TWI443143B - Acrylic resin-treated pigment composition, pigment dispersion, and the like - Google Patents
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Description
本發明係關於一種可高度微分散之顏料組成物及使用其所得之微分散有顏料之顏料分散液與其使用。更詳細而言,本發明係關於一種高度微分散有顏料之顏料分散液、用於提供該顏料分散液之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物(以下有時稱作「顏料組成物」)、其製造方法、及上述顏料組成物或上述顏料分散液之著色劑用途。
用於影像記錄材料或影像顯示器之著色劑,尤其是分散介質為有機溶劑之著色劑係使用顏料分散液,該顏料分散液係使用顏料分散劑或顏料衍生物等,藉由分散機使顏料粉末微分散於分散介質中而成者。於此情況下,於顏料分散液中微分散化之顏料粒子係平均粒徑為10~100 nm以下之非常細小之粒子。於獲得此種顏料之微分散液之情況下,係使用充分地微細化之微細化顏料。並且,於將有機溶劑用於分散介質而使微細化顏料分散之情況下,微細化顏料係使用乾燥之粉末,利用分散機,耗費大量時間與能量使該微細化顏料之粉末分散,而獲得經微分散化之顏料分散液。
於上述中,作為使顏料微細化之方法,有藉由鹽磨將顏料微細化而減小粒徑之方法(例如參照專利文獻1及2)。所謂鹽磨,係指利用捏合機等,將顏料及水可溶性有機溶劑與水溶性無機鹽混合、混練,將該混練物投入至大量之水中,進行高速攪拌後,過濾水洗,進行乾燥粉碎,而獲得微細之顏料的方法。然而,藉由該等方法會產生特意微粒子化之顏料由於微細化後之步驟中之過濾壓力或乾燥而凝聚,從而形成較大粒子的情況。針對於此,如上所述,尤其是作為影像記錄材料用或影像顯示器用之著色劑,係需要經極微細地微分散化之顏料分散液。因此,針對該等用途,必須對由於微細化後之步驟而凝聚之顏料再次進行微分散化,直至其成為極微細之粒子狀態為止,習知,顏料之微分散需要大量之時間與能量。
針對該情況,為了防止顏料之凝聚,而利用如下述所列舉之方法,對凝聚前之顏料進行表面處理。例如有以松香、界面活性劑、顏料衍生物等低分子化合物對凝聚前之顏料進行處理的方法。又,亦利用樹脂來被覆顏料粒子(樹脂處理)。其中,於使用丙烯酸系樹脂作為顏料之處理劑,以該丙烯酸系樹脂來被覆顏料粒子之情況下,該被覆之丙烯酸系樹脂可防止顏料粒子之凝聚,同時亦可利用顏料分散步驟而溶解於分散介質中,作為黏合劑發揮作用。
作為利用丙烯酸系樹脂之顏料之處理方法,有如下述所列舉之方法。藉由溶液中之相轉移或pH轉換使丙烯酸系樹脂析出,而對顏料進行表面處理之方法;或者使顏料微細化時,添加丙烯酸系樹脂或其溶液,一起進行混練,同時進行顏料之微細化與顏料粒子之被覆,繼而,使混練物於不溶解丙烯酸系樹脂之不良溶劑中析出等,以樹脂對顏料進行表面處理的方法等。藉由利用該等方法對顏料進行處理,可防止經微細化之顏料於其後凝聚,因此於使用時無需如習知般再次進行微分散化,可藉由直接將其分散而提供顏料微分散液。
此處,對於有用於顏料之微分散化之丙烯酸系樹脂,係要求特定之構造。製造此種丙烯酸系樹脂時,宜為屬於精密合成方法的活性自由基聚合。於該活性自由基聚合中,藉由使成長末端安定化,可防止作為自由基聚合之副反應的偶合或歧化,控制所得樹脂之分子量,或者使分子量分佈變窄,或者獲得嵌段共聚物等高次構造。
作為上述活性自由基聚合方法,具體而言,有如下述所列舉之各種方法。例如開發出以下方法:利用氧化胺自由基之解離與結合的氮氧化物法(Nitroxide mediated polymerization,簡稱NMP法)(參照非專利文獻1);使用銅或釕、鎳、鐵等重金屬、以及與其形成錯合物之配位基,以鹵素化合物作為起始化合物進行聚合的原子轉移自由基聚合(Atom transfer radical polymerization,簡稱ATRP法)(參照專利文獻3及專利文獻4、非專利文獻2);以二硫代羧酸酯或黃原酸酯化合物等作為起始化合物,使用加成聚合性單體與自由基起始劑進行聚合的可逆加成裂解型鏈轉移聚合(Reversible addition-fragmentation transfer,簡稱RAFT法)(參照專利文獻5);Macromolecular Design via Interchange of Xanthate(簡稱MADIX法)(參照專利文獻6);使用有機碲或有機鉍、有機銻、鹵化銻、有機鍺、鹵化鍺等重金屬之方法(Degenerative transfer,簡稱DT法)(參照專利文獻7、非專利文獻3)等,正進行廣泛之研究開發。
[專利文獻1]日本專利特開平8-179111號公報
[專利文獻2]日本專利特開2003-227921號公報
[專利文獻3]日本專利特表2000-500516號公報
[專利文獻4]日本專利特表2000-514479號公報
[專利文獻5]日本專利特表2000-515181號公報
[專利文獻6]國際公開第1999/05099號小冊子
[專利文獻7]日本專利特開2007-277533號公報
[非專利文獻1]Chemical Review(2001)101,p3661
[非專利文獻2]Chemical Review(2001)101,p3689
[非專利文獻3]Journal of American Chemical Society(2002)124 p2874,Journal of American Chemical Society(2002)124 p13666,Journal of American Chemical Society(2003)125 p8720
如上所述,為了防止顏料之凝聚而採取各種方法,於上述使用松香等低分子化合物之情況下,對於被著色物品而言,該低分子化合物為異物,存在使該物品之性能降低之情況。例如,上述低分子化合物滲出至物品表面,或者於表面結塊而有損物品外觀,或者使耐水性、耐熱性及耐溶劑性等物品之耐性惡化。
另一方面,於為了防止顏料之凝聚而使用丙烯酸系樹脂之情況下,雖不存在如上問題,但存在若進行乾燥,則附著於顏料表面之丙烯酸系樹脂會融著之問題。於融著之情況下,使用處理顏料時,必須使該融著之丙烯酸系樹脂溶解,因此在將顏料分散於液體介質中時,存在上述樹脂之溶解較為耗時之情況。
又,為了使顏料分散液低黏度化,或者提高處理顏料之樹脂之溶解性,有使用低分子化之樹脂的方法。然而,丙烯酸系樹脂即便予以低分子化,亦包括自高分子量者至低分子量之分子鏈之廣範圍,因此分子量分佈(重量平均分子量/數量平均分子量)例如為1.7~3等較廣者。並且,根據本發明者等人之研究,可知將經此種廣範圍分子量分佈之丙烯酸系樹脂處理之顏料分散而成的分散液存在如下述所列舉之問題。由於溶解於分散液中之丙烯酸系樹脂具有廣範圍之分子量分佈,故會產生分散液之黏度上升,或者分散液之黏度或保存安定性不均等問題。
又,具有廣範圍之分子量分佈之樹脂中,即便其數量平均分子量小,亦包含具有高分子量之聚合物鏈之高分子量成分。該高分子量成分由於難以溶解,故樹脂於液體介質中之溶解有時較為耗時,且會成為即便初期可安定地分散顏料,亦會隨時間經過而使顏料分散變得不安定等問題之原因。另外,於分子量分佈廣之狀態下之樹脂中,低分子量成分變多,該低分子量成分之丙烯酸系樹脂會成為使樹脂膜之物性惡化,或者耐熱性弱,或者作為膜之強度差劣等耐久性變差之原因。
另外,尤其是於作為影像顯示器之彩色濾光片用阻劑中使用顏料之情況下,若作為分散樹脂之丙烯酸系樹脂之分子量分佈廣,則所形成之阻劑之鹼顯影性因樹脂之分子量不同而不同,因此產生如下所述之問題。即,於高分子量成分之情況下顯影速度較慢,於低分子量成分之情況下顯影速度較快等顯影速度產生不均。由於該原因而存在以下情況:於彩色濾光片中殘留顯影殘渣,或者使彩色濾光片之生產性降低,或者於鹼顯影後難以獲得彩色濾光片之像素銳利之邊緣。
針對於此,作為使丙烯酸系樹脂之分子量分佈變窄之方法,有上述活性自由基聚合。然而,於上述所列舉之各種活性自由基聚合方法中,分別存在如下問題。例如,於上述NMP法中,需要100℃以上之高溫,又,為了提高聚合率,必須不使用溶劑而單獨以單體進行聚合,聚合條件嚴格。又,甲基丙烯酸酯系單體通常於NMP法中不進行反應。為了解決該等問題,需要特殊之氮氧化物,但合成該特殊之氮氧化物係煩雜且困難。又,為了能夠使用丙烯酸系聚合物而分散於水系介質中,而期望使用具有羧基之丙烯酸系單體,但該單體與其他單體無規聚合,且難以獲得分子量得到控制者。
又,於上述ATRP法中,必須使用重金屬,於聚合後,即便重金屬為微量亦必須將其自聚合物中去除,進行純化。並且,於對上述聚合物進行純化之情況下,純化處理中產生之廢水或廢溶劑中亦含有對環境之負荷較高之重金屬,因此必須亦自該等中去除重金屬進行淨化。於使用銅之ATRP法中,作為其聚合之環境,必須去除氧。於此情況下,有添加還原劑使其難以受到氧之影響的方法,但聚合有可能於中途停止,必須充分地去除氧。另外,於以胺化合物作為配位基形成金屬錯合物而進行聚合之方法中,由於若存在酸性物質,則阻礙錯合物之形成,故難以使用具有酸基之單體進行聚合。為了導入酸基,必須使酸基嵌段化而進行聚合,並使該嵌段脫離,無法容易地將酸基導入至聚合物中。即,藉由上述任一方法,均無法容易地獲得滿足上述要求之導入有羧基之聚合物。
另外,於上述RAFT法或MADIX法中,必須合成二硫代羧酸酯或黃原酸酯化合物等特殊之化合物作為起始化合物。又,於此情況下,由於使用硫系化合物,而於聚合物中殘留硫系之令人感到不快之臭氣,又,亦存在聚合物之著色,因此必須將該等去除。又,於具有胺基之單體中,起始化合物之二硫代羧酸酯或黃原酸酯化合物分解,不進行聚合。
上述DT法與ATRP法同樣地使用重金屬,故必須於聚合後將所使用之重金屬去除,於去除重金屬之情況下,存在當時所產生之廢水之淨化問題。另外,存在合成視需要用於聚合之金屬觸媒或有機金屬起始化合物係煩雜、成本亦高之情況。
如上所述,無論選用何種方法,反應條件均受到限制,或者必需特殊之化合物,或者成本亦高。又,無法以具有羧基之單體與其他單體容易地獲得無規聚合物。
