物(POH)」之第一步驟加以說明。於本發明之製造方法中,作為於第一步驟中所獲得之聚合物(POH),較佳係如下所獲得者:將選自單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇之族群的化合物作為起始劑,將選自環氧烷、內酯、交酯、二羧酸酐、以及環氧化物之族群的環狀化合物予以開環聚合而獲得之「含有於單末端具有羥基之聚醚及/或聚酯的聚合物(PeOH)」;或者,使用分子內具有羥基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體進行聚合而獲得之「於單末端具有羥基之乙烯系共聚物(PvOH)」。
含有上述聚醚及/或聚酯之聚合物(PeOH),可依公知之方法製造,藉由將選自單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇之族群的化合物作為起始劑,將選自環氧烷、內酯、交酯、二羧酸酐、以及環氧化物之族群的環狀化合物加以開環聚合,則可容易地獲得。
作為單醇,若為具有一個羥基之化合物,則可為任意化合物。若例示,則可列舉甲醇、乙醇、1-丙醇、異丙醇、1-丁醇、異丁醇、第三丁醇、1-戊醇、異戊醇、1-己醇、環己醇、4-甲基-2-戊醇、1-庚醇、1-辛醇、異辛醇、2-乙基己醇、1-壬醇、異壬醇、1-癸醇、1-十二烷醇、1-十四烷醇、十六烷醇、1-十八烷醇、異十八烷醇、2-辛基癸醇、2-辛基十二烷醇、2-己基癸醇、二十二烷醇、油醇等脂肪族單醇;苄醇、苯氧基乙醇、對基苯氧基乙醇等含有芳香環之單醇,乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、乙二醇單-2-乙基己醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單己醚、丙二醇單-2-乙基己醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單-2-乙基己醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單丁醚、二丙二醇單己醚、二丙二醇單-2-乙基己醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三乙二醇單丙醚、三乙二醇單丁醚、三乙二醇單己醚、三乙二醇單-2-乙基己醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚、三丙二醇單丙醚、三丙二醇單丁醚、三丙二醇單己醚、三丙二醇單-2-乙基己醚、四乙二醇單甲醚、四乙二醇單乙醚、四乙二醇單丙醚、四乙二醇單丁醚、四乙二醇單己醚、四乙二醇單-2-乙基己醚、四丙二醇單甲醚、四丙二醇單乙醚、四丙二醇單丙醚、四丙二醇單丁醚、四丙二醇單己醚、四丙二醇單-2-乙基己醚、四二乙二醇單甲醚等烷二醇單烷醚等。
進而,於本發明之製造方法中,亦可使用具有乙烯性不飽和雙鍵之單醇作為單醇。於此情形時,可對所生成之分散劑賦予活性能量射線硬化性能。
作為上述具有乙烯性不飽和雙鍵之基的例,可列舉乙烯基、或(甲基)丙烯醯基(又,於記為「(甲基)丙烯醯基」之情形時,為表示丙烯醯基及/或甲基丙烯醯基。以下亦同。),較佳為(甲基)丙烯醯基。具有該等雙鍵之基的種類可為一種,亦可為多種。
作為具有乙烯性不飽和雙鍵之單醇,可使用含有1個、2個、及3個以上乙烯性不飽和雙鍵之化合物。作為乙烯性不飽和雙鍵數為1個之單醇,例如可列舉:(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯(又,於記為「(甲基)丙烯酸酯」之情形時,為表示丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯。以下亦同。)、(甲基)丙烯酸3-羥丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙基酯、(甲基)丙烯酸4-羥丁基酯、(甲基)丙烯酸3-羥丁基酯、(甲基)丙烯酸2-羥丁基酯、丙烯酸2-(羥基甲基)乙酯、丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙基酯、1,4-環己烷二甲醇單(甲基)丙烯酸酯、2-羥基乙基乙烯醚、二乙二醇單乙烯醚、4-羥基丁基乙烯醚等。作為乙烯性不飽和雙鍵數為2個之單醇,例如可列舉:甲基丙烯酸2-羥基-3-丙烯醯氧基丙基酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯等。作為乙烯性不飽和雙鍵數為3個之單醇,例如可列舉季戊四醇三丙烯酸酯等;作為乙烯性不飽和雙鍵數為5個之單醇,例如可列舉二季戊四醇五丙烯酸酯等。
其中,季戊四醇三丙烯酸酯以及二季戊四醇五丙烯酸酯,係分別作為季戊四醇四丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯之混合物而獲得,故為了控制所生成之分散劑的分子量,必須使用HPLC(高速液體層析法)法或羥基價之測定,以測定單醇體之比率。其原因在於,根據單醇體數與形成G1~G3之原料的比率,將決定分散劑之分子量。
上述單醇中,較佳係如下分散劑:若使用乙烯性不飽和雙鍵數為2個以上者,則作為活性能量射線硬化型墨水時之硬化性優異。
作為1級單胺,例如可列舉:甲胺、乙胺、1-丙胺、異丙胺、1-丁胺、異丁胺、第三丁胺、1-戊胺、異戊胺、3-戊胺、1-己胺、環己胺、4-甲基-2-戊胺、1-庚胺、1-辛胺、異辛胺、2-乙基己胺、1-壬胺、異壬胺、1-癸胺、1-十二胺、1-十四胺、十六胺、1-十八胺、異十八胺、2-辛基癸胺、2-辛基十二胺.2-己基癸胺、二十二胺、油基胺等脂肪族1級單胺;3-甲氧基丙胺、3-乙氧基丙胺、3-丙氧基丙胺、3-丁氧基丙胺、2-乙基己氧基丙胺、3-異丁氧基丙胺、3-癸氧基丙胺、3-十四烷氧基丙胺等烷氧基烷基1級單胺;苄基胺等芳香族1級單胺等。作為2級單胺,例如可列舉:二甲胺、二乙胺、二-1-丙胺、二異丙胺、二-1-丁胺、二異丁胺、二-1-戊胺、二異戊胺、二-1-己胺、二環己胺、二-(4-甲基-2-戊基)胺、二-1-庚胺、二-1-辛胺、異辛胺、二-(2-乙基己基)胺、二-1-壬胺、二異壬胺、二-1-癸胺、二-1-十二烷胺、二-1-十四烷胺、二(十六烷基)胺、二-1-十八烷胺、二異十八烷胺、二-(2-辛基癸基)胺、二-(2-辛基十二烷基)胺、二-(2-己基癸基)胺、N-甲基乙基胺、N-甲基丁基胺、N-甲基異丁基胺、N-甲基丙基胺、N-甲基己基胺、哌、烷基取代哌等脂肪族2級單胺等。
作為單硫醇,例如可列舉:甲基硫醇、乙基硫醇、1-丙基硫醇、異丙基硫醇、1-丁基硫醇、異丁基硫醇、第三丁基硫醇、1-戊基硫醇、異戊基硫醇、3-戊基硫醇、1-己基硫醇、環己基硫醇、4-甲基-2-戊基硫醇、1-庚基硫醇、1-辛基硫醇、異辛基硫醇、2-乙基己基硫醇、1-壬基硫醇、異壬基硫醇、1-癸基硫醇、1-十二烷基硫醇、1-十四烷基硫醇、十六烷基硫醇、1-十八烷基硫醇、異十八烷基硫醇、2-辛基癸基硫醇、2-辛基十二烷基硫醇、2-己基癸基硫醇、二十二烷基硫醇、油基硫醇等脂肪族單硫醇,硫代乙醇酸甲酯、硫代乙醇酸辛酯、硫代乙醇酸甲氧基丁酯等硫代乙醇酸烷基酯,巰基丙酸甲酯、巰基丙酸辛酯、巰基丙酸甲氧基丁酯、巰基丙酸十三烷基酯等巰基丙酸烷基酯等。
選自本發明之製造方法中所使用之單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇之族群的化合物,並不限定於上述例示,若為具有一個羥基、1級胺基、2級胺基、或硫醇基之化合物,使用任一化合物皆可,且可單獨使用,亦可並用2種以上。其中,較佳係使用單醇,更佳為使用脂肪族單醇之情形。
此處,選自單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇之族群之化合物的分別除了羥基、1級胺基、2級胺基、或硫醇基以外之部分,係構成通式(5)中之Y1
。
可將選自上述所例示之單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇之族群的化合物作為起始劑,將選自由環氧烷、內酯、交酯、以及二羧酸酐與環氧化物之組合所組成之族群的環狀化合物加以開環聚合,製造「含有於單末端具有羥基之聚醚及/或聚酯之聚合物(PeOH)」。其中,二羧酸酐與環氧化物必須同時使用,並使之交互聚合。
此處,選自由環氧烷、內酯、交酯、以及二羧酸酐與環氧化物之組合所組成之族群之環狀化合物的反應順序,為任意者皆可,例如,可於上述起始劑中聚合環氧烷而作為第一階段後,於第二階段中聚合內酯,進而於第三階段中交互聚合二羧酸酐與環氧化物。於該例中,於第二階段中聚合內酯時之起始劑,係成為於第一階段中所聚合之「於單末端具有羥基之環氧烷聚合物」。又,於第三階段中交互聚合二羧酸酐與環氧化物時之起始劑,係成為直至於第二階段中所聚合之「於單末端具有羥基之環氧烷聚合物與內酯聚合物之嵌段共聚物」。於本發明之製造方法中,作為製造以下所說明之聚合物(PeOH)時的起始劑,亦含有此種「於單末端具有羥基之聚合物」。又,後述聚合物(PeNH2
)、聚合物(PvOH)、以及聚合物(PvNH2
)亦同樣可成為起始劑。
上述環狀化合物之反應順序並不限定於第一階段之環氧烷、第二階段之內酯、第三階段之二羧酸酐與環氧化物之組合,可將環氧烷、內酯(及/或交酯)、以及二羧酸酐與環氧化物之組合按照任意順序,分別實施1次至多次。或者,對於環氧烷、內酯(及/或交酯)、以及二羧酸酐與環氧化物之組合,亦可不實施全部之開環聚合,而自該等之中選擇任意之環狀化合物,實施開環聚合。
作為環氧烷,可使用例如環氧乙烷、環氧丙烷、1,2-、1,4-、2,3-或1,3-環氧丁烷、以及該等之2種以上之並用系。並用2種以上之環氧烷時之鍵合形式可為無視及/或嵌段之任一者。相對於起始劑1莫耳的環氧烷之聚合莫耳數,較佳為0~100。
環氧烷之聚合可使用公知之方法進行,例如於鹼觸媒之存在下,以100~200℃之溫度,於加壓狀態下進行。於單醇之羥基上聚合環氧烷而獲得之聚合物(PeOH)己被有市售,例如有日本油脂公司製造之Uniox系列、日本油脂公司製造之Blemmer系列等,於本發明之製造方法中,可使用作為聚合物(PeOH)。若具體例示市售品,則存在有:Uniox M-400、M-550、M-2000,Blemmer PE-90、PE-200、PE-350、AE-90、AE-200、AE-400、PP-1000、PP-500、PP-800、AP-150、AP-400、AP-550、AP-800、50PEP-300、70PEP-350B、AEP系列、55PET-400、30PET-800、55PET-800、AET系列、30PPT-800、50PPT-800、70PPT-800、APT系列、10PPB-500B、10APB-500B等。亦可使用該等市售品而省略第一步驟。
此處,環氧烷之伸烷基係構成上述通式(5)中之重複單位G1
中的R1 1
。
作為內酯,具體可列舉β-丁內酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、δ-己內酯、ε-己內酯、經烷基取代之ε-己內酯,其中,就開環聚合性而言,較佳係使用δ-戊內酯、ε-己內酯、經烷基取代之ε-己內酯。
於本發明之製造方法中,內酯可不限定於上述例示而使用,且可單獨使用,亦可並用2種以上。並用2種以上時,存在有結晶性降低而於室溫下呈液狀之情形,故就操作性、及與其他樹脂之相容性而言,屬較佳。
作為交酯,較佳為以下述通式(7)所表示者(含有乙交酯)。
通式(7):
[通式(7)中,R3 1
以及R3 2
分別獨立為氫原子、飽和或不飽和的直鏈或分枝之碳原子數1~20之烷基;R3 3
以及R3 4
分別獨立為氫原子、鹵原子、以及飽和或不飽和的直鏈或者分枝之碳原子數1~9之低級烷基。]
於本發明之製造方法中,尤其理想之交酯為丙交酯(3,6-二甲基-1,4-二烷-2,5-二酮)、以及乙交酯(1,4-二烷-2,5-二酮)。上述內酯或交酯中,較佳係使用內酯。
內酯及/或交酯之開環聚合可使用公知之方法進行,例如可於連接有脫水管、冷凝器之反應器中,添加起始劑、內酯及/或交酯、以及聚合觸媒,於氮氣流下進行。於使用低沸點之單醇之情形時,可使用高壓釜於加壓下反應。又,於使用單醇中具有乙烯性不飽和雙鍵者之情形時,較佳為添加聚合抑制劑,於乾燥空氣流下進行反應。
相對於起始劑1莫耳,內酯及/或交酯之聚合莫耳數,較佳為1~60莫耳之範圍,更佳為2~20莫耳,特佳為3~15莫耳。
作為聚合觸媒,可使用不限定於公知者,例如可列舉:氯化四甲基銨、氯化四丁基銨、溴化四甲基銨、溴化四丁基銨、碘化四甲基銨、碘化四丁基銨、氯化苄基三甲基銨、溴化苄基三甲基銨、碘化苄基三甲基銨等四級銨鹽;氯化四甲基鏻、氯化四丁基鏻、溴化四甲基鏻、溴化四丁基鏻、碘化四甲基鏻、碘化四丁基鏻、氯化苄基三甲基鏻、溴化苄基三甲基鏻、碘化苄基三甲基鏻、氯化四苯基鏻、溴化四苯基鏻、碘化四苯基鏻等四級鏻鹽;除以上之外,有如三苯基膦等膦化合物、乙酸鉀、乙酸鈉、苯甲酸鉀、苯甲酸鈉等有機羧酸鹽;醇鈉、醇鉀等鹼金屬醇化物;三級胺類、有機錫化合物、有機鋁化合物、有機鈦酸酯化合物、以及氯化鋅等鋅化合物等。觸媒之使用量為0.1 ppm~3000 ppm,較佳為1 ppm~1000 ppm。若觸媒量超過3000 ppm,則有樹脂著色變得顯著之情形。相反,若觸媒之使用量未滿0.1 ppm,則內酯及/或交酯之開環聚合速度變得極為緩慢,故不佳。
內酯及/或交酯之聚合溫度為100℃~220℃之範圍,較佳為於110℃~210℃之範圍內進行。若反應溫度未滿100℃,則反應速度極緩慢,若超過220℃,則易引起內酯及/或交酯之加成反應以外的副反應,例如內酯加成體之解聚合成為內酯單體、生成環狀內酯二聚物或三聚物等。
此處,內酯或交酯之酯基以外之部分係構成上述通式(5)中之重複單位G2
中的R1 2
。
作為二羧酸酐,例如可列舉:琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、十二烷基琥珀酸酐、以及氯橋酸酐(chlorendic acid)等。
作為環氧化物,例如可列舉:甲基環氧丙基醚、乙基環氧丙基醚、丁基環氧丙基醚、2-乙基己基環氧丙基醚、十二烷基環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚、對第三丁基苯基環氧丙基醚、2,4-二溴苯基環氧丙基醚、3-甲基-二溴苯基環氧丙基醚(其中,溴之取代位置為任意)、烯丙基環氧丙基醚、乙氧基苯基環氧丙基醚、(甲基)丙烯酸環氧丙基酯、環氧丙基鄰苯二甲醯亞胺、以及氧化苯乙烯等。
於本發明之製造方法中,二羧酸酐與環氧化物係同時使用於起始劑,並交互反應。此時,對於起始劑之羥基、1級胺基、2級胺基、或硫醇基,首先,二羧酸酐之酸酐基進行反應生成羧基,繼而,環氧化物之環氧基與該羧基進行反應生成羥基。進而,為使二羧酸酐之酸酐基與該羥基反應,以下,可依次進行與上述相同之反應。相對於1莫耳起始劑的二羧酸酐以及環氧化物之聚合莫耳數,較佳係分別為0~30莫耳。又,二羧酸酐與環氧化物之反應比率([D]/[E])較佳為:0.8≦[D]/[E]≦1.0
([D]為二羧酸酐之莫耳數,[E]為環氧化物之莫耳數)。若未滿0.8,則殘留環氧化物而不佳;若超過1.0,則無法獲得「含有於單末端具有羥基的所需聚醚及/或聚酯的聚合物(PeOH)」,可獲得「於單末端具有羧基之聚合物」,故不佳。
二羧酸酐與環氧化物之交互聚合,較佳係於50℃~180℃、更佳於60℃~150℃之範圍內進行。若反應溫度為50℃以下或180℃以上,則反應速度極緩慢。
此處,二羧酸酐之二羧酸酐基以外的部分係構成上述通式(5)中之重複單位G3
中的R1 3
,形成環氧化物之環狀醚的氧原子以外之部分構成上述通式(5)中之重複單位G3
中的R1 4
。
於本發明之製造方法中,於製造「含有聚醚及/或聚酯之聚合物(PeOH)」時,使用具有乙烯性不飽和雙鍵之單醇、二羧酸酐、或環氧化物之情形時,較佳係使用聚合抑制劑。作為聚合抑制劑,較佳為例如:對苯二酚、甲基對苯二酚、對苯二酚單甲醚、對苯醌、2,4-二甲基-6-第三丁基苯酚、硫二苯胺等,可於0.01%~6%、較佳0.05%~1.0%之範圍內,單獨使用或並用該等。
其次,就「於單末端具有羥基之乙烯系共聚物(PvOH)」之製造方法加以說明。乙烯系共聚物(PvOH)可藉由使用分子內具有羥基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體進行聚合而獲得。
作為分子內具有羥基與硫醇基之化合物,例如可列舉巰基甲醇、2-巰基乙醇、3-巰基-1-丙醇、1-巰基-2-丁醇、2-巰基-3-丁醇等。
可藉由將具有羥基與硫醇基之化合物、與乙烯性不飽和單體混合加熱,而獲得乙烯系共聚物(PvOH)。較佳係相對於100重量份乙烯性不飽和單體,使用1~30重量份之具有羥基與硫醇基之化合物,進行塊狀聚合或溶液聚合。反應溫度較佳為40~150℃,更佳為50~110℃;反應時間較佳為3~30小時,更佳為5~20小時。
由於硫醇基成為用以聚合乙烯性不飽和單體之自由基產生基,故雖於該聚合中並非一定需要其他聚合起始劑,但亦可使用。於使用該聚合起始劑之情形時,較佳係相對於100重量份乙烯性不飽和單體為0.001~5重量份。作為聚合起始劑,可使用例如偶氮系化合物以及有機過氧化物。作為偶氮系化合物之例,可列舉2,2’-偶氮雙異丁腈、2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈)、1,1’-偶氮雙(環己烷1-甲腈)、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基-4-甲氧基戊腈)、2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯、4,4’-偶氮雙(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮雙(2-羥甲基丙腈)、2,2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]等。作為有機過氧化物之例,可列舉過氧化苯甲醯、苯甲酸第三丁酯、氫過氧化異丙苯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二正丙酯、過氧化二碳酸二(2-乙氧基乙基)酯、過氧化新癸酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三丁酯、過氧化(3,5,5-三甲基己醯基)、過氧化二丙醯基、過氧化二乙醯基等。該等聚合起始劑可單獨使用或者組合2種以上而使用。