本發明者等人鑒於上述情況,得出以下結論:為了達成更加良好之顏料之微分散,必不可少的是提供一種對防止顏料之凝聚更加有用之丙烯酸系樹脂,另外,開發一種由該丙烯酸系樹脂所被覆之顏料組成物。
因此,本發明之目的在於提供一種可達成更加良好之顏料之微分散的丙烯酸系樹脂處理顏料組成物,復提供使用其之顏料分散液及各種著色劑。
上述即本發明提供一種丙烯酸系樹脂處理顏料組成物,其特徵在於,其係含有經丙烯酸系樹脂處理之有機顏料而構成,顏料之含量為5~95質量%,上述丙烯酸系樹脂:1)構成該樹脂之單體之90質量%以上為(甲基)丙烯酸酯系單體(a),該單體(a)之20質量%以上為具有芳香環或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體;2)其凝膠滲透層析中之聚苯乙烯換算之數量平均分子量為2,000~20,000,且表示分子量分佈之分散度(重量平均分子量/數量平均分子量)為1.4以下;且3)其玻璃轉移溫度為50℃以上。
於上述本發明中,更佳為形成下述列舉之形態。較佳為:丙烯酸系樹脂為A-B嵌段共聚物,於至少一方之聚合物嵌段中含有30質量%以上之具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體;丙烯酸系樹脂進一步含有具有羧基之(甲基)丙烯酸酯單體作為共聚合成分,其酸值為30~250 mgKOH/g;丙烯酸系樹脂為A-B嵌段共聚物,構成嵌段共聚物之A嵌段之酸值為50~250 mgKOH/g,且B嵌段之酸值為0~50 mgKOH/g。
另外,用於本發明之上述丙烯酸系樹脂較佳為下述者。即,上述丙烯酸系樹脂較佳為以有機碘化物作為聚合起始化合物,將自該有機碘化物奪去碘之具有磷、氮、氧或碳原子之有機化合物作為觸媒,使用自由基產生劑使單體聚合所得者。
又,於上述中,觸媒較佳為自含有碘原子之鹵化磷、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物、醯亞胺系化合物、乙內醯脲系化合物、酚系化合物、碘醯苯基化合物、維生素類、環己二烯、二苯基甲烷及碘化苯所組成之群組選擇的至少1種。
又,本發明提供一種顏料分散液,其特徵在於,其係將上述本發明之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物分散於有機溶劑中而成。
又,本發明提供一種丙烯酸系樹脂處理顏料組成物之製造方法,其係製造上述本發明之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物之方法,其特徵在於具有下述(1)~(3)之任一步驟:
(1)於合成顏料時或調整粒徑時,添加丙烯酸系樹脂或其溶液之步驟;
(2)利用攪拌機或混練機,將顏料與丙烯酸系樹脂或其溶液加以混合、混練而進行處理之步驟;以及
(3)將顏料、與具有羧基之丙烯酸系樹脂之鹼中和水溶液攪拌分散,其後,利用酸加以中和而使丙烯酸系樹脂析出之步驟。
又,本發明提供一種著色劑,其特徵在於包含上述本發明之顏料組成物或上述顏料分散液。
本發明之顏料組成物或顏料分散液係可防止過濾時或乾燥時之凝聚,以分散步驟能夠容易地分散至微細化級別者,如下所述,有用於作為影像形成材料或影像顯示器之著色劑。
本發明者等人鑒於上述習知技術之問題,得出以下結論:為了達成更加良好之顏料之微分散,有效的是將用於防止顏料凝聚之丙烯酸系樹脂設為分子量分佈為特定範圍者。並且,解決了為此所需之微細化顏料組成物與其分散液之構成、以及進而用於其之丙烯酸系樹脂之合成中之上述問題。即發現,藉由開發一種可防止微細化顏料之凝聚,更容易分散,使顏料以微粒子狀高度分散的丙烯酸系樹脂,並利用該丙烯酸系樹脂來被覆顏料,可獲得可容易地微分散之顏料組成物。
並且發現,分散該顏料組成物所得之顏料分散液賦予高度之微分散狀態、及高性能之顏色特性。另外發現,藉由將上述顏料組成物與顏料分散液用作影像形成材料或影像顯示器之著色劑,可賦予良好之性能。又,本發明者等人發現可將所得之丙烯酸系樹脂形成為分子量分佈窄者之新的活性自由基聚合方法。根據該方法,不存在上述習知之活性自由基聚合之各種問題,可非常容易地獲得對達成本發明之目的有用的分子量分佈窄之丙烯酸系樹脂或嵌段共聚物。
繼而,列舉較佳之實施形態進一步詳細地說明本發明。
本發明之顏料組成物之特徵在於,其係含有經丙烯酸系樹脂處理之有機顏料而構成,顏料之含量為5~95質量%,上述丙烯酸系樹脂:
1)構成該樹脂之單體之90質量%以上為(甲基)丙烯酸酯系單體(a),該單體(a)之20質量%以上為具有芳香環或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體;
2)其凝膠滲透層析中之聚苯乙烯換算之數量平均分子量為2,000~20,000,且表示分子量分佈之分散度(重量平均分子量/數量平均分子量)為1.4以下;且
3)其玻璃轉移溫度為50℃以上。
上述丙烯酸系樹脂更佳為A-B嵌段共聚物,於至少一方之聚合物嵌段中含有30質量%以上之具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體,又,該丙烯酸系樹脂進一步含有具有羧基之(甲基)丙烯酸酯單體作為共聚合成分,該樹脂之酸值為30~250 mgKOH/g,又,較佳為該丙烯酸系樹脂為A-B嵌段共聚物,嵌段共聚物中之A嵌段之酸值為50~250 mgKOH/g,B嵌段之酸值為0~50 mgKOH/g。本發明中所謂之A嵌段、B嵌段係指分別構成A-B嵌段共聚物之聚合物嵌段。
作為用於本發明之顏料,可使用下述列舉者。對於用於本發明之有機顏料並無特別限定,可列舉:溶性偶氮顏料、不溶性偶氮顏料、酞青顏料、喹吖酮顏料、異吲哚啉酮顏料、異吲哚啉顏料、苝顏料、紫環酮顏料、二顏料、蒽醌顏料、二蒽醌基顏料、蒽嘧啶顏料、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)顏料、陰丹士林(indanthrone)顏料、黃士酮(flavanthrone)顏料、皮蒽酮顏料、二酮吡咯并吡咯顏料等。除此以外,亦可使用碳黑等僅由碳原子構成之顏料作為包含碳原子之顏料。
於本發明中,較佳之顏料可列舉:有用於作為影像形成材料之著色劑的作為色彩三原色的Y(黃)色、M(品紅)色、C(青)色,此外,橙色、綠色等,其主顏料及補色。例如,若列舉特別具有代表性者,作為C色,可列舉PB15:3、15:4等,作為Y色,可列舉PY-74、PY-180、PY-185、PY-138等,作為M色,可列舉PR-122、PV-19、PR-269等,作為綠色,可列舉PG-7、PG-36、PG-58等,作為橙色,可列舉PO-61等,但並不特別限定於此。
又,於本發明中,較佳為了用作影像形成顯示器用之著色劑,可列舉作為光之三原色的R(紅)色、G(綠)色、B(藍)色,其主顏料及補色顏料。
作為主色R,可列舉:PR-56、58、122、166、168、176、177、178、224、242、254等;作為主色G,可列舉PG-7、36、58等;作為用作補色之Y,可列舉:PY-12、13、14、17、24、55、60、74、83、90、93、126、128、138、139、150、154、155、180、185、216、219;作為主色B,可列舉PB-15:1、15:3、15:6、60、80等;作為補色之紫色,可列舉PV-19、23等。於本發明中,可使用該等之1種以上,該等顏料可以單獨、混合、混晶體等之形式而使用。
又,亦可與以往公知之方法同樣地將以往公知之顏料衍生物(增效劑)與上述顏料併用,作為增效劑,可列舉偶氮系或酞青系顏料等顏料骨架之磺化物、胺化物等。其使用量相對於顏料為0.5~50質量%,更佳為3~30質量%。尤其是於本發明中,於丙烯酸系樹脂使用具有胺基者之情況下,尤佳為使用相同顏料之磺化物作為顏料衍生物(增效劑)。其原因在於,顏料表面之酸性基(磺酸基)與丙烯酸系樹脂之胺基進行離子結合,利用該離子結合之顏料分散劑之顏料吸附對顏料分散非常有效。
繼而,對本發明中使用之丙烯酸系樹脂進行說明。該丙烯酸系樹脂係滿足以下4個條件者:(1)構成樹脂之單體之90質量%以上為(甲基)丙烯酸酯系單體;(2)該單體中,具有芳香環或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體為20質量%以上;(3)凝膠滲透層析中之聚苯乙烯換算之數量平均分子量為2,000~20,000,且表示分子量分佈之分散度(重量平均分子量/數量平均分子量)為1.4以下;並且(4)玻璃轉移溫度為50℃以上。
作為構成本發明中使用之丙烯酸系樹脂之單體,係需要90質量%以上為(甲基)丙烯酸酯系單體。作為該單體,以往公知者均可使用。例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲基丙酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯、(甲基)丙烯酸異硬脂基酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸三甲基環己酯、(甲基)丙烯酸環癸酯、(甲基)丙烯酸環癸基甲酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、甲基丙烯酸三環己氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯等具有烷基、烯基、環烷基、芳香環之(甲基)丙烯酸酯等。