作為乙烯性不飽和單體,可列舉丙烯酸系單體及丙烯酸系單體以外之單體。作為丙烯酸系單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(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2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸十八烷酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯醯胺(再者,於記為「(甲基)丙烯醯胺」之情形時,為表示丙烯醯胺及/或甲基丙烯醯胺者。以下亦同。)、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、雙丙酮(甲基)丙烯醯胺、以及丙烯醯啉等(甲基)丙烯醯胺類;(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基胺基乙酯等含有胺基之(甲基)丙烯酸酯類等。
又,作為上述丙烯酸系單體以外之單體,例如可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯類,乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚等乙烯醚類,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等脂肪酸乙烯酯類等。可將丙烯酸系單體以外之上述單體,與上述丙烯酸系單體並用。
又,可單獨使用含有羧基之乙烯性不飽和單體,或者與上述單體並用。作為含有羧基之乙烯性不飽和單體,可自下述選擇1種或2種以上,例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、ε-己內酯加成丙烯酸、ε-己內酯加成甲基丙烯酸、衣康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、丁烯酸等。
繼而,就製造「於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2
)」之第一步驟加以說明。於本發明之製造方法中,較佳係聚合物(PNH2
)為如下者:「於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)」,其係藉由將單醇作為起始劑將環氧烷進行開環聚合,生成「於單末端具有羥基之聚醚」後,將該羥基還原胺化而獲得;或為「於單末端具有1級胺基之乙烯系共聚物(PvNH2
)」,其係使用分子內具有1級胺基與硫醇基之化合物、或分子內具有1級胺基與羥基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體聚合而形成。
就「於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)」之製造加以說明。
作為「於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)」之前驅體的「於單末端具有羥基之聚醚(PeOH)」,已於上述聚合物(PeOH)之製造方法中加以說明,其條件或原料亦如上所述。可藉由使用該「於單末端具有羥基之聚醚(PeOH)」,例如於氨、氫以及觸媒之存在下,以壓力5~30 MPa、170~250℃之高溫條件,反應0.15~2小時而獲得。如此,可藉由將羥基還原胺化,而獲得「於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)」。作為還原胺化之觸媒,較佳為雷氏鎳/鋁觸媒。
「於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)」已為市售,例如由Mitsui Fine Chemicals,Inc.或Huntsman Corporation,以JEFFAMINE、或SURFONAMINE之商品名銷售。於本發明之製造方法中,作為「於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2
)」,可使用上述市售品,而省略第一步驟。若具體例示市售品,則存在有JEFFAMINE XTJ-475、XTJ-436、XTJ-505、XTJ-506、XTJ-507、M-2070,SURFONAMINEB-60、L-100、B-200、L-207、L-300、B-30、B-100等。
就「於單末端具有1級胺基之乙烯系共聚物(PvNH2
)」之製造加以說明。「於單末端具有1級胺基之乙烯系共聚物(PvNH2
)」可將具有1級胺基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,混合加熱乙烯性不飽和單體與聚合起始劑以使與目的分子量相符,藉此而獲得。較佳係,相對於100重量份乙烯性不飽和單體,使用1~30重量份之具有1級胺基與硫醇基之化合物,進行塊狀聚合或溶液聚合。可使用之乙烯性不飽和單體、聚合起始劑以及溶劑之種類、使用量、及聚合條件,係與上述以於單末端具有羥基之上述乙烯系共聚物(PvOH)所說明者相同。
作為分子內具有1級胺基與硫醇基之化合物,例如可列舉:2-胺基乙硫醇、6-胺基-2-巰基苯并噻唑、3-胺基-5-巰基-1,2,4-三唑、4-胺基-3-巰基-4H-1,2,4-三唑、4-胺基-3-巰基-5-甲基-4H-1,2,4-三唑、4-胺基-2-巰基嘧啶、2-胺基-5-巰基-1,3,4-噻二唑、3-胺基-5-巰基-1,2,4-噻唑、5-胺基-2-巰基苯并咪唑等。其中,較佳為使用2-胺基乙硫醇之情形。
作為分子內中具有1級胺基與羥基之化合物,例如可列舉2-胺基乙醇、3-胺基丙醇、或4-胺基丁醇等。
上述中,分子內具有1級胺基與硫醇基之化合物,係較分子內具有1級胺基與羥基之化合物為更佳。其原因在於,鏈轉移常數較高,於聚合物製造後不易殘留未反應物。
於本發明之製造方法中,可根據情況,於通式(1)中之A1
~A4
中的1個以內之範圍內,於3個羧基[-C(=O)OH或-CH2
C(=O)OH]中之1個中,以酯基之形式導入源自聚合物(POH)或聚合物(PNH2
)以外之單醇的殘基,或者,以醯胺基之形式導入源自1級單胺或者2級單胺之殘基。作為聚合物(POH)以外之單醇,較佳係上述單醇中,含有羥基與烷基、且烷基部分之碳原子數為1~18的單醇。作為聚合物(PNH2
)以外之1級單胺、2級單胺,較佳為上述1級單胺、2級單胺中,含有1級或2級胺基與烷基、且烷基部分之碳原子數為1~18的單胺。
於本發明之製造方法中,於製造聚合物(POH)或聚合物(PNH2
)之第一步驟中,可為無溶劑,或根據情況使用溶劑。作為溶劑,例如可列舉乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲苯、二甲苯、丙酮、己烷、甲基乙基酮、環己酮等,但無特別限定於該等。該等聚合溶劑亦可混合使用2種以上。所使用之溶劑於反應結束後,可藉蒸餾等操作除去,或者亦可直接使用作為分散劑之產品的一部分。
繼而,就將「於單末端具有羥基之聚合物(POH)」或聚合物(PNH2
)、與四羧酸二酐反應之第二步驟加以說明。
於本發明之製造方法中,將第一步驟中所獲得之「於單末端具有羥基之聚合物(POH)」的羥基、或「於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2
)」的1級胺基,與四羧酸二酐之酐基反應。藉由該第二步驟,可獲得例如本發明之上述通式(1)所表示之分散劑。
作為四羧酸二酐,例如可列舉脂肪族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐、或多環式四羧酸二酐等。
作為脂肪族四羧酸二酐,例如可列舉:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、2,3,5,6-四羧基環己烷二酐、2,3,5,6-四羧基降烷二酐、3,5,6-三羧基降烷-2-乙酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、5-(2,5-二氧四氫呋喃)-3-甲基-3-環己烷-1,2-二羧酸二酐、二環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐等。
作為芳香族四羧酸酐,例如可列舉:均苯四甲酸二酐、乙二醇二偏苯三酸酐酯、丙二醇二偏苯三酸酐酯、丁二醇二偏苯三酸酐酯、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二甲基二苯基矽烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基矽烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯碸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟異亞丙基二鄰苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、雙(鄰苯二甲酸)苯基氧化膦二酐、對伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、M-伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯醚二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐、9,9-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]茀酐等。
作為多環式四羧酸酐,例如可列舉:3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二酐,3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-6-甲基-1-萘琥珀酸二酐等。
於本發明之製造方法中所使用之四羧酸二酐,並不限定於上述所例示之化合物,若具有兩個羧酸酐基,則可為任意結構。該等可單獨使用,亦可並用。由顏料分散體或各種墨水之低黏度化的觀點而言,於本發明中所使用之較佳者為芳香族四羧酸二酐。更佳為均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐、乙二醇二偏苯三酸酐酯、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐、3,3,’4,4’-聯苯碸四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、以及3,3’,4,4’-聯苯基四羧酸二酐等。
第二步驟中之反應比率,於將聚合物(POH)之羥基或聚合物(PNH2
)之1級胺基的莫耳數設為<H>、將四羧酸二酐之羧酸酐基的莫耳數設為<N>時,較佳為0.5<<H>/<N><1.2之情形,更佳為0.7<<H>/<N><1.1之情形,特佳為<H>/<N>=1之情形。於以<H>/<N><1進行反應之情形時,亦可將殘存之酸酐以必要量之水予以水解後使用。
於第二步驟中亦可使用觸媒。作為觸媒,例如可使用3級胺系化合物,例如可列舉:三乙胺、三乙二胺、N,N-二甲基苄基胺、N-甲基啉、1,8-二吖雙環-[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二吖雙環-[4.3.0]-5-壬烯等。
第二步驟可以無溶劑進行,亦可使用適當之脫水有機溶劑。反應中所使用之溶劑,可於反應結束後,藉由蒸餾等操作除去,或者亦可直接使用作為分散劑之產品的一部分。
第二步驟之反應溫度於使用「於單末端具有羥基之聚合物(POH)」之情形時,較佳為於80℃~180℃之範圍內進行,更佳為於90℃~160℃之範圍內進行。若反應溫度未滿80℃,則反應速度緩慢;若超過180℃,則有進行反應而開環之酸酐再次形成環狀酐,反應難以結束之情形。又,於使用「於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2
)」之情形時,較佳係於0~150℃之範圍內進行,更佳於10℃~100℃之範圍內進行。若未滿0℃,則存在有反應無法進展之情形,若超過150℃,則存在有醯亞胺化之情形,故不佳。
此處,除去四羧酸二酐之2個二羧酸酐基的部分,係構成通式(1)之X1
。
藉由本發明之分散劑,例如可將顏料良好分散。可藉由本發明之分散劑而分散之顏料,可列舉於墨水等中所使用之多種者。作為有機顏料,可列舉:可溶性偶氮顏料、不溶性偶氮顏料、酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、異吲哚酮顏料、異吲哚啉顏料、苝顏料、perinone顏料、二顏料、蒽醌顏料、二蒽醌顏料、蒽嘧啶顏料、anthanthrone顏料、陰丹士林顏料、黃士酮顏料、皮蒽酮顏料、二酮基吡咯並吡咯顏料等,若以色指數之屬名表示更具體之例、則可列舉:顏料黑7,顏料藍15、15:1、15:3、15:4、15:6、60,顏料綠7、36,顏料紅9、48、49、52、53、57、97、122、144、146、149、166、168、177、178、179、185、206、207、209、220、221、238、242、254、255,顏料紫19、23、29、30、37、40、50,顏料黃12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、94、95、109、110、117、120、125、128、137、138、139、147、148、150、151、154、155、166、168、180、185,顏料橙13、36、37、38、43、51、55、59、61、64、71、74等。
又,本發明之分散劑亦可使用於分散二氧化鈦、氧化鐵、五氧化二銻、氧化鋅、二氧化矽等金屬氧化物、硫化鎘、碳酸鈣、碳酸鋇、硫酸鋇、黏土、滑石、鉻黃、碳黑等無機顏料。
進而,本發明之分散劑可使用於分散顏料以外之微粒子,例如含有金、銀、銅、鉑、鐵、鈷、鎳、鈦、及/或該等之合金等之金屬微粒子的固體微粒子。
本發明之分散劑並不限定於適用於上述所例示之顏料,若為微粉末狀者,則可適用於任意者。其中,由於本發明之分散劑與具有羧基、且表面呈現中性~鹼性之固體微粒子(尤其是顏料)的相互作用較強,故較佳係使用於此種固體微粒子(尤其是顏料)之分散。尤其是於有機顏料之情形時,較佳為表面偏鹼性之顏料。此處,所謂表面偏鹼性之顏料係指以計算式:[P]=[As]-[Bs]
([As]為「顏料之表面鹼量」,[Bs]為「顏料之表面酸量」)所計算出之[P]值為30 μ mol/g以上的顏料。顏料之表面鹼量與表面酸量可依例如揭示於文獻(色材,61[12],692-698、1988)之方法求得。
本發明之顏料分散體(pigment dispersion)至少含有顏料與以上述通式(1)所表示之分散劑。本發明之上述顏料分散體可為例如糊狀(pigment paste)、或者固體之片狀(pigment chip)。此種顏料分散體中,例如可藉由添加於製備墨水中所必需之各種成分,而製備最終用途之各種墨水。
本發明之顏料分散體,係於製備其最終用途之墨水的過程中,添加各種添加劑。所添加之添加劑的種類,係根據於顏料分散體所求得之黏度或分散穩定性、以及最終用途之墨水的種類而變化。因此,於本說明書中,所謂「顏料分散體」係指自實質上僅由顏料及以上述通式(1)所表示之分散劑所組成之狀態的分散體,直至於顏料及除了以上述通式(1)所表示之分散劑之外再含有各種添加成分之狀態的分散體,並包含直至成為墨水形態之前的任意狀態之分散體。
本發明之顏料分散體,較佳為含有增效劑、尤其是鹼性增效劑(basic synergist)。若使用鹼性增效劑,則可良好分散僅以本發明之分散劑難以分散之顏料,尤其是表面並非呈中性~鹼性之顏料。
於本發明之顏料分散體中,以上述通式(1)所表示之分散劑之添加量,係相對於100重量份顏料,較佳為0.1~100重量份,更佳為0.5~75重量份,特佳為1.0~50重量份。相對於100重量份顏料,若分散劑之添加量未滿0.1重量份,則有分散性惡化之情形,若分散劑之添加量超過100重量份,則亦有分散性惡化的情形。
可含有於本發明之顏料分散體中之鹼性增效劑,可選自由「具有鹼性基之顏料衍生物」、「具有鹼性基之蒽醌衍生物」、「具有鹼性基之吖啶酮衍生物」、以及「具有鹼性基之三衍生物」所組成之族群。
作為鹼性基,可列舉選自由以下述通式(8)、下述通式(9)、下述通式(10)、以及下述通式(11)所表示之基所組成之族群之至少1個基。
式(8):
式(9):
式(10):
式(11):
於上述通式(8)~上述通式(11)中,J於上述通式(8)及上述通式(11)中,分別獨立表示-SO2
-、-CO-,-CH2
NHCOCH2
-、-CH2
-、或直接鍵結;f表示1~10之整數;R3 5
以及R3 6
於上述通式(8)~上述通式(11)中,分別獨立表示亦可經取代之烷基、亦可經取代之烯基、亦可經取代之苯基,或R3 5
、R3 6
與式中之氮原子成為一體,進一步含有氮原子、氧原子、或硫原子,並亦可經取代之雜環殘基;R3 7
表示亦可經取代之烷基、亦可經取代之烯基、或亦可經取代之苯基;R3 8
、R3 9
、R4 0
、以及R4 1
分別獨立表示氫原子、亦可經取代之烷基、亦可經取代之烯基、或亦可經取代之苯基;K表示-NR4 2
-Z-NR4 3
-、或直接鍵結;R4 2
、以及R4 3
分別獨立表示氫原子、亦可經取代之烷基、亦可經取代之烯基、或亦可經取代之苯基;Z表示亦可經取代之伸烷基、亦可經取代之伸烯基、或亦可經取代之伸苯基;W表示以上述通式(8)所表示之取代基、或以上述通式(10)所表示之取代基;且Q表示羥基、烷氧基、以上述通式(8)所表示之取代基、或以上述通式(10)所表示之取代基。
作為用以形成以上述通式(8)~上述通式(11)所表示之取代基用之胺化合物,例如可列舉:2級或3級單胺、二胺、環狀胺、含有羧基之環狀胺、含有羥基之環狀胺、或環狀二胺等。具體可列舉:二甲胺、二乙胺、甲基乙基胺、N,N-乙基異丙基胺、N,N-乙基丙基胺、N,N-甲基丁基胺、N,N-甲基異丁基胺、N,N-丁基乙基胺、N,N-第三丁基乙基胺、二異丙胺、二丙胺、N,N-第二丁基丙基胺、二丁胺、二第二丁基胺、二異丁基胺、N,N-異丁基-第二丁基胺、二戊胺、二異戊胺、二己胺、二環己胺、二(2-乙基己基)胺、二辛胺、N,N-甲基十八烷基胺、二癸胺、二烯丙基胺、N,N-乙基-1,2-二甲基丙基胺、N,N-甲基己基胺、二油基胺、二硬脂基胺、N,N-二甲基胺基甲基胺、N,N-二甲基胺基乙基胺、N,N-二甲基胺基戊基胺、N,N-二甲基胺基丁基胺、N,N-二乙基胺基乙基胺、N,N-二乙基胺基丙基胺、N,N-二乙基胺基己基胺、N,N-二乙基胺基丁基胺、N,N-二乙基胺基戊基胺、N,N-二丙基胺基丁基胺、N,N-二丁基胺基丙基胺、N,N-二丁基胺基乙基胺、N,N-二丁基胺基丁基胺、N,N-二異丁基胺基戊基胺、N,N-甲基-十二烷基胺基丙基胺、N,N-乙基-己基胺基乙基胺、N,N-二硬脂基胺基乙基胺、N,N-二油醯基胺基乙基胺、N,N-二硬脂基胺基丁基胺、哌啶、2-甲哌啶、3-甲哌啶、4-甲哌啶、2,4-二甲哌啶、2,6-二甲哌啶、3,5-二甲哌啶、3-哌啶甲醇、2-哌啶甲酸、異哌啶甲酸、異哌啶甲酸甲酯、異哌啶甲酸乙酯、2-哌啶乙醇、比咯啶、3-羥基比咯啶、N-胺基乙基哌啶、N-胺基乙基-4-甲哌啶、N-胺基乙基啉、N-胺基丙基哌啶、N-胺基丙基-2-甲哌啶、N-胺基丙基-4-甲哌啶、N-胺基丙基啉、N-甲基哌井、N-丁基哌、N-甲基升哌、1-環戊基哌、1-胺基-4-甲基哌、1-環戊基哌等。
構成「具有鹼性基之顏料衍生物」之顏料部分(pigment moiety)可衍生自以下色素,例如:二酮基吡咯並吡咯系色素、偶氮、二重氮、聚偶氮等偶氮系色素,酞菁系色素、二胺基二蒽醌、蒽嘧啶、黃士酮、花蒽酮、陰丹士林、皮蒽酮、紫蒽酮等蒽醌系色素,喹吖啶酮系色素、二系色素、perinone系色素、苝系色素、硫代靛藍系色素、異吲哚啉系色素、異吲哚酮系色素、喹酞酮系色素、蒽系色素、金屬錯合物系色素等有機色素。又,「具有鹼性基之蒽醌衍生物」或「具有鹼性基之吖啶酮衍生物」係亦可於蒽醌環或吖啶酮環上,除上述鹼性基以外,具有甲基、乙基等烷基、胺基、硝基、羥基、或甲氧基、乙氧基等烷氧基、或氯等鹵素等的取代基。
又,構成「具有鹼性基之三衍生物」之三部分,除上述鹼性基以外,亦可具有烷基(例如甲基、乙基、丁基等)、胺基、烷基胺基(例如二甲基胺基、二乙基胺基、二丁基胺基等)、硝基、羥基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丁氧基等)、鹵原子(例如氯原子、溴原子等)、苯基(亦可以例如烷基、胺基、烷基胺基、硝基、羥基、烷氧基、鹵原子等取代)、以及苯基胺基(例如亦可以烷基、胺基、烷基胺基、硝基、羥基、烷氧基、鹵原子等取代)等取代基。較佳之三部分係衍生自1,3,5-三。
於本發明中所使用之「具有鹼性基之顏料衍生物」、「具有鹼性基之蒽醌衍生物」、以及「具有鹼性基之吖啶酮衍生物」係可依多種合成路徑,使用公知之方法合成。例如,可藉由如下方法而獲得:於有機色素、蒽醌或者吖啶酮中,導入以下述式(14)~下述式(17)所表示之取代基後,使其與可與該等取代基反應而形成以上述通式(8)~上述通式(11)所表示之取代基之胺化合物,例如N,N-二甲基胺基丙基胺、N-甲基哌、二乙胺或4-[4-羥基-6-[3-(二丁基胺基)丙基胺基]-1,3,5-三-2-基胺基]苯胺等反應。
式(14):-SO2
Cl 式(15):-COCl 式(16):-CH2
NHCOCH2
Cl 式(17):-CH2
Cl
又,於有機色素為偶氮系色素之情形時,亦可將以上述通式(8)~上述通式(11)所表示之取代基,預先導入於重氮成分(例如,具有重氮基之化合物)或偶合成分(例如,具有乙醯胺基之化合物)中,繼而進行偶合反應,藉此製造偶氮系顏料衍生物。
於本發明中所使用之「具有鹼性基之三衍生物」可依多種合成路徑,使用公知之方法合成。例如,可藉由如下方式而獲得:將三聚氯化氰作為原材料,使形成以上述通式(8)~上述通式(11)所表示之取代基之胺化合物,例如N,N-二甲基胺基丙基胺或N-甲基哌等與三聚氯化氰之至少1個氯原子反應,繼而使三聚氯化氰之剩餘氯原子與各種胺化合物或醇化合物等反應。
於本發明之顏料分散體中,鹼性增效劑之添加量係相對於100重量份顏料,較佳為1~50重量份,更佳為3~30重量份,特佳為5~25重量份。相對於100重量份顏料,若鹼性增效劑未滿1重量份,則存在有分散性惡化之情形,若超過50重量份,則存在有耐熱性及/或耐光性惡化之情形。
本發明之顏料分散體,除了上述分散劑或上述增效劑以外,亦可含有各種顏料載體(pigment carrier)。顏料載體之代表例為溶劑(尤其是有機溶劑)。作為溶劑(尤其是有機溶劑),可將通常使用作為顏料分散體之溶劑的公知之溶劑,使用於本發明之顏料分散體中。
作為溶劑,例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、環己醇、苄醇、或戊醇等醇類,乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、甲氧基甲氧基乙醇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇異丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、1-丁氧基乙氧基丙醇、或1-甲氧基-2-丙基乙酸酯等乙二醇衍生物類,丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、異佛爾酮、甲基環己酮、或苯乙酮等酮類,乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、或乳酸丁酯等酯類,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類,石油系溶劑等,此等可單獨或者組合使用。
於本發明之顏料分散體中,作為顏料載體,可含有熱硬化性化合物(thermosetting compound)。作為熱硬化性化合物,例如可列舉:三聚氰胺樹脂、苯胍樹脂、苯酚樹脂、嵌段化異氰酸酯、矽烷偶合化合物、環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、氧環丁烷(oxetane)樹脂、乙烯性不飽和單體、松香改質順丁烯二酸樹脂、松香改質反丁烯二酸樹脂、或尿素樹脂等。該等熱硬化性化合物,由於加熱易於反應形成交聯結構(cross linkage structure),故而較佳為於用以製備熱硬化型墨水之顏料分散體中,含有上述熱硬化性化合物。
作為三聚氰胺樹脂,例如可列舉含有亞胺基、羥甲基及/或烷氧基甲基者,特佳為僅含有烷氧基甲基之三聚氰胺樹脂。作為含有烷氧基甲基之三聚氰胺樹脂的具體例,可列舉六甲氧基羥甲基三聚氰胺、或六丁氧基羥甲基三聚氰胺等,但並不限定於該等。
作為三聚氰胺樹脂,可使用市售之樹脂,且作為該市售品之具體例,可列舉以下者。但,並不限定於該等。作為該市售品之具體例,可列舉:三和化學公司製造之NIKALAC MW-30M、MW-30、MW-22、MS-21、MX-45、MX-500、MX-520、MX-43、MX-302,日本Sytecs Industry公司製造之SAIMEL 300、301、303、350、285、232、235、236、238,MYCOAT506、508等。
作為苯胍樹脂,例如可列舉含有亞胺基、羥甲基及/或烷氧基甲基者,特佳為含有烷氧基甲基之苯胍樹脂。可使用市售之樹脂作為苯胍樹脂,作為該市售品之具體例,可列舉三和化學公司製造之NIKALAC BX-4000、SB-401,日本Sytecs Industry公司製造之SAIMEL 1123等。
作為苯酚樹脂,可使用如下之任一者,例如:將苯酚類與醛類於酸性觸媒下反應之酚醛清漆型苯酚樹脂、於鹼性觸媒下反應之甲酚型苯酚樹脂。作為苯酚類,例如可列舉:鄰甲酚、對甲酚、對苯基苯酚、對壬基苯酚、2,3-二甲苯酚、苯酚、間甲酚、3,5-二甲苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚、對苯二酚、雙酚A、雙酚F、雙酚B、雙酚E、雙酚H、或雙酚S等。作為醛類,例如可列舉:甲醛、或乙醛等。苯酚類與醛類可分別單獨使用1種,或組合使用2種以上。
作為成為嵌段化異氰酸酯化合物之原料的異氰酸酯化合物,例如可列舉:二異氰酸己二酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯胺異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、二苯基甲烷-2,4’-二異氰酸酯、雙(4-異氰酸環己基)甲烷、四甲基苯二甲基二異氰酸酯等二異氰酸酯,該等二異氰酸酯之三聚異氰酸酯體、三羥甲基丙烷加成物型、縮二脲型、具有異氰酸酯殘基之預聚物(自二異氰酸酯與多元醇所獲得之低聚合物)以及具有異氰酸酯殘基的脲二酮(urethodione)等,但並不限定於此。
作為上述異氰酸酯化合物之阻斷劑,例如可列舉:苯酚(解離溫度為180℃以上)、ε-己內醯胺(解離溫度為160~180℃)、肟(解離溫度為130~160℃)、或活性亞甲基(100~120℃)等,但並不限定於此。又,可單獨使用1種,或並用2種以上。
作為矽烷偶合劑,例如可列舉:乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等乙烯基矽烷類,γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等(甲基)丙烯基矽烷類,β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧基矽烷類,N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷等胺基矽烷類,γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷等硫代矽烷類等。
作為環氧樹脂,例如可列舉:雙酚茀二環氧丙基醚、雙甲酚茀二縮水甘油醚、雙苯氧基乙醇茀二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油聚縮水甘油醚、三羥甲基丙烷聚縮水甘油醚、季戊四醇聚縮水甘油醚、二甘油聚縮水甘油醚、山梨糖醇聚縮水甘油醚、對苯二甲酸二縮水甘油酯、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、乙二醇二縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、以及聚丙二醇二縮水甘油醚等多元醇之縮水甘油醚,異氰尿酸聚縮水甘油酯等,但並不限定於該等。
作為乙烯性不飽和單體(ethylenically unsaturated monomer),具體可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(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2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸十八烷酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸烷基酯類;甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等烷氧基聚烷二醇(甲基)丙烯酸酯類;丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯、ω-羧基-聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸單羥基乙基(甲基)丙烯酸酯以及四氫鄰苯二甲酸單羥基乙基(甲基)丙烯酸酯等含有羧基之(甲基)丙烯酸酯類;丁烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、檸康酸等上述含有羧基之(甲基)丙烯酸酯類以外的含有羧基之乙烯性不飽和單體;(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2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯等含有羥基之(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯醯胺、以及N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、二丙酮(甲基)丙烯醯胺、丙烯醯基啉等N取代型(甲基)丙烯醯胺類;N,N-二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯等含有胺基之(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯腈類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯類;乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚等乙烯醚類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等脂肪酸乙烯酯類;又,1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等烷二醇二(甲基)丙烯酸酯,甘油環氧丙烷改質三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧乙烷改質三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧丙烷改質三(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸環氧乙烷改質三(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸環氧乙烷改質ε-己內酯改質三(甲基)丙烯酸酯、1,3,5-三丙烯醯基六氫-均三、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯三丙酸酯等三官能(甲基)丙烯酸酯類;又,季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯單丙酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、寡酯四(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯醯氧基)磷酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯類。
進而,除如上所述之化合物以外,可列舉聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環氧酯、(甲基)丙烯酸化順丁烯二酸改質聚丁二烯等。
此處,所謂(甲基)丙烯酸酯係指甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯;所謂(甲基)丙烯醯胺係指甲基丙烯醯胺或丙烯醯胺;所謂(甲基)丙烯腈係指甲基丙烯腈或丙烯腈。
於本發明之顏料分散體中,作為顏料載體,可含有選自由以下物質所組成之族群者:乙烯系樹脂(丙烯酸系樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-順丁烯二酸樹脂等)、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、縮丁醛樹脂、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯化乙烯、氯化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、醇酸樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚乙烯、以及聚丁二烯。藉由含有該等樹脂,可提高顏料之分散性,亦可提高經時穩定性。又,亦可提高與被塗佈物之黏著性、著色膜之強度等。其中,尤其是乙烯系樹脂,因樹脂自身之透明性、耐光性、以及耐熱性優異,故而較佳。此處,所謂乙烯系樹脂係指至少將上述所例示之乙烯性不飽和單體共聚合而成之樹脂。
於本發明中所使用之乙烯系樹脂,除上述所例示之乙烯性不飽和單體以外,可含有具有磷酸基或磺酸基之乙烯性不飽和單體作為聚合成分。
作為具有磷酸基之乙烯性不飽和單體,可列舉如以乙二醇(甲基)丙烯酸酯磷酸酯、丙二醇(甲基)丙烯酸酯磷酸酯所代表之以下述通式(18)所表示之乙烯性不飽和單體。
通式(18):
於通式(18)中,R4 4
為氫原子或甲基,R4 5
為伸烷基,u表示1~20之整數。
將具有磷酸基之乙烯性不飽和單體的具體例表示如下,但並不限定於此。
該等具有磷酸基之乙烯性不飽和單體可使用例如揭示於日本專利特公昭50-22536號公報、或日本專利特開昭58-128393號公報之方法進行製造。作為市售品,例如有:Phosmer M、Phosmer CL、Phosmer PE、Phosmer MH(以上由Uni-Chemical公司製造),Lightester P-1M(以上由共榮社化學公司製造),JAMP-514(以上由城北化學工業公司製造),KAYAMER PM-2、KAYAMER PM-21(以上由日本化藥公司製造)等。