又,可列舉:(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3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、環己烷二甲醇單(甲基)丙烯酸酯、環己二醇單(甲基)丙烯酸酯等含羥基之(甲基)丙烯酸酯;聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯等聚烷二醇之單(甲基)丙烯酸酯;(聚)乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇單月桂醚(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇單壬基苯醚(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇(聚)丙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯等二醇醚系(甲基)丙烯酸酯等。再者,上述「聚」及「(聚)」均係指n=2以上。
又,可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧環己酯、(甲基)丙烯醯氧基乙基縮水甘油醚、(甲基)丙烯醯氧基乙氧基乙基縮水甘油醚等含縮水甘油基之(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、(甲基)丙烯酸2-(2-異氰酸基乙氧基)乙酯、及該等異氰酸酯之ε-己內酯或MEK肟、以吡唑等使異氰酸酯形成嵌段之單體等含異氰酸酯基之(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸氧雜環丁烷基甲酯等環狀(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸第三丁基胺基乙酯等含胺基之(甲基)丙烯酸酯等。
又,可列舉:(甲基)丙烯酸八氟辛酯、(甲基)丙烯酸四氟乙酯等含鹵素元素之(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-(4-苯甲醯氧基-3-羥基苯氧基)乙酯、2-(2'-羥基-5-(甲基)丙烯醯氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑之類的吸收紫外線之(甲基)丙烯酸酯等。因該等單體吸收紫外線,故若使用該等,則有助於提高顏料之耐光性,故而較佳。又,亦可使用具有三甲氧基矽烷基或二甲基聚矽氧鏈之含矽原子之(甲基)丙烯酸酯等單體。
又,於本發明中,亦可使用於使該等單體聚合所得之低聚物之單末端導入(甲基)丙烯酸系基而獲得之大分子單體等。
又,亦可使利用具有羥基或羧基之官能基之(甲基)丙烯酸酯單體作為單體構成成分所得的本發明之丙烯酸系樹脂與具有可與該官能基反應之基的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸異氰酸基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等反應,而導入感光性基。
該等(甲基)丙烯酸酯係占本發明中使用之丙烯酸系樹脂之構成成分之90質量%以上者。剩餘未滿10質量%者係使用以往公知之自由基聚合性單體,並無特別限定。例如可列舉苯乙烯或乙烯基甲苯、順丁烯二酸或其酯、乙酸乙烯酯等。
並且,尤其是於本發明中,需要使用以上述(甲基)丙烯酸酯單體中、其20質量%以上具有芳香環或脂環式之(甲基)丙烯酸酯作為構成成分的丙烯酸系樹脂。如此,於本發明中,處理顏料之丙烯酸系樹脂係使用以高含有率使用具有芳香環或脂環式之單體的丙烯酸系樹脂,故具有下述優點。即,作為丙烯酸系樹脂之熱性質,可提高玻璃轉移點,或者可降低溶劑溶解時之黏度,或者可提高折射率,故對本發明有用。又,相反地,存在因芳香環或脂環式之基而使丙烯酸系樹脂之溶劑溶解性變差的情況,於本發明中,可利用該性質,於利用該丙烯酸系樹脂將顏料包囊化之狀態下進行分散。藉由以丙烯酸系樹脂將顏料包囊化,亦可提高顏料之耐熱性。
作為可用於本發明中之具有芳香環或脂環式之單體,可列舉下述者。例如作為芳香族系(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸萘基甲酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸(2-(4-苯甲醯氧基-3-羥基苯氧基)乙酯、2-(2'-羥基-5-(甲基)丙烯醯氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑等,作為脂環式(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(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)丙烯酸三環癸酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯等。本發明中所使用之丙烯酸系樹脂係於作為90質量%以上之構成成分之(甲基)丙烯酸酯中,該等佔有20質量%以上者。藉由導入該具有芳香環或脂環式之單體,可提高本發明中所使用之丙烯酸系樹脂之玻璃轉移點。
繼而,作為本發明中所使用之丙烯酸系樹脂之分子量,其特徵在於,凝膠滲透層析(以下簡稱GPC)中之聚苯乙烯換算之數量平均分子量為2,000~20,000,且表示分子量分佈之分散度(重量平均分子量/數量平均分子量,以下有時稱作PDI)為1.4以下。若分子量未滿2,000,則分子量較小,故用於物品之著色時,物品之物性有可能降低。又,若分子量超過20,000,則分子量較大,故存在對溶劑之溶解性變差之傾向,本發明之顏料組成物之易分散性有可能降低。
又,關於本發明中使用之丙烯酸系樹脂之PDI,係為1.4以下,較佳為1.35以下。其意味著丙烯酸系樹脂之分子量分佈窄、即分子量之均一性高。本發明者等人認為,若分子量之均一性高,則以微觀進行觀察時,於分子上表現出相同之溶劑溶解性,丙烯酸系樹脂之溶劑溶解性提高,對顏料賦予容易微分散之分散狀態。又,分子量分佈窄時,大分子量者或小分子量者較少,樹脂之性質均一,分子量大時之溶解性惡化、或分子量小時之對物品造成之影響變少。結果,藉由本發明中所使用之丙烯酸系樹脂,可提供高度之顏料微分散狀態。又,由於為均一之分子量,故可控制彩色濾光片之阻劑之顯影性、顯影時間,可形成銳利邊緣之像素,又,附著於基板之邊緣的多餘之阻劑之溶劑溶解性良好。根據本發明者等人之研究,若丙烯酸系樹脂之PDI超過1.4,則無法獲得上述效果。
繼而,本發明中所使用之丙烯酸系樹脂之玻璃轉移點(以下簡稱Tg)為50℃以上。其係藉由提高丙烯酸系樹脂之Tg,而防止顏料組成物乾燥時之丙烯酸系樹脂之融著或熔融固著。其原因在於,若丙烯酸系樹脂之Tg低於50℃,則存在顏料組成物乾燥時丙烯酸系樹脂發生融著、顏料分散時丙烯酸系樹脂之溶劑溶解耗費時間的情況。又,顏料組成物之室溫保存中,存在曝露於夏季等高溫下之情況,藉由提高丙烯酸系樹脂之Tg,可防止高溫時粒子彼此結塊。又,於利用上述溶劑溶解性差之特性,而欲獲得呈以丙烯酸系樹脂將顏料包囊化之狀態的分散之情況下,若Tg低於50℃,則丙烯酸系樹脂於顏料組成物乾燥時之溫度熔融,熔融之丙烯酸系樹脂難溶於溶劑中,故無法獲得良好之顏料分散狀態。
上述Tg係藉由以往公知之熱分析等測定所得之丙烯酸系樹脂之無規聚合物之實測值。或者亦可為利用以往公知之方法而算出之值。關於該算出方法,包含X(X為2以上)種成分之單體的丙烯酸系樹脂之Tg可根據其各成分單體之均聚物之Tg與該單體之質量比率,利用下式算出。
1/T=A/Ta+B/Tb+C/Tc…+X/Tx
(T為該無規聚合物之Tg,為絕對溫度,A、B、C…為X成分中之質量比率,Ta、Tb、Tc…為各單體之均聚物之Tg,為絕對溫度。)
本發明之特徵在於使用包含以上之單體組成、分子量、及物性之丙烯酸系樹脂,較佳為使用該丙烯酸系樹脂為A-B嵌段共聚物,且於至少一方之聚合物嵌段中含有30質量%以上之具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體的丙烯酸系樹脂。
其可將上述具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體全部導入至任一方之聚合物嵌段中,亦可使A與B中該(甲基)丙烯酸酯之比率不同。只要將具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體以20質量%以上之比率導入至丙烯酸系樹脂中即可。更佳為使具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體之比率偏向一方。其可改變樹脂之溶劑溶解性,或者該芳香族或脂環式烷基之單體之溶劑不溶性將顏料包囊化,且一方之聚合物嵌段顯示溶劑溶解性,藉此可形成可更加安定地分散之顏料組成物(處理顏料)。其比率根據單體之種類不同而不同,為任意值。
又,本發明中使用之丙烯酸系樹脂含有較佳為具有酸基,尤佳為具有羧基之(甲基)丙烯酸酯作為共聚合成分,該樹脂之酸值較佳為30~250 mgKOH/g。其於用作彩色濾光片之阻劑之情況,對提高鹼顯影或阻劑膜對基材之密著性有用。
作為上述具有羧基之(甲基)丙烯酸酯,可列舉使(甲基)丙烯酸、丙烯酸二聚物、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯之環己烷二羧酸酐、鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、丁二酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、環己烯二羧酸酐等二元酸進行反應而成之酯型單體,並無特別限定。又,具有酸基之丙烯酸系樹脂之酸值較佳為30~250 mgKOH/g,若酸值未滿30 mgKOH/g,則無法獲得阻劑之充分之鹼顯影,另一方面,若酸值超過250 mgKOH/g,則存在所形成之阻劑等皮膜之耐水性等諸物性差劣之可能性。
本發明中使用之丙烯酸系樹脂可為具有上述單體組成、分子量、及物性之A-B無規聚合物,較佳為具有上述單體組成、分子量、及物性之A-B嵌段共聚物。尤佳為A-B嵌段共聚物中之A嵌段具有羧基,其酸值為50~250 mgKOH/g,B嵌段之酸值為0~50 mgKOH/g,A嵌段與B嵌段具有不同酸值之嵌段共聚物。此處,A-B嵌段共聚物係A與B為不同之聚合物嵌段,用於區別一方與另一方之嵌段單位而於說明上定為A與B者。以下,對適於本發明之上述態樣之A-B嵌段共聚物進行說明。