作為具有磺酸基之乙烯性不飽和單體,例如可列舉:2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸、乙烯磺酸、3-烯丙氧基-2-羥基丙烷磺酸、對苯乙烯磺酸,甲基烯丙基磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙氧基苯磺酸、烯丙氧基苯磺酸、甲基丙烯酸2-磺乙酯、甲基丙烯酸4-磺丁酯等。
又,作為乙烯系樹脂,較佳為亦使用以下述通式(19)或通式(20)所表示之乙烯性不飽和單體。可藉由使用將該等乙烯性不飽和單體共聚合而獲得之乙烯系樹脂作為顏料載體,而提高顏料之分散性以及經時穩定性,進而使顏料糊狀物低黏度化。
通式(19):
通式(20):
於上述通式(19)以及通式(20)中,R4 6
以及R4 8
表示氫原子或甲基,R4 7
以及R4 9
表示碳原子數為1~4之伸烷基,v以及w表示1~100之整數。
作為以上述通式(19)以及通式(20)所表示之乙烯性不飽和單體,例如可列舉:對基苯酚環氧乙烷改質丙烯酸酯、環氧乙烷改質雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧乙烷改質雙酚A二丙烯酸酯、環氧丙烷改質雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧丙烷改質雙酚A二丙烯酸酯、環氧乙烷-環氧丙烷改質雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧乙烷-環氧丙烷改質雙酚A二丙烯酸酯、環氧丙烷環氧乙烷(嵌段型)改質雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧丙烷四氫呋喃改質雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧丙烷四氫呋喃改質雙酚A二丙烯酸酯等。該等市售物為例如日本油脂股份有限公司之Blemmer系列或東亞合成股份有限公司之ARONIX系列。
乙烯系樹脂之合成,例如可於起始劑之存在下,於惰性氣體氣流下,於50~150℃下花費2~10小時進行。亦可視需要於上述溶劑之存在下進行。作為起始劑,可列舉:過氧化苯甲醯、氫過氧化異丙苯、氫過氧化第三丁基、過氧化碳酸二異丙酯、過氧化二第三丁基、苯甲酸過氧化第三丁酯等有機過氧化物,2,2’-偶氮二異丁腈等偶氮化合物等。起始劑相對於乙烯性不飽和單體100重量份,較佳為以1~20重量份之量使用。
作為可於本發明之顏料分散體中添加之其他添加劑,例如可列舉:光聚合起始劑、鏈轉移劑、可塑劑、表面調整劑、紫外線防止劑、光穩定化劑、抗氧化劑、抗靜電劑、防黏連劑、消泡劑、黏度調整劑、蠟、界面活性劑、或調平劑等。
就光聚合起始劑加以說明。分散劑以外之上述顏料載體中,環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、氧環丁烷樹脂、以及乙烯性不飽和單體係活性能量射線硬化性化合物,含有該化合物之著色組成物的塗膜,可藉由照射活性能量射線而硬化。該活性能量射線硬化性化合物中,乙烯性不飽和單體係以自由基聚合而硬化,包含於環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、氧環丁烷樹脂、以及乙烯性不飽和單體中之乙烯醚類係以陽離子聚合而硬化。此處,所謂活性能量射線,表示電子射線或紫外線等電游離放射線。
作為可於自由基聚合系使用之光聚合起始劑,例如可列舉:苯乙酮系光聚合起始劑、安息香系光聚合起始劑、二苯基酮系光聚合起始劑、噻噸酮系光聚合起始劑、三系光聚合起始劑、膦系光聚合起始劑、肟系光聚合起始劑、咪唑系光聚合起始劑、硼酸鹽系光聚合起始劑、咔唑系光聚合起始劑、醌系光聚合起始劑、二茂鈦系光聚合起始劑等。
作為苯乙酮系光聚合起始劑,例如可列舉:4-苯氧基二氯苯乙酮、4-第三丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)-丁烷-1-酮等。
作為安息香系光聚合起始劑,例如可列舉:安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、苄基二甲基縮酮等。
作為二苯基酮系光聚合起始劑,例如可列舉:二苯基酮、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯化二苯基酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯硫醚等。
作為噻噸酮系光聚合起始劑,例如可列舉:噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等。
作為三系光聚合起始劑,例如可列舉:2,4,6-三氯-均三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-胡椒基-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-均三、2-(萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三,2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三等。
作為膦系光聚合起始劑,例如可列舉:雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦等。
作為醌系光聚合起始劑,例如可列舉:9,10-菲醌、樟腦醌,乙基蒽醌等。
作為肟系光聚合起始劑,例如可列舉:以下述式(21)所表示之化合物、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-、1-(O-乙醯基肟)、或1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯基肟)],O-(乙醯基)-N-(1-苯基-2-氧-2-(4’-甲氧基-萘基)亞乙基)羥基胺等。
式(21):
作為咪唑系光聚合起始劑,例如可列舉:2,2’-雙(鄰氯苯基)-4,5,4’,5’-四苯基-1,2’-聯二咪唑等。
作為硼酸鹽系光聚合起始劑,例如可列舉以下述式(22)~(25)所表示之化合物。
式(22):
式(23):
式(24):
式(25):
於以自由基聚合而硬化之情形時,於活性能量射線使用電子射線之情形時,光聚合起始劑並非必需。
於以陽離子聚合而硬化之情形時,無論活性能量射線之種類,陽離子光聚合起始劑為必需成分。作為陽離子光聚合起始劑,具體可列舉:芳基鋶鹽衍生物(例如聯合碳化合物公司製造之Cyracure UVI-6990、Cyracure UVI-6974,旭電化工業公司製造之Adeka Optomer SP-150、Adeka Optomer SP-152、Adeka Optomer SP-170、Adeka Optomer SP-172)、烯丙基碘鹽衍生物(例如Rhodia公司製造之RP-2074)、丙二烯-離子錯合物衍生物(例如Ciba-geigy公司製造之Irgacure 261)、重氮鎓鹽衍生物、三系起始劑以及其他鹵化物等酸產生劑。作為與陽離子光聚合起始劑並用之光聚合助劑,可列舉:蒽、蒽衍生物(例如旭電化工業公司製造之Adeka Optomer SP-100,川崎化成工業公司之9,10-二丁氧基蒽、9,10-乙氧基蒽、9,10-二丙氧基蒽)。該等陽離子光聚合起始劑、或陽離子光聚合助劑,可分別使用1種或組合使用多種。
就鏈轉移劑加以說明。作為可於本發明之顏料分散體中使用之鏈轉移劑,可列舉硫醇化合物,特佳為具有2個以上硫醇基之多官能硫醇。例如可列舉:己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇雙硫代丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代丙酸酯、參羥甲基丙烷三硫代乙醇酸酯、三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇肆硫代乙醇酸酯、季戊四醇肆硫代丙酸酯、三巰基丙酸參(2-羥基乙基)二聚異氰酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基-均三、2-(N,N-二丁基胺基)-4,6-二巰基-均三、三羥甲基丙烷三(3-巰基異丁酸酯)等。該等多官能硫醇可單獨使用1種,或組合使用2種以上。
該等多官能硫醇中,較佳為使用三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基異丁酸酯)。又,該等多官能硫醇,若於上述光聚合起始劑中,尤其與咪唑系光聚合起始劑組合,則敏感度增加且活性能量射線硬化性提高,故而較佳。
本發明之顏料分散體,可如下予以製備:將顏料與以上述通式(1)所表示之分散劑作為必需成分,視需要混合上述鹼性增效劑、溶劑、上述分散劑以外之顏料載體、以及其他添加劑而獲得之混合物,將其以攪拌器、橫型砂磨機、縱型砂磨機、環形珠磨機、或粉碎機等進行分散,藉此將顏料分散於顏料載體而製備。顏料、鹼性增效劑、以上述通式(1)所表示之分散劑、分散劑以外之顏料載體、以及其他添加劑係可混合所有成分後進行分散,亦可先僅分散顏料與鹼性增效劑,或者僅分散鹼性增效劑與上述分散劑,或者僅分散顏料、鹼性增效劑與上述分散劑,繼而,添加其他成分再次進行分散。
又,於以攪拌器、橫型砂磨機、縱型砂磨機、環形珠磨機、或粉碎機等進行分散前,亦可進行使用混煉機或三輥研磨機等之軋墨機之前分散、使用二輥研磨機之固形分散、或對顏料之鹼性增效劑及/或上述分散劑之處理。又,高速混合機、均質機、球磨機、輥筒研磨機、石磨機、或超音波分散機等所有分散機或混合機,皆可用以製造本發明之顏料分散體。於各個分散機中,於具有適於分散之黏度區域的情形時,可改變各種添加成分與顏料之比率,調整黏度。
其中較佳為以使用二輥研磨機將顏料預先加以包覆處理之步驟,獲得片狀顏料分散體(pigment dispersion chip)。將顏料加以包覆處理時之原料添加量,相對於顏料100重量份,較佳為於鹼性增效劑為1~30重量份、以上述通式(1)所表示之分散劑以及上述分散劑以外之顏料載體為20~200重量份、以及溶劑為4~200重量份之範圍內。若鹼性增效劑之添加量未滿1重量份,則於自如此獲得之片狀顏料分散體製備糊狀顏料分散體(pigment dispersion paste)之情形時,使糊狀顏料分散體低黏度化之效果小;於超過30重量份之情形時,則鹼性增效劑過剩,未吸著之鹼性增效劑之間彼此凝集,故而自片狀顏料分散體製備而得之糊狀顏料分散體將增黏。又,於上述分散劑以及分散劑以外之顏料載體的合計添加量未滿20重量份之情形時,無法充分包覆顏料表面,顏料之分散穩定性降低;於超過200重量份之情形時,藉由未吸著於顏料的游離之上述分散劑以及分散劑以外之顏料載體,自片狀顏料分散體製備之糊狀顏料分散體的黏度提高。又,於溶劑之添加量未滿4重量份之情形時,對於鹼性增效劑、上述分散劑以及分散劑以外之顏料載體之顏料的初期塗佈不充分,未充分包覆顏料,故而自片狀顏料分散體製備之糊狀顏料分散體的黏度不穩定;於超過200重量份之情形時,難以進行顏料之包覆處理。
顏料之包覆處理,具體可按照下述2階段之步驟進行。
第1步驟係如下之片化步驟:將含有顏料、以上述通式(1)所表示之分散劑及上述分散劑以外之顏料載體、以及溶劑等之組成物,藉由使其通過二輥研磨機20次左右,而進行對顏料之樹脂成分的濕潤與吸著。以該片化步驟中,所添加之溶劑中約有80重量%左右揮發。又,可獲得上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體吸著於顏料之混煉物。
第2步驟係如下之包覆處理步驟:繼續進行藉由片化步驟(1)而上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體吸著於顏料之混煉物的加熱、混煉,於顏料粒子表面形成包覆層。於混煉物之黏度較高而無法於機械上進行混煉之情形時,可追加適量之溶劑,幫助混煉。
於以上述通式(1)所表示之分散劑及上述分散劑以外之顏料載體具有可交聯之官能基的情形時,於上述包覆處理步驟(2)中發生樹脂成分之交聯,於一部分中亦呈現樹脂切斷。該反應係由過度機械加壓與研磨、甚至加熱之結果而導致者,為機械化學反應(mechanochemical reaction),僅由顏料與上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體將難以產生樹脂成分之交聯反應。據推測,混煉顏料與樹脂成分時,藉由使用鹼性增效劑,而使鹼性增效劑與上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體牢固吸著於顏料表面,進而藉由進行加熱與加壓混煉,而使上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體發生交聯。
上述包覆處理步驟(2)中之加熱溫度,較佳為於80℃~120℃之範圍內。溫度未滿80℃時,則存在有以上述通式(1)所表示之分散劑及上述分散劑以外之顏料載體未充分交聯之情形;溫度超過120℃時,則存在有上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體產生劣化之情形。
未吸著於顏料表面的剩餘之上述分散劑及上述分散劑以外之顏料載體,對自片狀顏料分散體製備而得之糊狀顏料分散體的黏度等物性將產生影響,故亦可藉由洗淨或過濾而除去。又,於包覆處理顏料即使乾燥亦不凝集之情形時,亦可於洗淨後乾燥,但包覆處理時所使用之溶劑若對目的用途無礙,則無須乾燥。
可自本發明之顏料分散體製備各種墨水(ink compositions),墨水之種類並無限定。作為代表性墨水,例如可利用於:非水系墨水、水系墨水、或無溶劑系塗料、凹版印刷墨水、平版印刷墨水、彩色濾光片用墨水(ink composition for color filter)、彩色濾光片用黑色墨水(blackink composition for color filter)、噴墨墨水(ink composition for inkjet printing)、數位紙用墨水、塑膠著色劑等。
尤其適用於必須使用微細顏料之彩色濾光片用墨水、感光性黑色墨水(photosensitive black ink composition)、噴墨墨水、以及彩色濾光片用噴墨墨水(inkjet ink for color filter)。該等用途中,較佳為以分散機予以分散後,以除去粗大粒子或雜質為目的,使用過濾器或離心法加以過濾。
就使用於彩色濾光片用墨水之情況加以說明。本發明之彩色濾光片用墨水,例如可適用於製造於薄型電視等中所利用的液晶顯示面板之彩色濾光片基板。本發明之彩色濾光片用墨水係以顏料、以上述通式(1)所表示之分散劑、及上述乙烯性不飽和單體作為必需成分,視需要添加其他顏料載體、以及其他添加劑而構成。
進而,可添加感光性樹脂。作為感光性樹脂,例如可使用如下之樹脂:使具有異氰酸酯基、醛基、或環氧基等反應性取代基之(甲基)丙烯酸化合物或桂皮酸,與具有羥基、羧基及/或胺基等反應性取代基之樹脂反應後,將(甲基)丙烯醯基、或苯乙烯基等光交聯性基導入至該高分子中之樹脂。又,亦可使用將苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物或α-烯烴-順丁烯二酸酐共聚物等之含有酸酐之高分子,以(甲基)丙烯酸羥基烷基酯等具有羥基之(甲基)丙烯酸化合物加以半酯化而獲得者。
又,於使用本發明之彩色濾光片用墨水而以鹼性顯影形成濾光器區段之情形時,較佳為於顏料載體中含有鹼性可溶型非感光性樹脂。所謂鹼性可溶型非感光性樹脂係指溶解於鹼性水溶液中,未藉由自由基交聯之樹脂,例如可列舉具有羧基、或磺基等酸性官能基的重量平均分子量為1000~500000、較佳5000~100000之樹脂。作為鹼性可溶型非感光性樹脂,具體可列舉:具有酸性官能基之乙烯系樹脂、α-烯烴/順丁烯二酸(酐)共聚物、苯乙烯/順丁烯二酸(酐)共聚物、苯乙烯/苯乙烯磺酸共聚物、乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物、或異丁烯/順丁烯二酸(酐)共聚物等。其中,選自具有酸性官能基之乙烯系樹脂、α-烯烴/順丁烯二酸(酐)共聚物、苯乙烯/順丁烯二酸(酐)共聚物、以及苯乙烯/苯乙烯磺酸共聚物之至少1種樹脂,尤其是具有酸性官能基之乙烯系樹脂,其耐熱性、透明性高,故可適合使用。具有酸性官能基之乙烯系樹脂,可藉由將上述乙烯性不飽和單體中具有羧基、磷酸基、或磺酸基之乙烯性不飽和單體以上述方法共聚合,而容易地獲得。
本發明之彩色濾光片用墨水,較佳為含有「具有鹼性基之化合物」。顏料之分散優異之「具有鹼性基之化合物」,係抑制分散後之顏料之再凝集的效果佳。因此,使用以上述通式(1)所表示之本發明之分散劑,利用其優異之分散性,製備含有良好分散於顏料載體中之顏料的墨水之情形時,其將抑制顏料再凝集,獲得透明性優異之彩色濾光片,故而較佳為使用「具有鹼性基之化合物」。於本發明之彩色濾光片用墨水中含有「具有鹼性基之化合物」者,係分散劑對於顏料可形成更加良好之吸著/定向面,故而較佳。「具有鹼性基之化合物」之添加量係相對於顏料100重量份,較佳為1~40重量份,更佳為5~15重量份。「具有鹼性基之化合物」之添加量若低於1重量份,則分散效果不充分,若高於40重量份,則其亦對分散產生影響。
作為「具有鹼性基之化合物」,可列舉鹼性樹脂或鹼性界面活性劑、上述鹼性增效劑等。其中,較佳為可對顏料形成更加良好之吸著/定向的鹼性增效劑。
作為鹼性樹脂,例如可列舉脂肪族聚胺/聚酯接枝聚合物等。
作為鹼性界面活性劑,例如可列舉:十二烷基硫酸單乙醇胺、十二烷基硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸銨、硬脂酸單乙醇胺、或苯乙烯-丙烯酸共聚物之單乙醇胺等陰離子性界面活性劑、烷基二甲基胺基乙酸甜菜鹼等烷基甜菜鹼、烷基咪唑啉等兩性界面活性劑等。該等可單獨使用,或組合使用2種以上。
本發明之彩色濾光片用墨水中,為了易於將顏料充分分散於顏料載體中,並塗佈於玻璃等透明基板上使乾燥膜厚成為0.2~5 μ m,以形成濾光器區段,可含有上述溶劑。
於藉由紫外線照射而硬化本發明之彩色濾光片用墨水之情形時,係於該墨水中添加上述光聚合起始劑。