於上述中,A嵌段係具有較B嵌段更高之酸值者,該部分係發揮提高鹼顯影時之溶解性之作用的嵌段。其酸值為50~250 mgKOH/g,較佳為50~200 mgKOH/g。B嵌段係酸值低於A嵌段者,其酸值可為不具有酸基之0。於酸值為0之情況下,可於溶劑溶解性方面發揮效果,又,物品與其他樹脂之相溶性提高。又,B嵌段係以顏料分散液使顏料吸附性提高,或者將顏料包囊化之聚合物嵌段。又,於酸值為0之情況下,該B嵌段不具有鹼溶解性,故顯影性有可能變差。因此,B嵌段較佳為具有酸值低於A嵌段之酸基者。B嵌段之酸值為0~50 mgKOH/g,較佳為5~30 mgKOH/g。
於本發明中,係使用如上構成之丙烯酸系樹脂,茲對獲得該丙烯酸系樹脂之方法進行說明。該丙烯酸系樹脂可藉由本發明者等人所發現的下述新穎之活性自由基聚合而容易地獲得。即,於本發明中可適宜地利用以下者:以有機碘化物作為聚合起始化合物,將自該有機碘化物奪去碘之含有碘原子之鹵化磷、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物等有機磷化合物,醯亞胺系化合物、乙內醯脲系化合物等有機氮化合物,酚系化合物、碘醯苯基化合物、維生素類等有機氧化合物,環己二烯或二苯基甲烷或碘化苯等有機化合物作為觸媒,使用自由基產生劑使單體聚合而獲得之丙烯酸系樹脂。
上述聚合方法係與習知所進行之自由基聚合或活性自由基聚合不同的由本發明者等人所發現之新穎之活性自由基聚合。本發明中所進行之活性自由基聚合與習知之活性自由基聚合方法不同,係不使用金屬化合物或配位基,又,亦可不使用氮氧化物、二硫代羧酸酯或黃原酸酯等特殊化合物,可僅藉由將以往公知之加成聚合性單體、及在使用作為自由基產生劑之聚合起始劑的自由基聚合中為有機碘化物之起始化合物,與如上所述之觸媒併用而容易地進行。
本發明者等人認為,上述活性自由基聚合方法係利用下述一般反應式所示之反應機構而進行者。即,藉由休眠物種Polymer-X(P-X)向成長自由基之可逆活性反應而進行聚合。並且認為該聚合機構根據觸媒之種類不同而有可能發生變化,係以如下方式進行。於式1中,由聚合起始劑產生之P‧與XA反應,以in site生成觸媒A‧。A‧作為P-X之活化劑而發揮作用,藉由該觸媒作用,P-X以高頻度活化。
更詳細而言,於結合有碘(X)之起始化合物之存在下,由聚合起始劑產生之自由基奪去觸媒之活性氫或活性鹵素原子,形成觸媒自由基A‧。繼而,該A‧奪去起始化合物之X,形成XA,該起始化合物成為自由基,單體與該自由基聚合,立即自XA奪去X,防止終止反應。進而,藉由熱等,A‧自末端X奪去X,形成XA與末端自由基,單體與其反應,立即向末端自由基提供X,使其安定化。利用該反覆而進行聚合,可控制分子量或構造。惟,根據情況,有時伴有雙分子終止反應或歧化作為副反應。
茲對用於上述活性自由基聚合之各成分進行說明。開始活性自由基聚合之起始化合物只要為以往公知之有機碘化物即可,並無特別限定。若具體例示,可列舉:碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷、碘代異丙烷、碘丁烷、碘代第三丁烷;碘苯基甲烷、碘二苯基甲烷、碘三苯基甲烷、2-碘-1-苯基乙烷、1-碘-1-苯基乙烷、1-碘-1,1-二苯基乙烷、二碘甲烷等烷基碘化物;碘二氯甲烷、碘氯甲烷、碘三氯甲烷、碘二溴甲烷等含有碘原子之有機鹵化物;1-碘乙醇、1-碘丙醇、2-碘丙醇、2-碘-2-丙醇、2-碘-2-甲基丙醇、2-苯基-1-碘乙醇、2-苯基-2-碘乙醇等碘化醇;該等碘化醇與乙酸、丁酸、反丁烯二酸等羧酸化合物之酯化合物;碘乙酸、α-碘丙酸、α-碘丁酸、α-碘異丁酸、α-碘戊酸、α-碘異戊酸、α-碘己酸、α-碘苯基乙酸、α-碘二苯基乙酸、α-碘-α-苯基丙酸、α-碘-β苯基丙酸、β-碘丙酸、β-碘丁酸、β-碘異丁酸、β-碘戊酸、β-碘異戊酸、β-碘己酸、β-碘苯基乙酸、β-碘二苯基乙酸、β-碘-α-苯基丙酸、β-碘-β苯基丙酸等碘化羧酸;該等碘化羧酸與甲醇、乙醇、苯酚、苄醇、以及上述碘化醇等之酯化物;該等碘化羧酸之酸酐;該等碘化羧酸之氯化物、溴化物等之酸酐;碘乙請、2-氰基-2-碘丙烷、2-氰基-2-碘丁烷、1-氰基-1-碘環己烷、2-氰基-2-碘戊腈等含氰基之碘化物等。
又,該等化合物可直接使用市售品,但亦可利用以往公知之方法而獲得。例如藉由偶氮雙異丁腈等偶氮化合物與碘之反應而獲得。或者,使用碘化四級銨或碘化鈉等碘化物鹽,使替代上述有機碘化物之碘的溴化物、氯化物等其他取代有鹵素原子之有機鹵化物進行鹵素交換反應,可獲得本發明中所使用之有機碘化物。該等並無特別限定。
尤其是偶氮化合物與碘之反應,無需預先合成起始化合物,於聚合時,添加碘與偶氮化合物而進行聚合,藉此可以in-situ形成起始化合物而進行聚合,故非常容易,因而較佳。
作為本發明中使用之觸媒,可使用奪去上述起始化合物之碘原子而形成自由基的有機磷化合物、有機氮化合物、有機氧化合物、具有活性碳之有機化合物。較佳為可使用自含有碘原子之鹵化磷、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物之有機磷化合物;或醯亞胺系化合物、乙內醯脲系化合物之有
機氮化合物;或酚系化合物、碘醯苯基化合物、維生素類之有機氧化合物;環己二烯或二苯基甲烷或碘化苯等有機化合物之1種以上中選擇的化合物。
該等化合物並無特別限定,若具體例示,則磷化合物可使用含有碘原子之鹵化磷、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物。作為上述者,例如可列舉:二氯碘磷、二溴碘磷、三碘化磷、亞磷酸二甲酯、亞磷酸二乙酯、亞磷酸二丁酯、亞膦酸二全氟乙酯、亞磷酸二苯酯、亞磷酸二苄酯、亞磷酸雙(2-乙基己基)酯、亞磷酸雙(2,2,2-三氟乙基)酯、亞磷酸二烯丙酯、亞磷酸伸乙酯、亞膦酸乙氧基苯酯、亞膦酸苯基苯氧酯、亞膦酸乙氧基甲酯、亞膦酸苯氧基甲酯等。
氮化合物為醯亞胺系化合物、乙內醯脲系化合物,例如可列舉:丁二醯亞胺、2,2-二甲基丁二醯亞胺、α,α-二甲基-β-甲基丁二醯亞胺、3-乙基-3-甲基-2,5-吡咯啶二酮、順-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲醯亞胺、α-甲基-α-丙基丁二醯亞胺、5-甲基六氫異吲哚-1,3-二酮、2-苯基丁二醯亞胺、α-甲基-α-苯基丁二醯亞胺、2,3-二乙醯氧基丁二醯亞胺、順丁烯二醯亞胺、鄰苯二甲醯亞胺、4-甲基鄰苯二甲醯亞胺、N-氯代鄰苯二甲醯亞胺、N-溴代鄰苯二甲醯亞胺、4-硝基鄰苯二甲醯亞胺、2,3-萘羧基醯亞胺、均苯四甲酸二醯亞胺、5-溴異吲哚-1,3-二酮、N-氯代丁二醯亞胺、N-溴代丁二醯亞胺、N-碘代丁二醯亞胺、乙內醯脲、二碘乙內醯脲等。
作為氧系化合物,可使用於芳香環上具有羥基之酚性羥基的酚系化合物、該酚性羥基之碘化物的碘醯苯基化合物、維生素類。例如作為酚類,可列舉:苯酚、對苯二酚、甲氧基對苯二酚、第三丁基苯酚、第三丁基甲基苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、二第三丁基羥基甲苯、二甲基苯酚、三甲基苯酚、二第三丁基甲氧基苯酚、使羥基苯乙烯聚合而成之聚合物或承載該羥基苯基之聚合物微粒子等。該等係為了保存單體而添加來作為聚合抑制劑,故亦可藉由不對市售品之單體進行純化而直接使用來發揮效果。作為碘醯苯基化合物,可列舉二碘化麝香草酚等,作為維生素類,可列舉維生素C、維生素E等。
作為具有活性碳之有機化合物,可列舉環己二烯或二苯基甲烷或碘化苯。作為該等觸媒之量,係未滿聚合起始劑之莫耳數。若該莫耳數過多,則會過度地控制聚合而不進行聚合。
繼而,作為本發明中使用之聚合起始劑(有時稱作自由基產生劑),可使用以往公知者,並無特別限定,可使用通常所使用之有機過氧化物或偶氮化合物。作為具體例,可列舉:過氧化苯甲醯、過氧化二異丙苯、過氧化二異丙基、過氧化二第三丁基、過氧化苯甲酸第三丁酯、過氧化苯甲酸第三己酯、過氧化2-乙基己酸第三丁酯、過氧化2-乙基己酸第三己酯、1,1-雙(過氧化第三丁基)-3,3,5-三甲基環己烷、氫過氧化2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化第三丁基)己基-3,3-異丙基、氫過氧化第三丁基、氫過氧化二異丙苯、過氧化乙醯、過氧化二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯、過氧化異丁基、過氧化3,3,5-三甲基己醯、過氧化月桂醯、1,1-雙(過氧化第三丁基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(過氧化第三己基)-3,3,5-三甲基環己烷、2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、二甲基2,2'-偶氮雙(異丁酸酯)、2,2'-偶氮雙(甲氧基二甲基戊腈)等。
聚合起始劑相對於單體莫耳數使用0.001~0.1莫耳倍,更佳為使用0.002~0.05莫耳倍。若其過少,則產率不充分,又,若過多,則有可能產生僅為加成聚合單體之聚合物。