又,本發明之彩色濾光片用墨水中,為了使墨水之經時黏度穩定化,可含有儲存穩定劑。作為儲存穩定劑,例如可列舉:苄基三甲基氯化物、或二乙基羥基胺等之4級銨氯化物,乳酸、或草酸等有機酸以及其甲醚,第三丁基焦兒茶酚、四乙基膦、或四苯基膦等有機膦,或者亞磷酸鹽等。
為了藉由光蝕微影法形成濾光器區段,較佳為於使用本發明之彩色濾光片用墨水之情形時,於該彩色濾光片用墨水中,以1.5~15重量%之比例含有顏料。又,為了藉由印刷法形成濾光器區段,於使用本發明之彩色濾光片用墨水之情形時,較佳為於該彩色濾光片用墨水中,以1.5~45重量%之比例含有顏料。又,於最終濾光器區段中,較佳為以10~50重量%、更佳以20~45重量%之比例含有顏料,其餘部分由含有分散劑之顏料載體提供。
本發明之彩色濾光片用墨水,可製備作為凹版印刷平版用印刷墨水、無水平版印刷墨水、絲網印刷用墨水、溶劑顯影型或者鹼性顯影型著色光阻材料。特佳為鹼性顯影型著色光阻材料。
就適用於感光性黑色墨水(photosensitiVe black ink composition)之情形加以說明。本發明之感光性黑色墨水係含有碳黑、光聚合起始劑、鹼性增效劑、乙烯性不飽和單體、以及分散劑而形成。本發明之感光性黑色墨水特佳為作為彩色濾光片之黑色矩陣用途(application for black matrix on color filter)。
於本發明之感光性黑色墨水中,以上述通式(1)所表示之分散劑的含量,係以感光性黑色墨水之總固形分重量為基準(100重量%),較佳為0.01~30重量份,更佳為0.1~30重量份,再更佳為0.5~20重量份。若上述分散劑之含量少於0.01重量份,則存在有與玻璃之黏著性或感光性黑色墨水之穩定效果不充分之情形,若超過30重量份,則存在有與玻璃之黏著性或感光性黑色墨水之穩定效果惡化之情形。
進而,本發明之感光性黑色墨水中,可添加以上述通式(1)所表示之分散劑以外的顏料載體。
於本發明之感光性黑色墨水中,樹脂重量[P1]與乙烯性不飽和單體重量[M1]之比率[M1/P1],較佳為0.10~0.70,更佳為0.15~0.65,特佳為0.20~0.60。若[M1/P1]未滿0.10,則敏感度降低;若[M1/P1]超過0.70,則產生黑色矩陣的圖案形狀之直線性不良、斷面形狀不良或皺褶等。
乙烯性不飽和單體重量[M1]與光聚合起始劑重量[I1]之比率[I1/M1],較佳為0.15~0.62。其原因在於,若[I1/M1]未滿0.15,則敏感度降低,難以進行光聚合。又,其原因在於,若[I1/M1]超過0.62,則產生黑色矩陣的圖案形狀之直線性不良、斷面形狀不良或皺褶等。
本發明之感光性黑色墨水中,係使用碳黑作為遮光成分。碳黑可使用已作為上述顏料而加以說明者,特佳為使用平均一次粒子徑為20~40 nm、比表面積為70~180 m2
/g、吸油量為100 cm3
/100 g以下之碳黑。再者,所謂本發明之吸油量係指鄰苯二甲酸二丁酯之吸油量。
單獨使用有平均一次粒子徑未滿20 nm之碳黑之感光性黑色墨水中,每單位體積之碳黑粒子數為多數,就遮光性之觀點而言屬有利,但因高遮光性而光硬化性劣化。進而,存在有如下問題:碳黑難以穩定分散,引起黑色組成物之一部分殘留於顯影後之玻璃基板上的現象;或引起殘渣(或者亦稱之為浮渣)之現象。
另一方面,含有平均一次粒子徑超過40 nm之碳黑的感光性黑色墨水中,每單位體積之碳黑粒子數為少數,就光硬化性之觀點而言屬有利,但遮光性及黑色矩陣之圖案形狀,尤其是直線性不充分。
於使用比表面積未滿70 m2
/g之碳黑的情形時,易引起黑色矩陣之圖案形狀劣化或黏著性降低,於使用比表面積大於180 m2
/g之碳黑的情形時,碳黑將難以穩定分散。
碳黑之吸油量,自光硬化性之觀點考慮,較佳為100 cm3
/100 g以下,更佳為0~80 cm3
/100 g,特佳為0~50 cm3
/100 g。
作為平均一次粒子徑為20~40 nm、比表面積為70~180 m2
/g、吸油量為100 cm3
/100 g以下之碳黑,例如,可例舉:CABOT製造之MOGUL L、BLACK PEARLS(L、520、450、430)、REGAL(660R、660、500R、330R、330、300R、250R、250、99R、99I),三菱化學製造之MA(77、7、8、11、100、100R、100S、200RB、14)、#(52、50、47、45、45L、44、33、32、95、85、260)、CF9,DEGUSSA製造之Special Black550、Printex(55、45、300、ES23、35)、350,Asahicarbon製造之旭# 70L N-326,Columbian.Carbon製造之RAVEN(1255、1250、1200、1170、1040、1035、1030、1020、1000、890POWDER、890H POEDER、850)等;較佳可使用CABOT製造之REGAL(250R、250)、三菱化學製造之# 47,特佳可使用三菱化學製造之# 47。
另一方面,以提高黑色矩陣之遮光性為目的,提出有:並用2種遮光性材料以提高光學濃度(OD值)之方法,即,並用平均粒徑較小之碳黑及平均粒徑較大之碳黑,於黑色矩陣內形成最密填充結構,藉此提高OD值(例如,日本專利特開平9-133806號公報、日本專利特開平9-279082號公報、日本專利特開平11-80584號公報)。於本發明之感光性黑色墨水中,亦可相同地採用並用2種碳黑以提高OD值之方法。
於本發明之感光性黑色墨水中,於為了提高OD值而並用2種以上之碳黑之情形時,作為遮光成分,較佳為使用平均一次粒子徑之差為5 nm以上,並含有:(a1)平均一次粒子徑為8~20 nm之第1碳黑,及(a2)平均一次粒子徑為21~40 nm之第2碳黑,且不含超過40 nm之碳黑的墨水。
於單獨使用平均一次粒子徑為8~20 nm之第1碳黑(a1)之感光性黑色墨水中,每單位體積之碳黑粒子數變多,就遮光性之觀點而言屬有利,但因遮光性高故而光硬化性差。進而,存在有如下之問題:碳黑難以穩定分散,引起黑色組成物之一部分殘留於顯影後之玻璃基板上的現象;或引起殘渣(或者亦稱之為浮渣)之現象。。
另一方面,於單獨使用平均一次粒子徑為21~40 nm之第2碳黑(a2)之感光性黑色墨水中,每單位體積之碳黑粒子數變少,光硬化性屬有利但遮光性不充分。
又,於含有平均一次粒子徑超過40 nm之碳黑之感光性黑色墨水中,每單位體積之碳黑粒子數變少,光硬化性屬有利,但遮光性以及黑色矩陣之圖案形狀,尤其是直線性不充分。
於如上所述並用2種以上之碳黑之情形時,作為第1碳黑(a1),較佳係平均一次粒子徑為10~18 nm者,進而可較佳地使用比表面積為200~600 m2
/g之碳黑。於使用比表面積未滿200 m2
/g之碳黑之情形時,易引起黑色矩陣之圖案形狀之劣化或黏著性之降低,於使用大於600 m2
/g之碳黑之情形時,碳黑之穩定分散變得困難。再者,平均一次粒子徑未滿8 nm之碳黑難以製造,故而不適於作為第1碳黑(a1)。
又,作為第2碳黑(a2),較佳係平均一次粒子徑為22~37 nm者,進而可較佳地使用比表面積為40~600 m2
/g之碳黑。於使用比表面積未滿40 m2
/g之碳黑之情形時,易引起黑色矩陣之圖案形狀劣化或黏著性降低,使用大於600 m2
/g之碳黑之情形時,碳黑之穩定分散變得困難。
進而,於第1碳黑(a1)與第2碳黑(a2)之平均一次粒子徑之差未滿5 nm的情形時,無法期望於並用第1碳黑(a1)及第2碳黑(a2)之情形時表現之高遮光性之效果。
作為平均一次粒子徑為8~20 nm之第1碳黑(a1),例如,可例舉:CABOT製造之MONARCH,或BLACK PERLS(1400、1300、1100、1000、900、880、800、700)、VULCAN(P、9A32),三菱化學製造之#(2700B、2650、2600、2450B、2400B、2350、2300、1000、990、980、970、960、950、900、850)、MCF88、MA600,DEGUSSA製造之Color Black(FW2000、FW2、FW2V、FW1、FW18、S170、S160)、Special Black(6、5)、Printex(95、90、85、80、75、40、60),東海Carbon製造之Sheast(9H SAF-HS、9 SAF),Asahicarbon製造之旭#80,Columbian.Carbon製造之ROYAL SPECTRA、NEO SPECTRA MARK(I以及Ⅱ)、NEO SPECTRA AG、SUPERBA(NEO MK Ⅲ)、NEO SPECTRA MARK IV、RAVEN(5000、7000、5750、5250、3500、3200、2000、1500)、CONDUCTEX(40-220、SC)、RAVEN C BEADS等。較佳係可使用CABOT製造之MPNARCH(1100、800)、BLACK PERLS(1100、800),三菱化學製造之# 850,DEGUSSA製造之Printex95;特佳係可使用CABOT製造之MONARCH1100,DEGUSSA製造之Printex95。
作為平均一次粒子徑為21~40 nm之第2碳黑(a2),例如,可例舉:CABOT製造之VULCAN(XC72R、XC72)、MOGULL、BLACK PEARLS(L、570、520、490、480、470、460、450、430、420、410)、REGAL(660R、660、500R、330R、330、300R、250R、250、99R、99I)、ELFTEX(5、8、12、PELLETS115),三菱化學製造之MA(77、7、8、11、100、100R、100S、230、200RB、14)、#(750B、650B、52、50、47、45、45L、44、40、33、32、30、95、85、260、3230B、3350B)、CF9,DEGUSSA製造之Special Black(4、4A、550、350)、Printex(150T、U、V、140U、140V、55、45、P、L6、L、300、30、ES23、3、ES22、35、XE2),東海Carbon製造之Sheast[6ISAF、600ISAF-LS、5H-Ⅱ SAF-HS、KH(N339)、3H HAF-HS、NH(N351)、3 HAF、3M、NLI-HAF、300 HAF-LS、116 MAF],Asahicarbon製造之旭# 75、旭# 70(-IH、-IN、-L)、旭HS-500、旭F-200,Columbian.Carbon製造之RAVEN(1255、1250、1200、1170、1040、1035、1030 BEADS、1020、1000、890、890HPOWDER、850、825BEADS)、CONDUCTEX(975BEADS、900BEADS)等。較佳係可使用CABOT製造之REGAL(300R、250R、250、99R、99I),三菱化學製造之MA(7、11、100R),#(47、45、45L),DEGUSSA製造之Printex55;特佳係可使用三菱化學製造之# 47,CABOT製造之REGAL 250R。
第1碳黑(a1)以及第2碳黑(a2)之重量比,係相對於第1碳黑(a1)1重量份,第2碳黑(a2)為3~30重量份,較佳3~10重量份。
於相對於第1碳黑(a1)1重量份,第2碳黑(a2)未滿3重量份之情形時,即於第1碳黑(a1)更多之情形時,碳黑全體之穩定分散將變得困難。另一方面,於相對於第1碳黑(a1)1重量份,第2碳黑(a2)超過30重量份之情形時,即於第1碳黑(a1)變得更少之情形時,無法期望於並用第1碳黑(a1)及第2碳黑(a2)之情形時所表現之高遮光性之效果。
又,於本發明之感光性黑色墨水中所使用之碳黑,亦包含並用平均一次粒子徑不同之碳黑之情形,以感光性黑色墨水之總固形分重量為基準(100重量%),較佳可依合計為40~65重量%之量使用,更佳可依合計為45~60重量%之量使用。
又,於本發明之感光性黑色墨水中,可使用上述多官能硫醇。多官能硫醇,以感光性黑色墨水之總固形分重量為基準(100重量%),較佳係可依0.1~30重量%之量使用,更佳可依1~20重量%之量使用。若未滿0.1重量%,則多官能硫醇之添加效果不充分,若超過30重量%,則敏感度過高而解析度降低,感光性黑色墨水之穩定性降低。
又,於本發明之感光性黑色墨水中所使用之溶劑,係相對於感光性黑色墨水之總固形分100重量份,較佳為可依150~3500重量份之量使用,更佳可依250~2000重量份之量使用。
又,於本發明之感光性黑色墨水中所使用之顏料載體,可使用與上述彩色濾光片用墨水相同者。
對噴墨墨水(ink composition for inkjet printing)、尤其是適用於彩色濾光片用噴墨墨水之情形加以説明。本發明之噴墨墨水包含:顏料、上述通式(1)所表示之分散劑、以及上述分散劑以外之上述顏料載體。
本發明之噴墨墨水,作為除了分散劑以外之上述顏料載體,亦可含有乙烯性不飽和單體、用作以紫外線或電子射線使之硬化之活性能量射線硬化型噴墨墨水(activated energy-ray hardening ink composition for inkjet printing)。聚合方法可為自由基聚合,或陽離子聚合中之任一種。
又,本發明之噴墨墨水,作為除了分散劑以外之上述顏料載體,亦可含有上述熱硬化性化合物,用作熱硬化型噴墨墨水(thermosetting ink composition for inkjet printing)。
該活性能量射線硬化型噴墨墨水以及熱硬化型噴墨墨水,係適合作為彩色濾光片用噴墨墨水;尤其是熱硬化型噴墨墨水,無需活性能量射線照射設備故而合適。可使用於本發明之彩色濾光片用噴墨墨水之上述熱硬化性化合物之數量平均分子量,雖並無特別限定,但較佳為50~2000,更佳100~1000。
於該等熱硬化性化合物中,較佳係:於本發明之彩色濾光片用噴墨墨水中,以1重量%~40重量%之量含有三聚氰胺樹脂或苯胍樹脂。又,關於環氧樹脂、苯酚樹脂、嵌段化異氰酸酯化合物、或乙烯性不飽和單體等,較佳係於本發明之彩色濾光片用噴墨墨水中以1重量%~40重量%之量含有。又,較佳係矽烷偶合劑於本發明之墨水組成物中以0.1重量%~40重量%之量含有。若熱硬化性化合物之含量不足,則有耐熱性、或耐化學性變差之情形。又,若含量多於40%,則有發生彩色濾光片用噴墨墨水之黏度增加,或保存穩定性降低之情形。
較佳係本發明之彩色濾光片用噴墨墨水含有溶劑。作為溶劑,較佳為相對於顏料載體具有高溶解性,並且於印表機之噴嘴中之墨水的非乾燥性佳,相對於與墨水相接之印表機部件的膨潤作用少,且溶劑之黏度儘量低者。自該等觀點考慮,較佳為溶劑於上所述者之中,以單獨使用醇類、乙二醇衍生物類、酯類、及/或酮類之1種,或者組合使用2種以上。
於彩色濾光片用噴墨墨水中,可使用除分散劑以外之上述顏料載體。於該等顏料載體之中,亦可使用含有可交聯之官能基之顏料載體。作為可交聯之官能基,可例舉:羥基、羧基、磺酸基、磷酸基、或烷氧基等。
作為含有可交聯之官能基之樹脂,係藉由酯化反應而樹脂緩慢地交聯,故而較佳為含有羥基或羧基之乙烯系樹脂。
含有羥基或羧基之乙烯系樹脂,係藉由將含有羥基之乙烯性不飽和單體或含有羧基之乙烯性不飽和單體,與不含有羥基以及羧基之乙烯性不飽和單體進行共聚合而所獲得之樹脂。
作為含有羥基之乙烯性不飽和單體,可例舉上述含有羥基之(甲基)丙烯酸酯類,含有羧基之乙烯性不飽和單體可例舉如上所述者。
作為不含有羥基以及羧基之乙烯性不飽和單體,可例舉如上所述之乙烯性不飽和單體之中,未含有羥基以及羧基者。
又,作為含有可交聯之官能基之顏料載體,顏料之分散性以及經時穩定性提高,進而墨水變為低黏度,故而較佳為含有磷酸基或磺酸基之顏料載體。
磷酸基以及磺酸基,可與鈉、鉀、鋰等鹼金屬,鈣、鎂、鋁、鋅等多價金屬,胺、或乙胺、二丁胺、三乙醇胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、辛胺、十二烷胺、十八烷胺、油基胺、二(十八烷基)胺等有機胺形成鹽。
於含有磷酸基之樹脂中所含有之磷酸基,可為以下述式(26)所表示之1價磷酸基,亦可為以下述式(27)所表示之2價磷酸基。
式(26):
式(27):
作為含有磷酸基或磺酸基之顏料載體,較佳係將含有上述磷酸基之乙烯性不飽和單體或含有上述磺酸基之乙烯性不飽和單體進行共聚合而成之乙烯系聚合物。
含有該等磷酸基之乙烯性不飽和單體或含有上述磺酸基之乙烯性不飽和單體,可單獨或組合2種以上使用。又,於乙烯系聚合物中,含有磷酸基之乙烯性不飽和單體或含有上述磺酸基之乙烯性不飽和單體之共聚合比,係相對於總乙烯性不飽和單體100重量份,較佳為0.1~30重量份以下,更佳0.1~5重量份以下。
含有磷酸基或磺酸基之乙烯系樹脂之重量平均分子量(Mw),較佳為1000~50000,更佳2000~30000。
較佳係使用含有以上述通式(19)或通式(20)所表示之乙烯性不飽和單體作為聚合成分之乙烯系樹脂。於上述通式(19)或通式(20)中所表示之乙烯性不飽和單體,可單獨或組合2種以上而使用。又,於共聚物中,以上述通式(19)或通式(20)所表示之乙烯性不飽和單體之共聚合比,係相對於總乙烯性不飽和單體100重量份,較佳為0.1~50重量份。
含有上述通式(19)或通式(20)所表示之乙烯性不飽和單體作為聚合成分之乙烯系樹脂的重量平均分子量(Mw),較佳為5000~100000,更佳10000~50000。
於本發明之彩色濾光片用噴墨墨水中所使用之顏料,較佳係以上述方法進行包覆處理。
於彩色濾光片用噴墨墨水中,固形分含量係相對於墨水組成物總重量,較佳為3~60重量%,更佳4~40重量%。若固形分含量未滿3重量%,則墨水被膜之濃度或耐受性不充足;若超過60重量%,則墨水之黏度上升,經時穩定性降低。
作為本發明之噴墨墨水之黏度,較佳為2 mPa.s以上、40 mPa.s以下,更佳3 mPa.s以上、30 mPa.s以下,特佳4 mPa.s以上、20 mPa.s以下。若黏度過大,於連續吐出之情形時則無法穩定之吐出。
作為本發明之噴墨墨水之平均分散粒子徑,較佳為5 nm以上、200 nm以下,更佳10 nm以上、150 nm以下。若平均分散粒子徑過大則易引起噴嘴堵塞,無法穩定地吐出。又,若平均分散粒子徑太小,則易引起再凝集,而經時穩定性變差。