如上所述,藉由至少使用為有機碘化物之起始化合物、加成聚合性單體、聚合起始劑及觸媒進行聚合,可獲得本發明中所使用之丙烯酸系樹脂。上述聚合可進行不使用有機溶劑之塊狀聚合,但較佳為使用溶劑之溶液聚合。此時所使用之有機溶劑並無特別限定,可使用下述者。例如可列舉:己烷、辛烷、癸烷、異癸烷、環己烷、甲基環己烷、甲苯、二甲苯、乙基苯等烴系溶劑;甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、己醇、苄醇、環己醇等醇系溶劑;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、甲基賽珞蘇、乙基賽珞蘇、丁基賽珞蘇、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丁基卡必醇、丁基三乙二醇、甲基二丙二醇、甲基賽路蘇乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯等二醇系溶劑;二乙醚、二丙醚、甲基環丙醚、四氫呋喃、二烷、苯甲醚等醚系溶劑;甲基乙基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、異佛酮、苯乙酮等酮系溶劑;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、己內酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等酯系溶劑;氯仿、二氯乙烷等鹵化溶劑;二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、2-吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮、己內醯胺等醯胺系溶劑;二甲基亞碸、環丁碸、四甲基脲、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸二甲酯等。該等單獨使用1種或使用2種以上之混合溶劑即可。只要為溶解本發明中所使用之有機碘化物起始化合物、觸媒、加成聚合性單體及聚合起始劑之溶劑即可。
聚合液(反應液)之固形份(單體濃度)並無特別限定,較佳為5~80質量%,更佳為20~60質量%。若固形份未滿5質量%,則存在單體濃度過低而未完成聚合之可能性,另一方面,若為80質量%~塊狀聚合,則存在聚合液之黏度變得過高,無法攪拌,聚合產率變差之可能性。
聚合溫度並無特別限定,較佳為0℃~150℃,更佳為30℃~120℃。聚合溫度根據各聚合起始劑之半生期而進行調整。又,聚合時間較佳為持續聚合直至單體消失為止,並無特別限定,例如為0.5小時~48小時,作為實用性之時間,較佳為1小時~24小時,更佳為2小時~12小時。
聚合環境並無特別限定,可直接進行聚合。即,可於系統內,於通常之範圍內存在氧,亦可視需要為了去除氧而於氮氣流下進行。又,用於聚合之材料可利用蒸餾、活性碳或氧化鋁將雜質去除,亦可直接使用市售品。又,聚合可於遮光下進行,即便於如玻璃之透明容器中進行亦無任何問題。
如上所述,以有機碘化物作為起始化合物,至少使用加成聚合性單體、聚合起始劑及觸媒進行聚合,藉此可容易地獲得具有適於本發明之分子量分佈的丙烯酸系樹脂。
繼而,適於本發明之A-B嵌段共聚物可藉由上述聚合方法而容易地製造,茲對該方法進行說明。首先,以1官能之有機碘化物作為起始化合物,使構成A鏈之嵌段之(甲基)丙烯酸酯系單體進行聚合。因以上述方式所得之聚合物末端經碘基所取代,故呈安定,因此藉由再次添加單體,利用熱等使其解離,可再次開始聚合。
取出以上述方式所得之A鏈之聚合物嵌段並進行純化,使其再次溶解於有機溶劑中,將其作為起始化合物,追加構成下一B鏈之聚合物嵌段之(甲基)丙烯酸酯系單體。較佳為藉由進一步追加觸媒及聚合起始劑進行聚合,可使聚合物末端之碘解離而再次開始聚合,獲得B鏈之嵌段連結於A鏈之嵌段的嵌段共聚物。又,形成A鏈之聚合物嵌段後,不取出該聚合物,直接添加用以構成B鏈之嵌段之單體,較佳為藉由添加觸媒及聚合起始劑進行聚合,亦可獲得適於本發明之嵌段共聚物。
另外,即便A嵌段之單體不完全聚合,只要成為上述A嵌段之酸值或具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體之量,且成為B嵌段之酸值或具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體之量即可,可於A嵌段單體之聚合率為50質量%以上、更佳為80質量%以上之時間點添加B嵌段單體進行聚合。該添加可添加一次,亦可利用滴加裝置進行滴加而添加。藉由滴加,B嵌段共聚物可成為單體在聚合物中之濃度梯度、即梯度聚合物。
同樣地,亦可使上述聚合物嵌段之生成順序相反,首先,使構成B鏈之聚合物嵌段之單體進行聚合,繼而使構成A鏈之聚合物嵌段之單體進行聚合,而獲得B-A嵌段共聚物。
於本發明中使用之聚合方法中,可藉由起始化合物之量而控制聚合物之分子量。即,藉由相對於起始化合物之莫耳數而設定單體之莫耳數,可控制任意之分子量或分子量之大小。例如,於使用1莫耳起始化合物,並使用500莫耳分子量為100之單體進行聚合之情況下,係提供1×100×500=50,000之理論分子量。即,設定分子量,可利用[起始化合物1莫耳×單體分子量×單體相對於起始化合物之莫耳比]之式而算出。
然而,於本發明中使用之聚合方法中,存在伴隨雙分子終止或歧化之副反應的情況,而存在未達到上述理論分子量之情況。較佳為無該等副反應之聚合物,但亦可因進行偶合而分子量變大,亦可因進行終止而分子量變小。又,聚合率可不為100%,可將殘留之單體蒸餾去除,或者於析出丙烯酸系樹脂時將其去除,或者於獲得所需之丙烯酸系樹脂後,添加聚合起始劑或觸媒而完成聚合。只要生成、含有本發明中使用之丙烯酸系樹脂即可,又,於嵌段共聚物之情況下,即便含有各嵌段共聚物單位亦無任何問題。
於係本發明中使用之丙烯酸系樹脂、且具有酸基之丙烯酸系樹脂之情況下,可不進行中和而直接使用,亦可將酸基中和並以水溶液之形式使用。作為中和酸基之鹼,並無特別限定,可列舉:氨;二乙醇胺、三乙基胺、二乙醇胺、三異丙醇胺等胺類;聚烷二醇之末端胺類;氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋅等鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽等。
用於本發明之丙烯酸系樹脂可於聚合後直接以丙烯酸系樹脂溶液之形式使用,具有羧基之丙烯酸系樹脂,可作為利用鹼水溶液使羧基離子化並進行水溶液化而成之水溶液而使用,亦可使所得之聚合溶液乾燥而獲得樹脂固體,亦可將該樹脂溶液添加至不良溶劑中使其析出而取出樹脂固體,上述具有羧基之情況下之鹼中和物可利用酸性物質進行中和,並進行酸析而取出樹脂固體。作為用於該中和之酸性物質,為以往公知者,並無特別限定。例如可使用鹽酸、硫酸、硝酸等無機酸;乙酸、丙酸、甲苯磺酸等有機酸。酸可直接添加,但較佳為製成10質量%以下之水溶液而使用。又,可於丙烯酸系樹脂之鹼中和水溶液中添加酸水溶液,相反地亦可於酸水溶液中添加丙烯酸系樹脂水溶液。
又,於本發明中,係使用碘原子者,亦可於結合有該碘之狀態下使用,但較佳為了去除該碘而預先使其自分子脫離。其方法為以往公知之方法,並無特別限定,可藉由加熱使其脫離,或者添加酸或鹼使其脫離,亦可添加硫代硫酸鈉等進行分解。於本發明中,由於在顏料處理中採用清洗步驟,故該碘原子藉由該清洗步驟而去除。
可以上述方式容易地獲得本發明中使用之丙烯酸系樹脂。繼而,對以上述丙烯酸系樹脂被覆顏料而成之本發明之顏料組成物、及使用其之顏料分散液之製法進行說明。
本發明之顏料組成物係含有有機顏料5~95質量%的經丙烯酸系樹脂處理而成之顏料組成物。若顏料超過95質量%、即丙烯酸系樹脂未滿5質量%,則丙烯酸系樹脂不足以防止顏料之凝聚。又,若顏料未滿5質量%、即丙烯酸系樹脂為95質量%以上,則於將本發明之顏料組成物用於被著色物品之情況下,存在以下可能性:顏料濃度低,又,若欲提高顏料濃度,則含有大量賦予被著色物品之丙烯酸系樹脂,由此丙烯酸系樹脂對被著色物品之影響大。較佳為有機顏料之量為30~95質量%,更佳為50~90質量%。丙烯酸系樹脂相對於顏料之使用量係依該等之量而預先調整。
以上經丙烯酸系樹脂處理之本發明之顏料組成物例如可利用以下方法而獲得。
(1)於合成顏料時或調整粒徑時,添加丙烯酸系樹脂或其溶液之方法。
(2)利用攪拌機或混練機,將顏料與丙烯酸系樹脂或其溶液混合、混練之方法。
(3)將顏料、與具有羧基之丙烯酸系樹脂之鹼中和水溶液攪拌分散,其後,利用酸加以中和,而使丙烯酸系樹脂析出之方法。
首先,對上述方法(1)進行說明。該方法(1)係如下方法:顏料可利用以往公知之方法進行合成而獲得,於其合成時或合成後,或者其熟成時或整粒化時、結晶調整時,添加丙烯酸系樹脂或丙烯酸系樹脂溶液,對顏料進行處理。顏料之合成、其熟成或整粒化、結晶調整之方法並無特別限定。可分別根據顏料合成或熟成、整粒化、結晶調整而使用。
作為合成時之例,可列舉於合成習知顏料時之原料調配時,添加丙烯酸系樹脂或丙烯酸系樹脂溶液,而合成顏料。又,於合成後之例中,於顏料合成後添加丙烯酸系樹脂或樹脂溶液,獲得顏料與樹脂之混合物。作為一例,例如可於偶氮系等水性顏料中添加具有羧基且該羧基被中和者、或具有聚烷二醇鏈之丙烯酸系樹脂而合成顏料,或者於顏料合成後添加丙烯酸系樹脂而進行。於銅酞青等之溶劑中之顏料合成時,可直接添加丙烯酸系樹脂或丙烯酸系樹脂溶液而合成顏料,或者於合成後添加丙烯酸系樹脂或丙烯酸系樹脂溶液而進行處理。又,於顏料之整粒時、熟成時、結晶成長時之情況下,例如可於加溫或添加芳香族烴系溶劑乳化液進行結晶成長時,添加丙烯酸系樹脂,而獲得顏料與樹脂之混合物。
該等仍然只是顏料與樹脂之混合物,較佳為直接對該等進行過濾、清洗、乾燥,或者於丙烯酸系樹脂不溶於水之情況下,將上述混合物添加至不溶解該丙烯酸系樹脂之有機溶劑,較佳為丙烯酸系樹脂之溶解性小之溶劑,例如水、甲醇、己烷、其等之混合溶液等中,使丙烯酸系樹脂析出,而使丙烯酸系樹脂堆積、被覆於顏料粒子上。又,於使用被中和之丙烯酸系樹脂作為丙烯酸系樹脂之情況下,將混練物添加至酸水溶液中,中和丙烯酸系樹脂,使其堆積於顏料粒子上而包囊化,從而可獲得本發明之顏料組成物。該等顏料組成物較佳為進行過濾,並仔細清洗。該清洗可為水,亦可為水可溶性有機溶劑與水之混合物。如此利用上述方法(1),可獲得本發明之顏料組成物。