作為本發明之噴墨墨水之表面張力,較佳為20 mN/m以上、40 mN/m以下,更佳24 mN/m以上、35 mN/m以下。若表面張力過高,則墨水無法自噴嘴穩定吐出;相反地若表面張力過低,則墨水自噴嘴吐出後無法形成液滴。
於噴墨墨水中,於墨水之黏度於25℃下為3~50 mPa.s之範圍內,可含有上述其他添加劑。
本發明之噴墨墨水,即使將顏料濃度提高,但因黏度低,故而吐出穩定性優良,因可使顏料含量比通常之噴墨墨水多,故而可減少吐出量。因此,可提高以彩色濾光片基板為代表之期望有高打印濃度之印刷物之生產性以及品質。本發明之噴墨墨水尤其適於謀求高生產性以及品質之彩色濾光片基板之製造。
又,本發明之噴墨墨水係因顏料濃度高,故而即使為墨水於深度方向浸透之紙或朝橫向擴大潤濕之塑膠、玻璃以及金屬,亦可提高打印濃度。進而,可抑制吐出量,故而可避免於超過接受層之墨水接受量後,墨水流出而混色,亦可避免點形狀不成為圓形之現象,故而亦可使用於在習知之噴墨印刷中所受制限之用途中。
於此,對屬於本發明墨水之適用對象之一的彩色濾光片(color filter)加以説明。彩色濾光片,係於玻璃板等透明基板上,具有黑色矩陣及除黑色以外之至少2色之濾光區段者。濾光區段之色,係選自藍色、綠色、紅色、藍綠色、黃色、深紅色、橙色,或紫色等之2~6色左右。於同色系之色中,可形成濃度不同之濾光區段。彩色濾光片基板例如可利用於已被利用於薄型電視等之液晶顯示面板。
黑色矩陣可藉由例如塗佈自由基聚合型之感光性黑色墨水,並進行曝光、繼而顯影而作成圖案之光微影法,印刷黑色墨水之印刷法,或於蒸鍍金屬後進行蝕刻之蒸鍍法等而形成於透明基板上。
光微影法係如下之方法:於透明基板上,以旋塗、隙縫塗佈、或滾筒塗裝等塗佈方法,塗佈本發明之感光性黑色墨水後,透過光罩,自組成物塗佈面側照射活性能量射線,浸漬於溶劑或鹼性顯影液,或者以噴霧等噴霧顯影液,除去未照射部分(即未硬化部分)進行顯影,藉此形成目標畫像(即,黑色矩陣)。
又,於透明基板或反射基板上形成各色濾光區段之前,若預先形成黑色矩陣,則可更進一步提高液晶顯示面板之對比,故而較佳。於此情形時,於黑色矩陣之形成中,亦可使用本發明之感光性黑色墨水,但於通常之感光性黑色墨水或其他中,亦可使用黑色鉻或鉻/氧化鉻之多層膜、氮化鈦等無機膜,或分散有遮光劑之樹脂膜。較佳之形態係使用本發明之感光性黑色墨水之情形。
感光性黑色墨水之塗佈膜厚,較佳為0.2~5 μ m(乾燥時)之範圍,更佳為容易取得塗佈性與遮光性之平衡的0.5~2 μ m的範圍。
又,黑色矩陣之乾燥膜厚每1 μ m之光學濃度(OD值),自高遮光性之觀點由言,較佳為3.0以上,特佳3.5以上,更佳3.8以上。光學濃度雖越高越佳,但於活性能量射線為紫外線或可見光之情形時,由於將難以獲得硬化塗膜,故而期望為大約3.0以上、4.7以下。
作為鹼性顯影液,係使用有碳酸鈉、或氫氧化鈉等水溶液,亦可使用二甲基苄基胺、或三乙醇胺等有機鹼。又,於顯影液中,亦可添加消泡劑或界面活性劑。
再者,為了提高活性能量射線之曝光敏感度,於塗佈乾燥感光性黑色墨水後,塗佈乾燥水溶性或鹼可溶性樹脂,例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸樹脂等,以形成防止氧所引起之聚合抑制之膜後,亦可自墨水塗佈面側照射活性能量射線。
作為活性能量射線,可使用電子射線、紫外線、或400~500 nm之可見光。於自墨水塗佈面側照射之電子射線之射線源,可使用熱電子發射槍、或電場發射槍等。又,於紫外線以及400~500 nm之可見光之射線源(光源)中,可使用例如高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、鎵燈、氙氣燈、或碳電弧燈等。具體而言,由屬於點光源且亮度穩定而言,大多使用超高壓水銀燈、或氙氣水銀燈。自組成物塗佈面側所照射之活性能量射線量,雖可適時設定為5~1000 mJ之範圍,但較佳為步驟上易管理之20~300 mJ之範圍。
作為彩色濾光片之濾光區段之組成,可例舉:具有紅色濾光區段、綠色濾光區段、以及藍色濾光區段者,或具有深紅色濾光區段、藍綠色濾光區段,以及黃色濾光區段者。
該等濾光區段,可使用本發明之彩色濾光片用墨水或彩色濾光片用噴墨墨水而形成。於使用本發明之彩色濾光片用噴墨墨水之情形時,不一定需要活性能量射線照射裝置。
作為透明基板,係使用有蘇打石灰玻璃、低鹼硼矽酸玻璃、或無鹼鋁硼矽酸玻璃等玻璃板,或聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚對苯二甲酸乙二醇酯等樹脂板。又,於玻璃板或樹脂板之表面上,為了面板化後之液晶驅動,可形成有包含氧化銦、或氧化錫等之透明電極。
又,於上述透明基板或反射基板上預先形成薄膜電晶體(TFT),其後亦可形成濾光區段。藉由於TFT基板上形成濾光區段,可提高液晶顯示面板之開口率,並增加亮度。
作為基板,可使用玻璃板、或聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚對苯二甲酸乙二醇酯等樹脂板。作為各色濾光區段之形成方法,有光微影法、噴墨法、印刷法、電鍍法,以及轉印法等。
使用光微影法之各色濾光區段之形成,例如可依下述方法進行。即,於玻璃等之透明基板上,藉由噴霧塗佈或旋塗、隙縫塗佈、滾筒塗裝等塗佈方法,將製備為溶劑顯影型或鹼性顯影型著色光阻材料之本發明之彩色濾光片用墨水塗佈成乾燥膜厚為0.2~10 μ m、更佳0.2~5 μ m。於乾燥塗佈膜時,可使用減壓乾燥機、對流烘箱、IR烘箱、或加熱板等。根據需要於所乾燥之膜上,通過具有依與該膜接觸或非接觸狀態所設定之特定圖案的遮罩而進行紫外線曝光。其後,可藉由將其浸漬於溶劑或鹼性顯影液中,或者噴霧等噴霧顯影液而除去未硬化部分,形成所期望之圖案而製造彩色濾光片。於鹼顯影中,可與上述黑色矩陣之形成相同地使用鹼性顯影液。又,與黑色矩陣相同地,為了提高紫外線曝光敏感度,於塗佈乾燥上述著色光阻材料後,形成防止氧所造成之聚合抑制之膜,其後亦可進行紫外線曝光。
進而,為了促進著色光阻材料之聚合,可根據需要實施加熱。
噴墨印刷法係使用噴墨墨水吐出裝置,於形成有黑色矩陣之基板之以黑色矩陣劃分之區域內中,吐出本發明之彩色濾光片用噴墨墨水,形成彩色濾光片者。使用本發明之彩色濾光片用噴墨墨水之情形時,較佳為實施加熱。
電鍍法係利用形成於透明基板上之透明導電膜,藉由膠體粒子之電泳於透明導電膜之上電鍍形成各色濾光區段,藉此製造彩色濾光片之方法。
轉印法係於剝離性之轉印基片材或轉印體之表面上,預先形成濾光區段,於所期望之透明基板上轉印該濾光區段之方法。
於彩色濾光片上,根據需要形成有:保護層膜或柱狀間隔件、透明導電膜、或液晶配向膜等。
液晶顯示面板例如可藉由如下方法進行製造:使用密封劑,將如上述所製造之彩色濾光片與對向基板貼合,自設於密封部之注入口注入液晶後,密封注入口,根據需要於基板之外側貼合偏光膜或相位差膜。
如此而製造之液晶顯示面板,可使用於扭轉向列(TN:Twisted Nematic)、超扭轉向列(STN:Super Twisted Nematic)、橫向電場切換(IPS:In-Place-Switching)、垂直配向(VA:Vertical Alignment)、或光學補償彎曲(OCB:Optically Compensated Bend)等液晶顯示模式。
以下,例舉實施例對本發明加以具體說明,但本發明並不特別限定於實施例。再者,於實施例中,「份」表示「重量份」,「%」表示「重量%」。又,於以下實施例中,數量平均分子量、及重量平均分子量係於Tosoh股份有限公司製造之凝膠滲透層析儀HLC-8120GPC中,串接4支分離管柱,填充劑為依次使用Tosoh股份有限公司製造之TSK-GEL SUPER H5000、H4000、H3000、及H2000,於移動相中使用四氫呋喃而測定之聚苯乙烯換算分子量。又,酸價、羥基價及胺價係藉由以下方法而測定之值。
[酸價]稱量測定酸價之樣品(Sample)約1 g,添加30 g吡啶及1 g水,攪拌10分鐘後,於0.1 N氫氧化鉀乙醇溶液中進行電位差滴定。又,以相同之方法進行空白試驗。自所獲得之滴定值,求得與1 g分散劑中所含有之羧基等量之氫氧化鉀的mg數。
[羥基價]稱量測定羥基價之樣品約5 g,添加5 mL乙醯化試劑(無水乙酸/吡啶=2/7)後,於100℃下攪拌30分鐘;而後冷卻,添加50 mL蒸餾水,使用0.5 N之氫氧化鉀水溶液,藉由電位差滴定進行反滴定。又,以相同之方法進行空白試驗。自所獲得之滴定值求得與1 g分散劑中所含有之羥基等量之氫氧化鉀的mg數。
[胺價]稱量測定胺價之樣品約1 g,添加50 g甲苯/異丙醇(=8/2)之混合溶劑,攪拌10分鐘後,以0.1 N鹽酸乙醇溶液進行電位差滴定。又,以相同之方法進行空白試驗。自所獲得之滴定值,求得與1 g分散劑中所含有胺基等量之氫氧化鉀的mg數。
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器及攪拌機之反應容器中,裝入62.6份1-十二烷醇、287.4份ε-己內酯及作為觸媒之0.1份單丁基氧化錫(IV);以氮氣置換後,於120℃下加熱4小時下進行攪拌。藉由固形分測定確認已反應98%,則結束第一步驟(於以下各表中所揭示之「製造步驟1」)。該反應生成物之數量平均分子量為1350、重量平均分子量為1890。
於上述反應生成物中追加36.6份均苯四甲酸二酐,於100℃下使之反應5小時。藉由酸價之測定而確認97%以上之酸酐已半酯化,則結束第二步驟(於以下各表中所揭示之「製造步驟2」)。所獲得之分散劑於25℃下為蠟狀固體,數量平均分子量為2430、重量平均分子量為3590、酸價為49 mg KOH/g。此處,所謂蠟狀固體係表示於常溫下雖為不透明之固體,但藉由加熱而變化為透明液體者,於該實施例1中所獲得之分散劑係於約50℃下成為透明液狀者。
於圖1中表示於實施例1中所獲得之分散劑之紅外線吸收光譜,於圖2中表示1 3
C-NMR光譜(重氯仿溶劑中)。
使用與實施例1相同之裝置、觸媒、及反應操作,以表1及表2中所揭示之使用量使用表1及表2中所揭示之作為起始原料之化合物而獲得各分散劑。其中,於實施例4、5、9、12、13及15中,以乾燥空氣代替氮氣來置換反應容器內。又,所謂於實施例7及實施例13中所揭示之「水」,係於以酸價確認四羧酸二酐與單末端上含有羥基之聚酯之羥基的反應結束後予以添加,用以水解殘存之酸酐的水。
※:羥基價65.8 mgKOH/g(季戊四醇三丙烯酸酯與季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯之混合物)表1及表2中之簡稱:甲氧基PEG400…單末端甲氧基化聚乙二醇(數量平均分子量395、羥基價:142 mg KOH/g)Blemmer PP-500…聚丙二醇單甲基丙烯酸酯(日本油脂股份有限公司製造:商品名Blemmer PP-500、數量平均分子量590、羥基價:95.1 mg KOH/g)PMA…均苯四甲酸二酐BTDA…3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐DSDA…3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸二酐TMEG…乙二醇二偏苯三酸酐酯(新日本理化股份有限公司製造:商品名RIKACID TMEG-100)BPAF…9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐BTA…1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐BPDA…3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐NPDA…1,4,5,8-萘四羧酸二酐DBU…1,8-二吖雙環-[5.4.0]-7-十一烯DMBA…N,N-二甲基苄基胺
於與實施例1相同之反應容器中,添加350.0份單末端甲氧基化聚乙二醇(數量平均分子量960、羥基價:58.4 mgKOH/g)及39.7份均苯四甲酸二酐,於100℃下反應5小時。藉由酸價之測定而確認97%以上之酸酐已半酯化,則結束反應。所獲得之分散劑於25℃下為蠟狀固體,數量平均分子量為2040、重量平均分子量為3060、酸價為54 mgKOH/g。
使用與實施例16相同之反應器,以表3所示之使用量使用表3中所揭示之作為起始原料之化合物而獲得各分散劑。其中,關於反應溫度及反應時間,實施例17係於100℃下進行反應5小時,實施例18及19則於50℃下進行反應3小時。
表3中之簡稱:甲氧基PEG1000…單末端甲氧基化聚乙二醇(數量平均分子量960、羥基價:58 mgKOH/g)Blemmer 10PPB-500B…丙二醇聚丁二醇單甲基丙烯酸酯(日本油脂股份有限公司製造:商品名Blemmer 10PPB-500B、數量平均分子量550、羥基價:102 mgKOH/g)JEFFAMINE XTJ-506…單末端甲氧基化聚氧乙烯聚氧伸丙基胺(三井Fine Chemicals股份有限公司製造:商品名JEFFAMINE XTJ-506、數量平均分子量1000、胺價56 mgKOH/g)SURFONAMINE L-207…單末端甲氧基化聚氧乙烯聚氧伸丙基胺(三井Fine Chemicals股份有限公司製造:商品名SURFONAMINE L-207、數量平均分子量2000、胺價28 mgKOH/g)PMA…苯均四酸二酐TMEG…乙二醇二偏苯三酸酐酯(新日本理化股份有限公司製造:商品名RIKACID TMEG-100)
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器及攪拌機之反應容器中,裝入62.6份1-十二烷醇、287.4份ε-己內酯及作為觸媒之0.1份單丁基氧化錫(IV),以氮氣置換後,於120℃下加熱、攪拌4小時。藉由固形分測定而確認已反應98%。其後,添加33.6份琥珀酸酐、62.5份2-乙基己基環氧丙基醚以及2.0份N,N-二甲基苄基胺,使之於80℃下反應8小時。該反應生成物之數量平均分子量為1700、重量平均分子量為2260。
於上述反應生成物中追加28.8份均苯四甲酸二酐,使之於100℃下反應5小時。藉由酸價之測定而確認97%以上之酸酐已半酯化,則結束反應。所獲得之分散劑於25℃下為蠟狀固體、數量平均分子量為3640、重量平均分子量為5460、酸價為40 mgKOH/g。
於上述之實施例2、9、12、14、15、17、18及19中所獲得之分散劑於25℃下即使不含有溶劑亦為液狀,故而操作優良。
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器及攪拌機之反應容器中,裝入200份甲基丙烯酸正丁酯及10份2-巰基乙醇,以氮氣置換。加熱使反應容器內為80℃,反應12小時。藉由固形分測定而確認已反應95%。所獲得之反應生成物(聚合物)之數量平均分子量為2460、重量平均分子量為4530。
於上述反應生成物中追加14.0份均苯四甲酸二酐、95.9份環己酮及作為觸媒之0.4份1,8-二吖雙環-[5.4.0]-7-十一烯(DBU),使之於130℃下反應7小時。藉由酸價之測定而確認98%以上之酸酐已半酯化,則添加127.6份環己酮並結束反應。反應生成物之數量平均分子量為3620、重量平均分子量為6190、酸價為29 mgKOH/g。
使用與實施例16相同之裝置及反應操作,以表4中所揭示之使用量使表4中所揭示之乙烯性不飽和單體、鏈轉移劑、聚合起始劑及四羧酸二酐反應而獲得各分散劑。
於具有氣體導入管、溫度計、攪拌機、及附有Dean Stark trap之冷凝器之反應容器中,將39.0份2-乙基己醇、21.8份均苯四甲酸酐及50份乙酸甲氧基丙酯之混合物於氮氣流中、於沸點下反應5小時。以Dean Stark trap分離所產生之水分。於反應結束後,以乙酸甲氧基丙酯調整非揮發成分至50%而獲得比較分散劑。每種反應生成物之非揮發成分之酸價為96 mgKOH/g。
於具有氣體導入管、溫度計、攪拌機及冷凝器之反應容器中,裝入17.8份新戊二醇、31.9份均苯四甲酸酐及75.0份乙酸甲氧基丙酯,升溫至150~160℃,於氮氣流中反應5小時。於酸價變為334 mgKOH/g以下之時點冷卻至50℃,添加249.7份ε-己內酯及0.6份鈦酸四丁酯,使之於150℃下反應5小時。於非揮發成分變為76%以上之時點進行冷卻,追加乙酸甲氧基丙酯,調整非揮發成分至50%而獲得比較分散劑。每種反應生成物之非揮發成分之酸價為55 mgKOH/g。
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器及攪拌機之反應容器中,裝入49.5份Blemmer 55PET-800[日本油脂股份有限公司製造:聚(乙二醇-丁二醇)單甲基丙烯酸酯;數量平均分子量:840、羥基價:67 mgKOH/g]、50.5份ε-己內酯、作為觸媒之0.04份單丁基氧化錫(IV)及作為聚合禁止劑之甲基對苯二酚,於120℃下,一面導入乾燥空氣5小時,一面反應。藉由固形分測定而確認98%反應後,降溫至70℃並添加5.9份琥珀酸酐。保持70℃使之反應4小時而獲得比較分散劑。每種反應生成物之非揮發成分之酸價為63 mgKOH/g。
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器、及攪拌機之反應容器中,裝入49.5份Blemmer 55PET-800[日本油脂股份有限公司製造:聚(乙二醇-丁二醇)單甲基丙烯酸酯;數量平均分子量:840、羥基價:67 mgKOH/g]、50.5份ε-己內酯、作為觸媒之0.04份單丁基氧化錫(IV)及作為聚合禁止劑之甲基對苯二酚,於120℃下一面導入乾燥空氣5小時,一面反應。藉由固形分測定而確認98%反應後,降溫至70℃並添加8.7份鄰苯二甲酸酐。保持70℃使之反應4小時而獲得比較分散劑。每種反應生成物之非揮發成分之酸價為61 mgKOH/g。
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器及攪拌機之反應容器中,添加100.0份二乙二醇單甲醚、64.9份均苯四甲酸二酐、144.5份甲基乙基酮及0.20份1,8-二吖雙環-[5.4.0]-7-十一烯,並於80℃下使之反應20小時。藉由酸價之測定而確認97%以上之酸酐已半酯化,則結束反應。所獲得之分散劑於25℃下為半透明之液體,數量平均分子量為550、重量平均分子量為700、酸價為205mgKOH/g。
於具有氣體導入管、溫度計、冷凝器及攪拌機之反應容器中,裝入8.7份2-乙基己醇、341.3份ε-己內酯、及作為觸媒之0.1份單丁基氧化錫(IV),於130℃下反應5小時。藉由固形分測定而確認有98%反應,則結束第一步驟。該反應生成物之數量平均分子量為5570、重量平均分子量為8520。
於上述反應生成物中追加7.2份均苯四甲酸二酐,並於100℃下反應5小時。藉由酸價之測定而確認97%以上之酸酐已半酯化,則結束第二步驟。所獲得之分散劑於25℃下為蠟狀固體,數量平均分子量為10860、重量平均分子量為17700、酸價為11 mgKOH/g。
將24 g作為顏料之二氧化鈦、4 g於實施例1中所獲得之分散劑、32 g乙酸甲氧基丙酯、以及60 g玻璃珠(直徑0.8 mm)裝入於140 mL之美乃滋瓶中,設置於攪拌器(F & FM公司製造ScandexSO400)(以下稱為Scandex)分散3小時。自所獲得之分散液除去玻璃珠,獲得分散體。於25℃下將該分散體放置24小時後,以使用有直徑60 mm、角度0度59分之錐板之錐板式黏度計,測定以10 rad/秒之旋轉速度於25℃下之黏度[將其稱為初始黏度(Vi)],結果為50 mPa.s。又,藉由與上述相同之方法測定於40℃之烘箱中將該分散體保存1週者之黏度[將其稱為經時黏度(Vs)]之結果為53 mPa.s,藉由以下之計算式(1):R=(Vs/Vi)×100 (1)
(式中,R為黏度變化率,Vs為經時黏度,且Vi為初始黏度)計算黏度之變化率(R),結果為106%。
藉由與實施例27相同之方法,測定使用於上述實施例中所獲得之分散劑而所獲得之分散體之初始黏度、經時黏度及黏度之變化率。其中,對於實施例37~41,將所使用之溶劑自於實施例27中之乙酸甲氧基丙酯變更為正辛醇而製造分散體。結果示於表5~7。
於實施例27(分散體之製造實施例)所揭示之操作中,分別使用8 g於實施例21~26中所獲得之分散劑(非揮發成分50重量%)代替於實施例1中所獲得之4 g分散劑;除了使用28 g環己酮代替32 g乙酸甲氧基丙酯以外,全部藉由於實施例27所揭示之操作及評估方法,製造分散體,測定分散體之初始黏度、經時黏度及黏度之變化率,並進行評估。其結果示於表8。
於實施例27(分散體之製造實施例)所揭示之操作中,測定使用於參考例1、2、5及6中所獲得之分散劑而製造之分散體之初始黏度、經時黏度及黏度之變化率。其中,對於比較例3,將所使用之溶劑自於實施例27中所使用之乙酸甲氧基丙酯代替變更為正辛醇而製造分散體。結果示於表9。
藉由以下之計算式:F=B-A(式中,F為顏料之表面剩餘官能性量(μ mol/g),B為顏料之表面鹼量(μ mol/g);A為顏料之表面酸量(μ mol/g))
所計算之F值(顏料之表面剩餘官能性量),係將9 g具有+140 μ mol/g之鹼性表面之銅酞菁顏料、3 g於實施例1中所獲得之分散劑、48 g乙酸甲氧基丙酯、及60 g玻璃珠(直徑0.8 mm)裝入140 mL之美乃滋瓶中、設置於Scandex上分散3小時。自所獲得之分散液除去玻璃珠並獲得分散體。於25℃下放置該分散體24小時後,以使用有直徑為60 mm、角度0度59分之錐板之錐板式黏度計,測定以10 rad/秒之旋轉速度於25℃下之黏度[=初始黏度(Vi)],結果為3.5 mPa.s。又,藉由與上述相同之方法測定於40℃之烘箱中保存該分散體1週者之黏度[=經時黏度(Vs)],結果為3.5 mPa.s,藉由上述計算式(1)所計算之黏度變化率(R)為100%。
藉由與實施例48相同之方法,測定使用於實施例3、9、18及22中所獲得之分散劑而獲得之分散體之初始黏度、經時黏度及黏度之變化率。再者,於實施例52中,當重複於實施例48所揭示之操作時,使用「6 g於實施例22中所獲得之分散劑(非揮發成分50%)」代替「3 g於實施例1中所獲得之分散劑」;使用「45 g乙酸甲氧基丙酯」代替「48 g乙酸甲氧基丙酯」,獲得分散體。結果示於表10。
除了使用於參考例1~4中所獲得之分散劑以外,藉由與實施例27相同之方法所獲得之分散體,測定其等之初始黏度、經時黏度及黏度之變化率。結果示於表11。
藉由使用本發明之分散劑,可依低黏度分散顏料,獲得保存穩定性亦良好之分散體。
另一方面,於使用有以專利文獻1之實施例5中所揭示之方法而獲得之比較分散劑之比較例1及5中,於分散劑中不存在聚合物部分(P),故而分散能顯著低下,且於分散操作中或40℃保存中凝膠化。
於使用有以專利文獻2之實施例1中所揭示之方法而獲得之比較用分散劑之比較例2及6中,出現於一分子中含有二個以上四羧酸二酐部分之化合物,故而初始黏度變高,且經時保存穩定性差。
又,於聚合物部分(P)之分子量為168,且使用低於本發明之範圍200之分散劑之比較例3,或聚合物部(P)之分子量為5570,且使用高於本發明之範圍5000之分散劑之比較例4中,任一分散體之黏度均較高。
進而,於使用未含有2個以上羧基作為基X1
之取代基之分散體之比較例7及8中,係黏度高,且保存穩定性差。如上所述,於比較用分散劑中存在有缺點。
於關於分散劑之用途的以下實施例及比較例中,將所使用之鹼性衍生物α 1~α 14表示於以下之表12~14中。鹼性衍生物α 1~α 14係藉由以公知之製造方法,於作為原料之色素中使胺化合物反應而製造。
於實施例53~70中表示糊狀顏料分散體之製造。根據表15所表示之添加比(重量比),將顏料、鹼性增效劑、分散劑、醇酸樹脂(日立化成公司製造「Phthalkid 133-60」)、三聚氰胺樹脂(日立化成公司製造「Melan20」)、及溶劑[包含環己酮/二甲苯/正丁醇=6/2/2(重量比)之混合增效劑]裝入美乃滋瓶中;以分散器預備分散後,裝入至250份直徑0.5 mm之氧化鋯珠粒作為分散介質;根據掃描指數進行本分散;獲得糊狀顏料分散體。
以B型黏度計測定所獲得之糊狀顏料分散體之黏度,以黏度及TI值來評估糊狀顏料分散體之性能。結果示於表16。再者,TI值係自以下之計算式(2):TI=V6/V60 (2)
(式中,V6為於6 rpm下之黏度;V60為於60 rpm下之黏度)而求得之值。
又,將所獲得之顏料漿料糊狀顏料分散體於50℃之恆溫機中保存1週,促進經時變化後,測定於經時變化發生前後之黏度變化(%),藉由以下2個級別來評估黏度穩定性。結果示於表16。
○:50℃下保存1週前後之黏度變化率為±10%以內。
×:50℃下保存1週前後之黏度變化率超過±10%。
進而,將於實施例53、實施例59、實施例60、實施例62、及實施例63中所獲得之糊狀顏料分散體分別以刮棒塗佈機#5塗佈於鋁板上,於180℃下進行燒成1小時後,於濃度5%之食鹽水中浸漬24小時,結果未產生塗膜之發泡。
根據表17所示之添加比(重量比),以與實施例53~70相同之方法,製造比較用糊狀顏料分散體。又,同樣地測定所獲得之比較用糊狀顏料分散體之黏度、TI值及黏度穩定性,其結果示於表18。
進而,將比較例12、比較例16、比較例20、比較例22及比較例23中所獲得之比較用糊狀顏料分散體分別以刮棒塗佈機# 5塗佈於鋁板上,於180℃下進行燒成1小時後,於濃度5%之食鹽水中浸漬24小時,於全部之塗膜上產生發泡。
於實施例71~75中表示非水性噴墨墨水用之糊狀顏料分散體之製造。根據表19所示之添加比(重量比),將顏料、顏料衍生物及分散劑投入於有機溶劑中,藉由高速混合機等攪拌均勻後,以橫型砂磨機分散所獲得之研磨漿約1小時而製成。以相同之方法,製造比較用糊狀顏料分散體。
表19中之簡稱如下所述。
E5B02…科萊恩(Clariant)公司製造;喹吖啶酮顏料;Hostaperm Red E5B 02 FG7351…東洋油墨製造公司製造;酞菁顏料;Lionol Blue FG-7351 R960…杜邦公司製造;氧化鈦顏料;Ti-Pure R960 BGAc…乙二醇單丁醚乙酸酯BYK111…BYK-Chemie公司製造;酸性高分子分散劑;Disperbyk-111
將藉由根據上述實施例71~75及比較例26~28所製備之糊狀顏料分散體墨水化,根據表20所示之添加比(重量比),製造非水性噴墨墨水。再者,於表20中,「乙烯樹脂VYHD」係Dow Chemicals公司製造之氯化乙酸乙烯酯樹脂。
對於實施例76~80及比較例29~31中所製備之噴墨墨水,分別以下述條件評估「分散粒徑」作為分散性之尺度、「黏度」作為流動性之尺度、「吐出狀態」作為打印穩定性之尺度。
(1)分散粒徑:以乙酸乙酯將噴墨墨水稀釋至200~1000倍,以粒度分佈計[Micro Track UPA150(日機裝公司製造)]進行測定。
(2)黏度:調整噴墨墨水至25℃,以E型黏度計[RE80(東機產業公司製造)]進行測定。
(3)打印穩定性:以大型噴墨印表機[IP-6500(Seiko I Infotech公司製造)]打印噴墨墨水,觀察噴嘴檢查圖案之印刷狀態,按以下3個級別進行評估:○…噴嘴脫落或彎曲之打印缺陷為1%以下;△…噴嘴脫落或彎曲之打印缺陷為1~10%;×…噴嘴脫落或彎曲之打印缺陷超過10%。
該等之評估結果亦示於表20。於實施例76~80之噴墨墨水中,黏度及分散粒徑均顯示適合於噴墨墨水之值,並顯示出優良之打印穩定性之結果。另一方面,比較例29及30之墨水黏度較高,且分散粒徑較大,幾乎無法自印表機噴頭吐出墨水。比較例31之墨水雖可吐出,但黏度較高,故而打印缺陷達到25%。
於反應容器中放入370份環己酮,一面於容器中注入氮氣,一面加熱至80℃,於同溫度下將20.0份甲基丙烯酸、10.0份甲基丙烯酸甲酯、55.0份甲基丙烯酸正丁酯、15.0份甲基丙烯酸2-羥乙酯、及4.0份2,2’-偶氮二異丁腈之混合物花費1小時滴下而進行聚合反應。於滴下結束後,進而於80℃下使之反應3小時後,添加於50份環己酮中溶解有1.0份偶氮二異丁腈之溶液,進而於80℃下繼續反應1小時,獲得丙烯系樹脂之溶液。丙烯系樹脂之重量平均分子量約為40000。冷卻至室溫後,取樣丙烯系樹脂溶液約2 g,於180℃下加熱乾燥20分鐘而測定非揮發分,於先前所合成之丙烯系樹脂溶液中添加環己酮而製備丙烯系樹脂溶液I,以使丙烯系樹脂溶液之非揮發分達到20重量%。
於反應容器中放入370份環己酮,一面於容器中注入氮氣,一面加熱至80℃,於同溫度下將20.0份甲基丙烯酸、10.0份甲基丙烯酸甲酯、35.0份甲基丙烯酸正丁酯、15.0份甲基丙烯酸2-羥乙酯、4.0份2,2’-偶氮二異丁腈、及20.0份對基苯酚環氧乙烷改質丙烯酸酯(東亞合成公司製造「ARONIX M-110」)之混合物花費1小時滴下而進行聚合反應。於滴下結束後,使之進而於80℃下反應3小時後,添加於50份環己酮中溶解有1.0份偶氮二異丁腈之溶液,進而於80℃下繼續反應1小時,獲得丙烯系樹脂之溶液。丙烯系樹脂之重量平均分子量約為40000。冷卻至室溫後,取樣丙烯系樹脂溶液約2 g,於180℃下加熱乾燥20分鐘而測定非揮發分,於先前合成之丙烯系樹脂溶液中添加環己酮而製備丙烯系樹脂溶液Ⅱ,以使丙烯系樹脂溶液之非揮發成分達到20重量%。
(3)對比度之測定法
於說明彩色濾光片用墨水之製備順序前,對光阻材料塗佈基板之對比度之測定法加以說明。
將光阻材料塗佈基板夾持於2片偏光板之間,使用液晶顯示器用背光單元自一面之偏光板側照射光,自背光單元發出之光將通過第1片之偏光板而產生偏光,繼而通過光阻材料塗佈基板,到達第2片之偏光板。若第1片之偏光板與第2片之偏光板的偏光面平行,則光透過第2片之偏光板,但於偏光面垂直之情形時,光被第2片之偏光板遮斷。其中,被第1片之偏光板進行偏光之光,於通過光阻材料塗佈基板時,若由於顏料粒子而引起散射等,於偏光面之一部分發生偏移,則當偏光板相互平行時,透過第2片之偏光板之光量減少;當偏光板垂直時,光之一部分透過第2片之偏光板。測定該透過光作為偏光板上之亮度,將2片偏光板相互平行時之亮度,與2片偏光板相互直行時之亮度的比值作為對比度,可藉由以下之計算式(3):Cr=(Bp)/(Bs) (3)
(式中,Cr為對比度、Bp為2片偏光板相互平行時之亮度、Bs為2枚偏光板相互垂直時之亮度)而計算出。
因此,若由於光阻材料塗佈膜中之顏料而引起散射,則平行時之亮度降低,且垂直時之亮度增加,故而對比度變低。再者,亮度計係使用Topcon股份有限公司製造之色彩亮度計BM-5A,偏光板係使用Sanritz公司製造之偏光膜LLC2-92-18。再者,於測定時,為了遮斷多餘光,係對準於測定部分中開有1 cm平方之孔之黑色光罩進行測定。
實施例81~100及比較例32~37之彩色濾光片用墨水之製造,係根據表20所示之添加比(重量比)。首先,將顏料、分散劑、丙烯系樹脂溶液之一部分、及環己酮之一部分攪拌混合均勻後,使用直徑1 mm之氧化鋯珠粒,以Eigermill(Eiger Japan公司製造之「MinimodelM-250 MKII」)分散2小時,以5 μ m之過濾器進行過濾,製造顏料分散體。再者,分散劑係事先溶解添加於環己酮中。繼而,將上述顏料分散體、丙烯系樹脂溶液之殘留、單體、光聚合起始劑、增感劑、及環己酮之殘留的混合物攪拌混合均勻後、以1 μ m之過濾器進行過濾,製造彩色濾光片用墨水。再者,若可最終保持表20所示之添加比(重量比),且可進行分散,則可自由決定上述顏料分散體之製造階段及彩色濾光片用墨水之製造階段中之丙烯系樹脂溶液及環己酮的添加量。
表21中之簡稱如以下。
藍:藍用顏料…C.I.顏料藍15:6綠:綠用顏料…由下述顏料混合。C.I.顏料綠36 58 wt% C.I.顏料黃139 42 wt%紅:紅用顏料…由下述顏料混合。C.I.顏料紅254 83.3 wt% C.I.顏料紅177 13.4 wt% C.I.顏料黃199 3.3 wt%黃:黃用顏料…C.I.顏料黃139單體:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(新中村化學公司製造「NK ester ATMPT」)起始劑:Ciba-Geigy公司製造之光聚合起始劑「Irgacure907」增感劑:保土谷化學公司製造之「EAB-F」溶劑:環己酮Disperbyk-111:Byk-Chemie公司製造之含有磷酸基之顏料分散劑SOLSPESE41000:日本Lubrizol公司製造之含有磷酸基之顏料分散劑PB-821:味之素Fine-Techno公司製造之含有鹼性基之樹脂型分散劑
(a)黏度穩定性使用E型黏度計(東機產業公司製造之「ELD型黏度計」)於25℃、旋轉數20 rpm之條件下測定:於製備彩色濾光片用墨水當天之隔天所測定之初始黏度值(V1)、及於40℃下放置1週而經時促進之經時黏度值(V2)。自該初始黏度值及經時黏度值,可藉由以下計算式(4):[Vr]=[(V1-V2)/V1]×100 (4)
(式中,Vr為經時黏度變化率、V1為初始黏度值、V2為經時黏度值)而算出出經時黏度變化率(Vr)。
(b)對比度使用旋轉式塗佈機,以500 rpm、1000 rpm、或1500 rpm之旋轉數將彩色濾光片用墨水塗佈於玻璃基板(100 mm×100 mm;厚1.1 mm)上;獲得膜厚不同之3種塗佈基板。於70℃下將光阻材料塗佈基板乾燥20分鐘後,使用超高壓水銀燈以累計光量為150 mJ/cm2
進行紫外線曝光,於230℃下加熱1小時,放冷後,測定對比度。繼而,使用顯微分光光度計(奧林帕斯光學公司製造之「OSP-SP100」)測定塗膜之C光源中之色度(Y,x,y)。自3組之對比度及色度測定結果,針對光阻材料塗佈基板,使用近似法分別求得於對於藍色塗膜,y=0.14;對於綠色塗膜,y=0.60;對於紅色塗膜,x=0.64;對於黃色塗膜,x=0.48;中之對比度。
(c)黏著性藉由乾燥後之膜厚變為2.0 μ m之旋轉數,使用旋轉式塗佈機將彩色濾光片用墨水塗佈於玻璃基板(100 mm×100 mm;厚1.1 mm)上;於70℃下將所獲得之基板乾燥20分鐘後,透過具有寬100 μ m之條紋狀開口部分之光罩使用超高壓水銀燈以累計光量150 mJ/cm2
進行紫外線曝光;以5%之碳酸鈉水溶液沖洗未曝光部分,於230℃下於熱風烘箱中烘烤30分鐘,於基板上形成寬100 μ m之條紋狀圖案。作為對玻璃之黏著性的相關試驗,對所獲得之塗膜之耐化學性進行評估。作為試驗方法,於25℃下浸漬於5%氫氧化鈉水溶液中30分鐘,以目視觀察於浸漬前後之對玻璃之黏著性,並以3個級別來進行評估。
○:判定完全未剝離△:判定部分剝離×:判定剝離
(d)縱條紋狀不均及光阻材料固化物之有無評估乾燥塗膜之縱條紋狀不均、及自噴頭前端部脫離之光阻材料固化物之有無。具體而言,使用鑄模塗佈(Die Coat)方式之塗佈裝置,將彩色濾光片用墨水塗佈於玻璃基板(100 mm×100 mm;厚1.1 mm)上,將所獲得之塗佈基板於70℃下乾燥20分鐘後,形成乾燥塗膜,藉由目視觀察以3個級別來評估以下述方法而獲得之乾燥塗膜之縱條紋狀不均(塗佈方向之縱狀的塗佈條紋狀)。又,藉由目視觀察以3個級別來評估於乾燥塗膜上自噴頭前端部脫離之光阻材料固化物之有無。
縱條紋狀不均○:判定完全無縱條紋狀不均。
△:判定部分縱條紋狀不均。
×:判定縱條紋狀顯著地不均。
固化物○:判定完全無固化物。
△:固化物為1個以上、未滿10個。
×:固化物為10個以上。
以下,對熱硬化性噴墨墨水之製造加以說明。
於可分離式4口燒瓶中,安裝控制溫度用調節器、冷卻管、及攪拌裝置,並裝入100份溶劑(CBAc:二乙二醇單乙醚乙酸酯),升溫至100℃;於以氮氣置換反應容器內後,自滴定管添加下述原料:甲基丙烯酸 20份甲基丙烯酸2-羥乙酯 20份甲基丙烯酸正丁酯 57份PhosmerM 3份、及2,2’-偶氮二異丁腈 4份,繼續反應5小時,獲得重量平均分子量(Mw)為20,000之丙烯酸系樹脂溶液(固形分50%)。再者,丙烯酸系樹脂之重量平均分子量係使用GPC(凝膠滲透層析儀)而測定,以聚苯乙烯換算而求得。使用如此而獲得之樹脂溶液作為黏合劑樹脂[R1]。
根據表23及表24所示之添加比(重量比),將紅顏料、鹼性增效劑、顏料載體、及溶劑(CBAc),對於實施例101~102將分散劑放入砂磨機中分散4小時;進而,將三聚氰胺化合物MX-43(含有烷氧基烷基之三聚氰胺化合物;三和CHEMICAL CO.,LTD.製造),對於實施例102,將環氧化合物EPPN-201(日本化藥公司製造)及溶劑(CBAc)放入至混合器中並混合,以薄膜過濾器進行加壓過濾,製造顏料濃度(PC)為13%之噴墨墨水。