繼而,對上述方法(2)進行說明。方法(2)係利用攪拌機或混練機,將顏料與丙烯酸系樹脂或其溶液混合、混練而獲得顏料組成物之方法。該方法係同時進行顏料之微細化、與利用丙烯酸系樹脂被覆顏料之方法。於該方法中,藉由習知之方法至少將顏料與丙烯酸系樹脂加以混練。所使用之丙烯酸系樹脂可於混練時或攪拌時以達到所需之顏料份之方式預先添加,亦可於添加一部分丙烯酸系樹脂進行混練後,再次以達到所需之顏料份之方式添加,還可於混練後添加丙烯酸系樹脂,進一步進行混練。作為混練方法,並無特別限定,例如可藉由捏合機、擠壓機、球磨機、雙輥混練機、三輥混練機等以往公知之混練機,於常溫下或進行加熱而混練30分鐘~60小時,較佳為1小時~12小時。
又,較佳為視需要於混合物中併用碳酸鹽、氯化物鹽等來作為用以將顏料微細化之微細介質,又,為了進行潤滑性賦予等而併用乙二醇、二乙二醇等具有黏性之有機溶劑。又,為了預先使顏料表面變成酸性或鹼性,可添加增效劑。上述鹽相對於顏料使用1~30質量倍,較佳為2~20質量倍之量。具有黏性之有機溶劑之使用量可根據顏料混練時之黏度而調整。於上述方法中,丙烯酸系樹脂可使用樹脂固體、聚合後之樹脂溶液、於聚合後經鹼中和之丙烯酸系樹脂水溶液。繼而,以上述方式析出上述混練物,而以丙烯酸系樹脂對顏料進行被覆處理。如此可利用方法(2)獲得本發明之顏料組成物。
繼而,對上述方法(3)進行說明。方法(3)係將顏料與具有羧基之丙烯酸系樹脂之鹼中和水溶液攪拌、分散後,利用酸加以中和,使丙烯酸系樹脂析出,而以樹脂被覆顏料的方法。該方法係使用丙烯酸系樹脂水溶液,以水性對顏料進行攪拌,較佳為進行分散,獲得水性顏料分散液後,利用酸性物質加以中和,而使丙烯酸系樹脂析出者;且係以經微分散之粒徑將顏料利用樹脂被覆者。
使用顏料、經鹼中和之丙烯酸系樹脂、水、及視需要之水性有機溶劑,以以往公知之方法分散顏料。所使用之顏料可為粉末,較佳為經微細化之顏料,更佳為經微細化之顏料之水漿。又,分散液之顏料濃度亦取決於顏料之種類或其使用之用途,於分散液中為0.5~70質量%,較佳為5~50質量%,丙烯酸系樹脂之使用量期望相對於顏料100質量份為5~500質量份。即,經丙烯酸系樹脂被覆之被覆顏料較佳為含有顏料20~95質量%。
上述顏料之分散方法為以往公知之方法,並無特別限定。對顏料、經鹼中和之丙烯酸系樹脂、水、及有機溶劑進行混合攪拌,利用以往公知之分散機分散顏料。作為分散機,例如可使用捏合機、磨碎機、球磨機、使用玻璃或鋯石等之砂磨機或臥式介質研磨分散機、膠體磨機等,於珠磨機中,作為其介質,較佳為1 μm以下之珠粒介質。
又,所得之水性顏料分散液可保持該狀態,亦可利用離心分離機、超離心分離機或過濾機而去除少量存在之粗大粒子。將由該分散步驟所得之水性顏料分散液作為預水性顏料分散液。
繼而,使上述所得之預水性顏料分散液保持該狀態,或者以水將顏料份稀釋成10質量%以下,視需要以成為所需之顏料份之方式追加經中和之丙烯酸系樹脂。繼而,丙烯酸系樹脂之酸基經鹼中和而離子化,溶解於水中,因此藉由向其中添加酸可使丙烯酸系樹脂不溶於水。藉此,可於顏料粒子上堆積丙烯酸系樹脂,即,使其包囊化(被覆)。以水稀釋預水性顏料分散液,一面利用以往公知之方法攪拌,尤佳為一面使用分散攪拌機等可高速攪拌之攪拌機,一面緩緩添加酸。酸之添加量與中和丙烯酸系樹脂之鹼為等莫耳以上,更佳為1.1倍莫耳以上。
藉由添加酸而使丙烯酸系樹脂析出後,過濾析出物。亦可於析出後,視需要進行加溫使析出粒子凝聚,而容易進行過濾。較佳為利用該過濾充分地去除附著於析出物上之離子物質或有機溶劑。如此利用方法(3)可獲得本發明之顏料組成物。
以該等方法所得之顏料組成物係於有機溶劑中進行分散者,故必須進行乾燥。如上所述未進行樹脂處理之顏料由於乾燥而牢固地凝聚,將其微分散時需要大量之時間與能量。然而,經成為本發明之特徵的丙烯酸系樹脂處理之顏料組成物可防止由過濾或乾燥所引起之顏料凝聚,於分散時,丙烯酸系樹脂與液體介質親和,或溶解於液體介質,藉此提供容易微分散之顏料分散液。
上述乾燥為以往公知之乾燥,溫度為水分蒸發之溫度,並無特別限定。尤佳為於本發明中使用之丙烯酸系樹脂之Tg以下進行乾燥可防止樹脂之融著或熔融固著,故而較佳。乾燥方法為以往公知之方法,可使用送風乾燥或噴霧乾燥、減壓乾燥、冷凍乾燥等。尤佳為減壓乾燥、冷凍乾燥。其原因在於,若於丙烯酸系樹脂之Tg以上進行乾燥,則會引起上述熔融或融著,故為可利用較低之溫度進行乾燥之方法。
乾燥所得之顏料組成物可直接使用,較佳為進行粉碎。其粉碎方法及粉碎後之粒徑並無特別限定,可採用以往公知之方法與任意之粉碎粒徑。
藉由以上之製造方法(1)~(3),可獲得經丙烯酸系樹脂被覆之顏料組成物。繼而,對使用本發明之顏料組成物,微分散於作為有機溶劑之液體介質中而成之顏料分散液進行說明。
用於本發明之顏料分散液之液體介質為上述有機溶劑,並無特別限定。又,於有機溶劑中,作為上述聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯等乙烯系單體等亦可用作液體分散介質。可使用該等之1種或2種以上。
本發明之顏料分散液係將上述說明之本發明之顏料組成物分散於有機溶劑中而獲得。用於本發明之丙烯酸系樹脂溶解於有機溶劑,具有作為黏合劑之作用,故為了更加安定地分散顏料,較佳為視需要使用顏料分散劑。作為該顏料分散劑,可使用以往公知之如下述列舉之分散劑,並無特別限定。例如可使用1種或2種以上之界面活性劑、丙烯酸系分散劑、酯系分散劑、胺基甲酸酯系分散劑等。可使用其構造為直鏈狀、無規共聚物、接枝共聚物、梳型共聚物、嵌段共聚物、星型聚合物、樹枝狀聚合物等類型者。又,作為分散劑之對顏料之吸附部,於顏料表面為酸性之情況下,使用如胺基之鹼性官能基,於顏料表面為鹼性之情況下,使用磺酸、磷酸、羧基等酸性官能基,又,亦可列舉利用藉由氫鍵與顏料表面所進行之吸附或藉由π-π堆積所進行之吸附的分散劑。該等分散劑相對於顏料之添加量為5~200質量%,較佳為10~100質量%。
進行上述分散時,亦可根據顏料分散液之用途,使用其他丙烯酸系樹脂、聚酯、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂等作為黏合劑成分之各種樹脂、或均平劑、光聚合起始劑、紫外線吸收劑、光安定劑、消光劑、交聯劑、抗氧化劑、以及增效劑、其他顏料分散劑等添加劑。
又,本發明之顏料分散液之顏料濃度可根據用途而適當調整。例如,顏料為5~30質量%,較佳為10~25質量%。
本發明之顏料分散液可藉由將有機溶劑、以上說明之本發明之顏料組成物、顏料分散劑、視需要之添加劑或樹脂進行混合,調整為任意之顏料濃度,並進行上述混合攪拌、分散而獲得。所得之顏料分散液可保持該狀態,但就提高分散液之可靠性方面而言,較佳為利用離心分離機、超離心分離機或過濾機去除少量存在之粗大粒子。
本發明之顏料分散液之黏度(25℃)為1~50 mPa‧s,較佳為2~30 mPa‧s。本發明中使用之丙烯酸系樹脂由於PDI窄,亦不包含高分子量成分,故可降低顏料分散液之黏度,為本發明之一大特徵。以上述方式使用本發明之顏料組成物,可獲得顏料分散液。
本發明之顏料組成物及顏料分散液例如可適宜用於影像記錄材料用著色劑或影像顯示器用著色劑。對於用於該等用途之著色劑之顏料分散液,要求微分散程度非常高且低黏度化之顏料分散液。作為本發明中之影像記錄材料,例如可列舉:油性噴墨墨水、UV硬化型噴墨墨水、碳粉等。油性及UV之噴墨墨水要求低黏度之顏料分散液,本發明中使用之丙烯酸系樹脂藉由窄PDI及高分子量成分少,而達成非常有用之墨水之低黏度化。
又,作為著色劑用途之一的碳粉為化學碳粉,其一有懸浮於苯乙烯等單體中所得之聚合碳粉。於此情況下,藉由在單體中混合本發明之顏料組成物或其顏料分散液,可獲得微分散有顏料之碳粉粒子。又,亦有如下方法:使溶解於有機溶劑之顏料組成物或顏料分散液與碳粉黏合劑之溶解混合液懸浮而製作粒子,自該粒子蒸餾去除有機溶劑而獲得粒子,形成碳粉;於此情況下,亦可獲得微分散有顏料之良好的碳粉。
又,作為著色劑用途之一的影像顯示器,可列舉彩色濾光片。彩色濾光片之像素形成方法並無特別限定,亦可使用利用旋轉塗佈機或狹縫之塗佈或噴墨方式。藉由使用本發明之顏料組成物或顏料分散液,可獲得經微分散之彩色濾光片用著色劑,可獲得高對比度、高亮度之彩色濾光片。又,本發明中所使用之丙烯酸系樹脂由於其分子量分佈均一,故於製造彩色濾光片時,著色阻劑之鹼顯影性亦良好,其顯影速度亦可利用丙烯酸系樹脂之分子量與單體組成來控制。於彩色濾光片印刷方式之噴墨方式中,如上所述可低黏度化,故極佳。
針對上述著色劑之各用途之調配、材料及其方法等為以往公知者,並無特別限定,其顏料濃度可根據各著色濃度而使用。
繼而,列舉合成例、實施例及比較例,更加具體地說明本發明,但本發明並不受該等例之任何限定。再者,文中「份」或「%」為質量基準。
於安裝有攪拌機、逆流冷凝器、溫度計及氮氣導入管之反應容器中,添加丙二醇單甲醚乙酸酯(以下簡稱PGMAc)106份、碘2.3份、2,2'-偶氮雙(異丁腈)(以下簡稱AIBN)4.5份、甲基丙烯酸甲酯(以下簡稱MMA)75份、甲基丙烯酸苄酯(以下簡稱BzMA)31份、及3,5-二-第三丁基羥基甲苯(以下簡稱BHT)0.30份,一面進行氮氣起泡,一面於80℃聚合5小時,獲得聚合物溶液。將其作為A-01。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之示差折射率檢測器(以下簡稱RI)中之Mn為5,500,PDI為1.20。藉由熱分析測定Tg,結果約為84℃。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加二甲苯100份、碘1.45份、AIBN 2.8份、BzMA 80份、甲基丙烯酸環己酯(以下簡稱CHMA)20份及BHT 0.30份,一面進行氮氣起泡,一面於80℃聚合5小時,獲得聚合物溶液。將其作為A-02。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之RI中之Mn為8,500,PDI為1.24。Tg為54℃。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加PGMAc 100份、碘3.0份、AIBN 5.9份、BzMA 80份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯(以下簡稱HEMA)20份及N-碘代丁二醯亞胺(以下簡稱NIS)0.03份,一面進行氮氣起泡,一面於80℃聚合5小時,獲得聚合物溶液。
繼而,將氮氣罐更換為空氣罐,使空氣起泡。於該系統中添加對苯二酚(以下簡稱HQ)0.5份、甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯(商品名Karenz MOI,昭和電工公司製造,以下簡稱MOI)9.5份及PGMAc 9.5份之混合物、以及二氮雜雙環十一烯0.02份,使HEMA之羥基與MOI之異氰酸酯基反應,於側鏈中導入作為不飽和鍵之甲基丙烯醯基(以下,將該HEMA與MOI反應而成者記作「HEMA+MOI」)。反應係利用紅外分光光度計(以下簡稱IR)進行測定,使其反應直至異氰酸酯之約2100 cm-1
之波峰消失為止。
將其作為A-03。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之RI中之Mn為4,100,PDI為1.19。Tg為51.2℃。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加二乙二醇二甲醚(以下簡稱DMDG)134.4份、碘1.9份、2,2-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(以下簡稱V-70)6.7份、BzMA 52.8份、及NIS 0.03份,一面進行氮氣起泡,一面於50℃聚合4小時,獲得第1階段之聚合物。進行取樣,測定固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為95%。此時,RI中之Mn為3,700,PDI為1.21。
繼而,添加MMA 73份,進而於相同溫度聚合3小時,獲得嵌段共聚物溶液。將其作為B-01。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。此時,GPC之RI中之Mn為8,500,PDI為1.25。因分子量自A嵌段延伸,故認為獲得嵌段共聚物。關於Tg,由於吸熱波峰不明瞭,故不明瞭。然而,於各聚合物嵌段之均聚物中,MMA之Tg為105℃,BzMA之Tg為54℃,故認為上述嵌段共聚物之Tg為50℃以上。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加甲基乙基酮(以下簡稱MEK)150份、碘1.5份、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(以下簡稱V-65)4.5份、BzMA 40份、甲基丙烯酸異丁酯(以下簡稱iBMA)9份、及NIS 0.03份,一面進行氮氣起泡,一面於75℃聚合5小時,獲得聚合物溶液。進行取樣,測定固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為95%。此時,RI中之Mn為4,100,PDI為1.21。
繼而,添加甲基丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯(以下簡稱DMAEMA)10份、MMA 10份,進而於相同溫度聚合4小時,獲得嵌段共聚物溶液。將其作為B-02。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。此時,GPC之RI中之Mn為4,500,PDI為1.25。分子量未延伸太多,認為其原因在於吸附於管柱而無法順利地測定鹼性。為了進行確認,於樹脂溶液中添加10%乙酸,進而以水加以稀釋,結果呈純白色渾濁狀,但完全無析出。認為其原因在於,胺基因乙酸而形成鹽,該鹽於水中具有溶解性,藉此本聚合物進行乳化。即,認為獲得具有胺基之嵌段共聚物。關於Tg,吸熱波峰不明確,故不明瞭。然而,關於各聚合物嵌段之聚合物Tg之計算值,BzMA/iBMA為53℃,DMAEMA/MMA為54℃,由此認為上述嵌段共聚物之Tg為50℃以上。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加四氫呋喃(以下稱作THF)94份、碘1.01份、V-70 4.9份、2-(2'-羥基-5-甲基丙烯醯氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑(商品名RUVA-93,大塚化學公司製造,以下簡稱RUVA)32.3份、及BHT 0.22份,一面進行氮氣起泡,一面於40℃聚合8小時,獲得聚合物溶液。GPC中之RI中之Mn為2,000,PDI為1.27,幾乎沒有單體之源自RUVA之波峰。又,將該階段之樹脂THF溶液添加至異丙醇(以下簡稱IPA),結果產生白色渾濁。即,認為該RUVA之均聚物不溶於IPA。
繼而,添加BzMA 35.2份及MMA 20份之混合液,進而於40℃聚合3小時,獲得聚合物溶液。將其作為B-03。又,GPC中之RI中之Mn為5,600,PDI為1.26。Tg不明瞭。然而,由於與合成例4同樣之原因,認為Tg為50℃以上。繼而,添加溶解有氫氧化鉀0.5 g之乙醇100 ml溶液,使末端碘分解。
繼而,一面高速攪拌,一面將以上述方式獲得之聚合物溶液投入至2公升水中。其結果,獲得稍帶黃色之樹脂固體,進行過濾、乾燥,獲得樹脂粉末。將該粉末添加至乙酸乙酯中,以使固形份成為5%,將其添加至IPA中,利用磁力攪拌器進行攪拌,結果形成半透明之分散液。認為其原因在於,構成以上述方式所得之聚合物之RUVA聚合物部分如上所述不溶於IPA,但聚合物嵌段之MMA/BzMA部分溶解於乙酸乙酯,藉此獲得分散液。
於與合成例1同樣之反應容器中添加PGMAc 150份、碘1.0份、V-70 3.6份、BzMA 85份、丙烯酸(以下簡稱AA)15份、及NIS 0.05份,一面進行氮氣起泡,一面於40℃聚合8小時,獲得聚合物溶液。將其作為C-01。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為98%。又,GPC中之RI中之Mn為11,800,PDI為1.31。酸值為116 mgKOH/g,Tg為59℃。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加DMDG 150份、碘1.2份、V-70 5.5份、BzMA 55份、甲基丙烯酸(以下簡稱MAA)25份、CHMA 20份、及BHT 0.30份,一面進行氮氣起泡,一面於40℃聚合8小時,獲得聚合物溶液。將其作為C-02。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為99%。又,GPC中之RI中之Mn為7,500,PDI為1.29。再者,重量平均分子量為9,700。Tg之實測值為87.6℃。酸值為163 mgKOH/g。
繼而,冷卻至50℃後,於其他容器中準備25%氨水溶液20份、離子交換水130份之混合物,將其添加至聚合系統中。使羧基溶解於經離子化之水中,製作水溶液型。
於與合成例1同樣之反應容器中,將合成例8之碘與V-70之量分別變更為1.9份、8.0份,除此以外,與合成例8同樣地進行。將其作為C-03。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為99%。又,GPC中之RI中之Mn為5,100,PDI為1.25。Tg與酸值與合成例8大致相同。又,同樣地以氨進行中和,使其水溶液化。
於與合成例1同樣之反應容器中,將合成例8之碘與V-70之量分別變更為3.0份、12.0份,除此以外,與合成例8同樣地進行。將其作為C-04。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之RI中之Mn為3,500,PDI為1.21。Tg與酸值與合成例8大致相同。同樣地以氨進行中和,製成水溶液。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加PGMAc 150份、碘1.0份、V-70 4.0份、BzMA 55份、MAA 25份、甲基丙烯酸3,3,5-三甲基環己酯(以下簡稱TMCHMA)20份、及BHT 0.30份,一面進行氮氣起泡,一面於50℃聚合8小時,獲得聚合物溶液。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之RI中之Mn為8,500,PDI為1.27。
繼而,將氮氣罐更換為空氣罐,使空氣起泡。於該系統中添加HQ 0.5份、甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下簡稱GMA)24.7份、PGMAc 37.2份及三乙基溴化銨1.18份。於80℃,使MAA之羧酸與GMA之環氧基反應3小時,於側鏈中導入作為不飽和鍵之甲基丙烯醯基(以下,將該MAA與GMA反應而成者稱作「MAA+GMA」)。反應之追蹤係進行反應直至達到既定之酸值為止,進而利用IR確認有無形成羥基及環氧基(約940 cm-1
)是否消失。將其作為C-05。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之RI中之Mn為9,100,PDI為1.37。Tg為61.2℃。酸值為52.1 mgKOH/g。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加DMDG 150份、碘1.5份、V-70 5.4份、CHMA 50份、MAA 20份、及NIS 0.05份,一面進行氮氣起泡,一面於50℃聚合5小時,獲得第1階段之聚合物。進行取樣,測定固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率大致為100%。此時,RI中之Mn為5,900,PDI為1.23。該酸值為186 mgKOH/g。