根據表23及表24中所示之添加比(重量比),將綠顏料、鹼性增效劑、顏料載體、對於實施例103~104進而將分散劑攪拌均勻,獲得混合物。於加溫至60℃之二輥中,放入混合物混煉10分鐘後,溶劑揮發而成薄層狀。進而,添加溶劑(PGMAc:丙二醇單甲醚乙酸酯),將二輥加熱至80℃而進行混煉。於分散操作之途中溶劑揮發,加熱混煉物變為具有彈性之固形物。冷卻所獲得之固形物(顏料碎片)後,進行粉碎,獲得包覆處理顏料。
將包覆處理顏料、及溶劑(CBAc)放入混合器中混合,進而放入至砂磨機中進行分散,進而添加三聚氰胺化合物MX-43、對於實施例103~104添加苯胍化合物NIKALAC SB-401(含有烷氧基烷基之苯胍化合物三和CHEMICAL CO.,LTD.製造)及溶劑(CBAc)進行混合。以過濾器過濾廢物或粗大物,獲得顏料濃度為18%之噴墨墨水。
根據表23及表24中所示之添加比(重量比),將黃色顏料、鹼性增效劑、顏料載體、對於實施例105進而將分散劑攪拌均勻,獲得混合物。於加溫至60℃之二輥中,放入上述混合物並混煉10分鐘後,溶劑揮發而成為薄層狀。
進而,添加溶劑(PGMAc),並將二輥加熱至80℃而進行混煉。於分散操作之途中溶劑揮發,加熱混煉物變為具有彈性之固形物。冷卻所獲得之固形物後,進行粉碎,獲得顏料碎片。
將包覆處理顏料、及溶劑(CBAc)放入至混合器中進行混合,進而放入至砂磨機進行分散,進而添加三聚氰胺化合物MX-43、及溶劑(CBAc)進行混合。以過濾器過濾廢物或粗大物,獲得顏料濃度為19%之熱硬化性噴墨墨水。
根據表23及表24所示之添加比(重量比),將藍顏料、鹼性增效劑、顏料載體、對於實施例106進而將分散劑攪拌均勻,獲得混合物。於加溫至60℃之二輥中,放入上述混合物並混煉10分鐘後,溶劑揮發而形成薄層狀。進而,添加溶劑,將二輥加熱至80℃進行混煉。於分散操作之途中溶劑揮發,加熱混煉物變為具有彈性之固形物。冷卻所獲得之固形物後,進行粉碎,獲得顏料碎片。
將包覆處理顏料、及溶劑(CBAc)放入至混合器中進行混合,進而放入至砂磨機中進行分散,進而添加三聚氰胺化合物MX-43、溶劑(CBAc)進行混合。以過濾器過濾廢物或粗大物,獲得顏料濃度為12%之熱硬化性噴墨墨水。
根據表23中所示之添加比(重量比),將藍顏料、鹼性增效劑、顏料載體、及分散劑攪拌均勻,獲得混合物。於加溫至60℃之二輥中,放入上述混合物混煉10分鐘後,溶劑揮發而成薄層狀。進而,添加溶劑(PGMAc),並將二輥加熱至80℃而進行混煉。於分散操作之途中溶劑揮發,加熱混煉物變為具有彈性之固形物。冷卻所獲得之固形物後,進行粉碎,獲得顏料碎片。
將包覆處理顏料及溶劑(CBAc)放入至混合器中混合,進而放入至砂磨機中進行分散,進而添加三聚氰胺化合物MX-43、丙烯酸系單體(KAYARAD TPA-330;日本化藥製造)、及溶劑(CBAc)並進行混合。以過濾器過濾廢物或粗大物,獲得顏料濃度為12%之熱硬化性噴墨墨水。
根據表23及表24中所示之添加比(重量比),將藍綠顏料、鹼性增效劑、顏料載體、及溶劑(BuCBAc:二乙二醇單丁醚乙酸酯),對於實施例108進而將分散劑放入砂磨機進行分散4小時,進而將三聚氰胺化合物MX-43、及溶劑(BuCBAc)放入混合器中混合,以薄膜過濾器進行加壓過濾,獲得顏料濃度(PC)為15%之熱硬化性噴墨墨水。
將深紅色顏料、鹼性增效劑、顏料載體、及溶劑(BuCBAc),對於實施例109進而將分散劑放入砂磨機進行分散4小時,進而將三聚氰胺化合物MX-43、及溶劑(BuCBAc)放入至混合器中進行混合,以薄膜過濾器進行加壓過濾,獲得顏料濃度(PC)為15%之熱硬化性噴墨墨水。
藉由下述方法評估熱硬化性噴墨墨水之黏度、流動性、及保存穩定性。又,以具有可依4~10 KHz之頻率變化之壓電噴頭的噴墨印表機吐出熱硬化性噴墨墨水,藉由下述方法評估吐出穩定性。結果示於表23及表24中。
(a)黏度藉由動態黏彈性測定裝置,測定剪切速率100(1/s)之黏度(η:mPa.s)。
(b)流動性藉由動態黏彈性測定裝置,測定剪切速率10(1/s)之黏度(η a:mPa.s),求得與先前所測定之剪切速率100(1/s)之黏度(η:mPa.s)的比η a/η,以下述基準評估流動性。
○:0.9≦η a/η<1.3×:1.3≦η a/η
(c)保存穩定性於45℃之烘箱中加熱7日後,與前項(a)相同地測定黏度。
○:與加熱前之黏度相比增黏率為5%以內×:與加熱前之黏度相比增黏率為5%以上
(d)吐出穩定性以目視觀察打印狀態,依下述基準評估吐出穩定性。
○:間歇15分後,噴嘴脫落為5%以下。
△:間歇15分後,噴嘴脫落超過5%、10%以下。
×:間歇15分後,噴嘴脫落為10%以上。
於上述表23中,略號係表示以下之含義。
※1 數值表示固形分。
※2 數值表示於所生成之墨水組合物中之含量。
於上述表24中,略號表示以下之含義。
※1 數值表示固形分。
※2 數值表示於所生成之墨水組合物中之含量。
將感光性黑色墨水之製造表示於實施例110~117、及比較例44中。
(1)樹脂溶液B1之製備
將環己酮添加於實施例1之分散劑中製備樹脂溶液B1以使非揮發成分達到30%。
(2)樹脂溶液B2之製備
將370份丙二醇單甲醚乙酸酯放入至反應容器中,一面於容器中注入氮氣,一面加熱至80℃,於同溫度下將下述單體及熱聚合起始劑之混合物花費1小時滴下而進行聚合反應。
甲基丙烯酸 20.0份甲基丙烯酸甲酯 10.0份甲基丙烯酸正丁酯 35.0份甲基丙烯酸2-羥乙酯 15.0份2,2’-偶氮二異丁腈 4.0份對基苯酚氧化乙烷改質丙烯酸酯 20.0份(東亞合成公司製造「ARONIXM-110」)
滴下結束後,於80℃下進而使之反應3小時後,添加於50份環己酮溶解有1.0份偶氮二異丁腈者,進而於80℃下使之繼續反應1小時,獲得丙烯系樹脂之溶液。丙烯系樹脂之重量平均分子量(GPC測定)約為40000。將其冷卻至室溫後,取樣丙烯酸樹脂溶液約2 g,於180℃下,加熱乾燥20分鐘而測定非揮發成分,於先前合成之丙烯系樹脂溶液中添加丙二醇單甲醚乙酸酯而製備樹脂溶液B2以使丙烯酸系樹脂溶液之非揮發成分達到30%。
將100份碳黑(三菱化學製造之# 47,平均一次粒子徑為23 nm,比表面積為132 m2
/g,吸油量64 cm3
/100 g)、4份鹼性增效劑(α 14)、14份樹脂溶液B1及56份樹脂溶液B2混合,以環己酮稀釋而使最終固形分成為20%。使用直徑0.8 mm之玻璃珠、以塗料震動機將其分散2小時,藉此製備碳黑分散體A。分散體A之黏度於25℃時為8.70 mPa.s。
(4)碳黑分散體B之製備
於碳黑分散體A之製備中,除了將碳黑變更為80 g CABOT製造之REGAL250R(平均一次粒子徑為35 nm、比表面積為50 m2
/g、吸油量為46 cm3
/100 g)及20 g DEGUSSA製造之Printex95(平均一次粒子徑為15 nm、比表面積為250 m2
/g、吸油量為52 cm3
/100 g)以外,進行與碳黑分散體A之製備相同之操作而製備碳黑分散體B。所獲得之碳黑分散體B之黏度於25℃時為6.27 mPa.s。
(5)碳黑分散體C之製備
於碳黑分散體A之製備中,除將碳黑變更為100 g CABOT製造之MONARCH120(平均一次粒子徑為75 nm、比表面積為25 m2
/g、吸油量為72 cm3
/100 g)以外,進行與碳黑分散體A之製備相同之操作而製備碳黑分散體C。所獲得之碳黑分散體C之黏度於25℃時為5.88 mPa.s。
(6)碳黑分散體D之製備
於碳黑分散體A之製備中,除了僅使用70份樹脂溶液B2取代混合14份樹脂溶液B1、56份樹脂溶液B2以外,進行與碳黑分散體A之製備相同之操作而製備碳黑分散體D。所獲得之分散體D之黏度於25℃時為10.82 mPa.s。
(7)感光性黑色墨水之製備
於表25所示之添加比(重量比)中,攪拌混合以使混合物均勻後,以2 μm之過濾器進行過濾,獲得實施例110~117及比較例44之感光性黑色墨水。
對所獲得之感光性黑色墨水,以下述方法評估敏感度、穩定性、遮光性(每單位膜厚之0D值)、黑色矩陣之圖案形狀、相對於玻璃之黏著性。所獲得之結果亦示於表25中。
(a)敏感度藉由旋塗法將感光性黑色墨水塗佈於玻璃基板(100 mm×100 mm;厚1.1 mm)上之後,於70℃下乾燥15分鐘,藉此製成乾燥膜厚約為1 μ m之塗膜,並測定膜厚。其後,使用超高壓水銀燈,透過光罩曝光各種曝光量(mJ/cm2
)之紫外線。使用碳酸鈉水溶液而進行顯影後,以離子交換水洗淨,藉此除去未曝光部分。測定顯影/水洗後之曝光部分之膜厚,將相對於顯影前之膜厚,獲得95%以上之膜厚之最小曝光量(mJ/cm2
)作為敏感度。依以下2個級別評估敏感度。
○:敏感度為10~50 mJ/cm2
之情形×:敏感度為超過50 mJ/cm2
之情形。
再者,於光罩中使用10微米之遮罩圖案,形成條紋狀之黑色矩陣圖案。
(b)穩定性比較製成感光性黑色墨水之後與將其於40℃下保存7日後之顯影速度,評估穩定性。
於此,顯影速度藉由以下之方法而測定。即,藉由旋塗法將感光性黑色墨水塗佈於玻璃基板(100 mm×100 mm;厚1.1 mm)上之後,於70℃下乾燥15分鐘,藉此製成膜厚約1 μ m之塗膜,並測定膜厚。使用碳酸鈉水溶液將其噴霧顯影,測定感光性黑色墨水消失之時間。以測定膜厚除測定時間,將每單位膜厚之時間(秒/μ m)作為顯影速度。
藉由以下2個級別評估穩定性。
○:相對於保存前之顯影速度,保存後之顯影速度為±15%以內之變化之情形;×:相對於保存前之顯影速度,保存後之顯影速度超過±15%而高速變化或低速變化之情形。
其中,關於比較例44,於40℃下保持7日後之感光性黑色墨水中,黏度於25℃下超過100 mPa.s,進而變為凝膠狀。故而,於進行顯影速度評估時無法進行必需之塗佈步驟,不適合作為本發明之感光性黑色墨水。因此,於比較例44中,無法評估於40℃下將感光性黑色墨水保存7日後之顯影速度,評估記為「×」。
(c)遮光性[光學濃度(OD值)]藉由與前項(a)之「敏感度」測定相同之方法,將感光性黑色墨水塗佈於玻璃基板上,不進行曝光步驟,於230℃下加熱1小時後,測定膜厚。藉由麥克伯濃度計(GRETAG D200-II)測定如此所獲得之感光性黑色墨水塗佈基板之光學濃度(OD值),以測定膜厚除測定光學濃度(OD值),求得每單位膜厚之光學濃度(OD/μ m)。
(d)形狀黑色矩陣之圖案形狀之評估,藉由以下方法實施。即,於與前項(a)之「敏感度」測定相同之方法中,藉由曝光量70 mJ/cm2
形成條紋狀之黑色矩陣圖案,以光學顯微鏡或電子射線掃描顯微鏡觀察所製成之條紋狀黑色矩陣之圖案形狀,觀察直線性/剖面形狀。其中,實施例112之感光性黑色墨水敏感度較低,故而以300 mJ/cm2
曝光。
(e)直線性直線性之評估,藉由以下之3個級別進行。
○:於直線部分中未觀察到斷開或鋸齒狀之情形;△:於直線部分之一部分觀察到有鋸齒狀或斷開之情形;×:遍佈於全體直線部分觀察到有大量鋸齒狀或斷開之情形。
(f)剖面形狀剖面形狀之評估,係藉由以下之2個級別進行。
○:剖面形狀自順錐形(接觸於玻璃之面的底邊寬於上底)垂直之情形;×:剖面形狀為懸突(上底寬於接觸於玻璃之面之底邊)之情形。
(g)初始黏著性藉由與前項(a)之「敏感度」測定相同之方法,將感光性黑色墨水塗佈於玻璃基板上,不進行曝光步驟,於230℃下加熱1小時。於所獲得之感光性黑色墨水塗佈基板上之感光性黑色墨水塗佈面上,附著高性能環氧急速硬化黏接劑(室溫1小時硬化型),藉由依據JIS K5400之網格附著性試驗方法,評估塗膜之玻璃黏著性。剝離係於M6螺栓頭上附著高性能環氧急速硬化黏接劑(室溫1小時硬化型),黏接(自重)於網格上,於90℃下加熱5分鐘後,用手剝下螺栓。由於相較於1 mm×1 mm×100個網格,螺栓較小,故而以相對於螺栓之黏接面積之塗膜的非剝離面積率表示初始黏著性。
(h)PCT後黏著性藉由與前項(a)之「敏感度」測定相同之方法,將感光性黑色墨水塗佈於玻璃基板上,不進行曝光步驟,於230℃下加熱1小時。關於所獲得之感光性黑色墨水塗佈基板,進行壓力鍋試驗(PCT)。即,使用高度加速壽命試驗裝置(愛斯佩克股份有限公司製造之EHS-411),依照已規格化為IEC68-2-66之被稱為HAST(Highly Accelerated temperature and humidity Test)之不飽和壓力鍋試驗(USPCT;Unsaturated Press Test),於120℃、2氣壓、100%RH之條件下進行5小時之壓力鍋試驗。而後,藉由與上述初始黏著性相同之試驗評估PCT後黏著性。
再者,黏著性(%)係連同初始黏著性及PCT後黏著性之兩者,藉由下述之計算式(5):Ad(%)=[(Nr-Nt)/Nt]×100 (5)
(式中,Ad為黏著性,Nr為黏接面網格數,Nt為螺栓黏接面之網格數)而算出(小數點以後四捨五入)。藉由以下4個級別來評估所算出之結果。
◎:80%≦黏著性≦100%○:60%≦黏著性<80%△:30%≦黏著性<60%×:20%<黏著性<30%
表25中之簡稱表示以下之含義:乙烯性不飽和化合物:二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)光聚合起始劑A:乙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(0-乙醯基肟),汽巴精化股份有限公司製造之「Irgacure OXE02」光聚合起始劑B:2,2’-雙(鄰氯苯基)-4,5,4’,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑光聚合起始劑C:於上述式(22)中所示之硼酸鹽系光聚合起始劑光聚合起始劑D:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮-1(汽巴精化股份有限公司製造之「Irgacure 369」)多官能硫醇:三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)溶劑:環己酮
藉由使用本發明之分散劑,可以低使用量,獲得分散性、流動性、及保存穩定性優異之顏料分散體。因此,可使用本發明之分散劑,提供穩定性及乾燥再溶解性、根據情況而打印穩定性優異之彩色濾光片用墨水、感光性黑色墨水、噴墨墨水及彩色濾光片用噴墨墨水。進而,可使用本發明之顏料分散體或上述墨水,提供於塗膜與基材之間具有堅固之黏著性的高品質彩色濾光片基盤。
以上,已根據特定形態對本發明加以說明,本業者自明之變形或改良亦包含於本發明之範圍內。
圖1係於實施例1中所獲得的本發明之分散劑之紅外線吸收圖譜。
圖2係於實施例1中所獲得的本發明之分散劑之1 3
C-NMR圖譜(重氯仿溶劑中)。
Claims (21)
- 一種分散劑,其係以下述通式(1)所表示者:通式(1):
- 如申請專利範圍第1項之分散劑,其中,一價聚合物部分(P)係選自由聚醚鏈基、聚酯鏈基、以及乙烯系共聚物鏈基所組成之族群。
- 如申請專利範圍第1項之分散劑,其中,一價聚合物部分(P)係具有以下述通式(5)所表示之一價聚醚鏈基及/或聚酯鏈基的聚合物部分(Pe);通式(5):
- 如申請專利範圍第3項之分散劑,其中,Y1 為碳原子數 1~18之直鏈狀或者分支狀烷基。
- 如申請專利範圍第3項之分散劑,其中,Y1 具有乙烯性不飽和雙鍵。
- 如申請專利範圍第3項之分散劑,其中,m2為3~15之整數。
- 如申請專利範圍第1項之分散劑,其中,其於25℃下為蠟狀固體。
- 如申請專利範圍第1項之分散劑,其中,其於25℃下為液狀。
- 如申請專利範圍第1項之分散劑,其中,一價聚合物部分(P)為以下述通式(6)所表示之一價乙烯系共聚物(Pv):通式(6)
- 一種顏料分散體,其含有顏料及申請專利範圍第1項之分散劑。
- 如申請專利範圍第10項之顏料分散體,其為糊狀或片狀。
- 如申請專利範圍第10項之顏料分散體,其中,除了顏料與申請專利範圍第1項之分散劑以外,進而含有選自由具有鹼性基之顏料衍生物、具有鹼性基之蒽醌衍生物、具有鹼性基之吖啶酮衍生物、以及具有鹼性基之三衍生物所組成之族群的至少一種鹼性增效劑。
- 一種噴墨墨水,其特徵在於:含有顏料、申請專利範圍第1項之分散劑、及顏料載體。
- 一種彩色濾光片用墨水,其特徵在於:含有顏料、包含單體之顏料載體、及申請專利範圍第1項之分散劑。
- 一種熱硬化性噴墨墨水,其特徵在於:含有顏料、熱硬化性化合物、有機溶劑、以及申請專利範圍第1項之分散劑。
- 一種彩色濾光片用噴墨墨水,其特徵在於:含有顏料、 熱硬化性化合物、有機溶劑、以及申請專利範圍第1項之分散劑。
- 一種感光性黑色墨水,其特徵在於含有:碳黑;光聚合起始劑;選自由具有鹼性基之顏料衍生物、具有鹼性基之蒽醌衍生物、具有鹼性基之吖啶酮衍生物、以及具有鹼性基之三衍生物所組成之族群的至少一種鹼性增效劑;乙烯性不飽和單體;以及申請專利範圍第1項之分散劑。
- 一種分散劑之製造方法,係用以製造申請專利範圍第1項之分散劑,該製造方法係包括如下步驟者:第一步驟,係製造於單末端具有羥基之聚合物(POH),或者製造於單末端具有1級胺基之聚合物(PNH2 );第二步驟,係將上述聚合物(POH)或者聚合物(PNH2 )與四羧酸二酐反應。
- 如申請專利範圍第18項之製造方法,其中,第一步驟將選自由單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇所組成之族群的化合物作為起始劑,將選自由環氧烷、內酯、交酯、及二羧酸酐與環氧化物之組合所組成之族群的環狀化合物予以開環聚合,而製造含有於單末端具有羥基之聚醚及/或聚酯的聚合物(PeOH)。
- 如申請專利範圍第18項之製造方法,其中,第一步驟將選自由單醇、1級單胺、2級單胺、及單硫醇所組成之族群的化合物作為起始劑,將環氧烷進行開環聚合而獲得於單末端具有羥基之聚合物後,將該羥基進行還原胺化,而製造於單末端具有胺基之聚醚(PeNH2 )。
- 如申請專利範圍第18項之製造方法,其中,第一步驟 使用於分子內具有羥基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體進行聚合,製造於單末端具有羥基之乙烯系共聚物(PvOH);或者使用於分子內具有1級胺基與硫醇基之化合物作為鏈轉移劑,使乙烯性不飽和單體進行聚合,製造於單末端具有1級胺基之乙烯系共聚物(PvNH2 )。
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