繼而,添加MMA 30份,進而於相同溫度聚合3小時,獲得嵌段共聚物溶液。將其作為D-01。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為99%。此時,GPC之RI中之Mn為7,900,PDI為1.25。分子量自A嵌段延伸,故認為其係嵌段共聚物。酸值為130 mgKOH/g。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加DMDG 150份、碘1.0份、V-70 3.6份、MMA 40份、MAA 20份、及NIS 0.05份,一面進行氮氣起泡,一面於50℃聚合5小時,獲得第1階段之聚合物。進行取樣,測定固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率大致為100%。此時,RI中之Mn為7,000,PDI為1.28。該酸值為209 mgKOH/g。
繼而,添加CHMA 40份,進而於相同溫度聚合3小時,獲得嵌段共聚物溶液。將其作為D-02。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為99%。此時,GPC之RI中之Mn為12,100,PDI為1.33。分子量自A嵌段延伸,故認為獲得嵌段共聚物。整體之酸值為129 mgKOH/g。
於與合成例1同樣之反應容器中,添加DMDG 150份、碘1.5份、V-70 5.3份、BzMA 50份、MAA 19份、及NIS 0.05份,一面進行氮氣起泡,一面於50℃聚合5小時,獲得第1階段之聚合物。進行取樣,測定固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為96%。此時,RI中之Mn為7,400,PDI為1.23。又,酸值為179 mgKOH/g。
繼而,添加MMA 20份及MAA 1份,進而於相同溫度聚合3小時,獲得嵌段共聚物溶液。將其作為D-03。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。此時,GPC之RI中之Mn為8,200,PDI為1.23。整體之酸值為144.9 mgKOH/g。
於與合成例1同樣之反應容器中,取二甲苯150份,一面進行氮氣置換,一面升溫至80℃。繼而,將於包含BzMA 80份及CHMA 20份之單體混合物中溶解有AIBN 3.5份之溶液,以2小時自滴液漏斗滴加至應容器內,進而於80℃聚合6小時,獲得聚合物溶液。將其作為R-01。GPC中之RI中之Mn為8,700,PDI為2.02。Tg為83.2℃。
其係上述合成例2之以通常之自由基聚合所得之聚合物。
於與合成例1同樣之反應容器中,取DMDG 150份,一面進行氮氣置換,一面升溫至90℃。繼而,將於包含BzMA 55份、MAA 25份及CHMA 20份之單體混合物中溶解有過氧化2-乙基己酸第三丁酯3.0份、1-十二烷硫醇3.0份之溶液,以2小時自滴液漏斗滴加至反應容器內,於90℃進一步聚合6小時,獲得聚合物溶液。聚合率大致為100%。將其作為R-02。GPC中之RI中之Mn為6,500,Mw為12,400,PDI為1.9。又,酸值為161 mgKOH/g,Tg為82.9℃。與合成例8同樣地將其以氨加以中和,使其水溶液化。
將比較合成例2之過氧化2-乙基己酸第三丁酯3.0份、1-十二烷硫醇3.0份分別變更為1.5份、1.5份,除此以外,同樣地進行。聚合率大致為100%。將其作為R-03。GPC中之RI中之Mn為9,100,PDI為1.84。又,酸值為163 mgKOH/g,Tg為83.9℃。與比較合成例2同樣地以氨加以中和,使其水溶液化。
比較合成例2與3係合成例8~10之組成者,藉由通常之聚合所得之聚合物,並且係使用鏈轉移劑調整分子量者。於圖1中表示GPC之圖。
其係GPC之輸出圖,橫軸表示分子量,左為高分子量,右為低分子量。縱軸表示其RI之吸收。如由該圖亦可知,可確認於本發明之聚合方法中,分子量之波峰鮮明,分子量分佈窄。又,可知分子量亦可利用起始化合物之量來控制。然而,可知於通常之自由基聚合中,為廣範圍之分子量分佈。
又可知,於相同之峰頂分子量之合成例8與比較合成例3中,其峰頂分子量相同,但關於容易顯出低分子量之影響之數量平均分子量,合成例8中為7,500,比較合成例3中為6,500,比較合成例中低分子量較多。又可知,關於容易顯出高分子量之影響之重量平均分子量,合成例8中為9,700,比較合成例3中為12,400,比較合成例3中高分子量較多。又可知,比較合成例3之測定開始之分子量為60,000,相對於此,合成例8之開始之分子量為30,000,分子量分佈窄之丙烯酸系樹脂不具有大分子量。
於安裝有攪拌機、逆流冷凝器、溫度計及氮氣導入管之反應容器中,添加PGMAc 100份、碘2.3份、AIBN 4.5份、MMA 75份、甲基丙烯酸正丁酯(以下簡稱nBMA)25份、及BHT 0.30份,一面進行氮氣起泡,一面於80℃聚合5小時,獲得聚合物溶液。將其作為R-04。測定該固形份,由不揮發份換算之聚合轉化率為100%。又,GPC中之RI中之Mn為5,500,PDI為1.20。其係利用本發明中所使用之活性自由基聚合方法所得者,Tg為60℃,不含芳香族或脂環式。
將該等合成例之各聚合物之組成、分子量、酸值、Tg歸納於表1中。將比較合成例歸納於表2中。
表1之單體/單體表示無規聚合物之鏈,-b-表示兩側為嵌段共聚物,單體-單體表示該單體彼此之反應物,關於嵌段之酸值,係表示整體之酸值,及於()中表示各聚合物嵌段單位之酸值。
將作為品紅顏料之二甲基喹吖酮顏料(PR-122)100份、二乙二醇(以下簡稱DEG)200份、合成例1中所得之A-01(固形份50%)40份及食鹽800份投入至3 L捏合機中,調整溫度,使其保持於100~120℃,摩擦4小時,獲得混練物。進行顯微鏡觀察,結果顏料之平均粒徑為97 nm。
將其投入至2,000份水中,加熱至80℃,高速攪拌4小時。繼而,進行過濾、清洗,獲得顏料糊(固形份30%)。認為投入至該水中後,樹脂析出而被覆顏料。繼而,進而將該顏料糊240份投入至1,000份水中,再次進行解凝,繼而進行過濾、清洗。然後,利用50℃之真空乾燥機乾燥24小時。形成脆且細小之塊狀顏料。繼而,利用磨碎機型粉碎機進行粉碎,獲得粉末顏料。將其作為樹脂處理品紅顏料-1。
又,使用合成例2中獲得之A-02替代上述所使用之樹脂A-01,除此以外,以相同之方式獲得樹脂處理顏料。於TEM(Transmission Electron Microscope,穿透式電子顯微鏡)觀察時,顏料之平均粒徑為100 nm,將其稱作樹脂處理品紅顏料-2。
使用比較合成例4中獲得之R-04替代實施例1中所使用之A-01,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得樹脂處理顏料。所得顏料之平均粒徑為98 nm,將其稱作比較樹脂處理品紅顏料-1。
除了改變顏料之種類以外,以與實施例1相同之方式,使用作為青色顏料之銅酞青顏料(PB-15:3),獲得樹脂處理顏料。微細化後之顏料之平均粒徑為89 nm。將該顏料稱作樹脂處理青色顏料-1。同樣地使用B-01替代A-01,獲得樹脂處理顏料。將其稱作樹脂處理青色顏料-2。顏料之平均粒徑為92 nm。
使合成例6中所得之B-03之5 g溶解於二甲苯50 g中。繼而,於2000 ml之燒杯中溶解離子交換水500 ml、聚乙二醇月桂醚(HLB 15.4)3.5份。然後,一面對該水溶液進行高速攪拌,一面添加上述B-03之二甲苯溶液,製成二甲苯乳化液。
又,於另外之容器中添加離子交換水1,000 ml、黃色系偶氮系顏料(PY-74,平均粒徑為75 nm,固形份為26%)77 g,進行高速攪拌,並解凝。於該解凝水溶液中添加上述二甲苯乳化液之總量,一面充分地攪拌,一面於70℃熟成2小時。繼而,對該溶液進行熱時過濾,以水/甲醇50/50(w/w)之混合水溶液充分地進行清洗,然後利用70℃之送風乾燥機加以乾燥,於乾燥後進行粉碎。將該顏料稱作樹脂處理黃色顏料-1。利用顯微鏡進行觀察,結果顏料之平均粒徑成為106 nm。
又,使用合成例2中所得之A-02替代上述所使用之B-03,除此以外,以與上述相同之方式獲得樹脂處理顏料。將其稱作樹脂處理黃色顏料-2。該顏料之平均粒徑為99 nm。
使用比較合成例1中所得之R-01替代實施例3中所使用之B-03,除此以外,以與實施例3相同之方式獲得樹脂處理顏料。將其稱作比較樹脂處理黃色顏料-1。顏料之平均粒徑為101 nm。
將作為藍色顏料之銅酞青藍色顏料(PB-15:6)100份、二乙二醇200份、合成例3中所得之A-03(固形份50%)40份及食鹽800份投入至3 L之捏合機中,調整溫度,使其保持於100~120℃,磨碎8小時,獲得混練物。
將其投入至2,000份水中,進行加熱而升溫至80℃,高速攪拌4小時。繼而,進行過濾、清洗,獲得顏料之濕濾餅(顏料純度為30%)。於80℃乾燥一晝夜,獲得經樹脂被覆之藍色顏料。進行TEM觀察,結果一次粒子之顏料之平均粒徑為30 nm。將其作為樹脂處理藍色顏料-1。
又,使用作為紅色顏料之二酮吡咯并吡咯顏料(PR-254)替代上述銅酞青顏料(PB-15:6),獲得樹脂處理紅色顏料-01(平均粒徑為43 nm),又,使用作為綠色顏料之鋅酞青(PG-58)替代上述銅酞青顏料(PB-15:6),獲得樹脂處理綠色顏料-1(平均粒徑為36 nm)。
將用於顏料處理之樹脂A-03變更為合成例11中所得之C-05,除此以外,以與實施例4相同之方式分別對藍色顏料、紅色顏料、綠色顏料進行處理。將以上述方式所得者分別作為樹脂處理藍色顏料-2(平均粒徑為36 nm)、樹脂處理紅色顏料-2(平均粒徑為39 nm)、樹脂處理綠色顏料-2(平均粒徑為42 nm)。
使用合成例5中所得之B-02替代實施例4中所使用之A-03,又,於混練時,於藍色顏料或綠色顏料之情況下,相對於顏料添加5%之單磺化銅酞青而進行,於紅色顏料之情況下,相對於顏料添加10%之單磺化二酮吡咯并吡咯而進行。分別將其稱作樹脂處理藍色-3(平均粒徑為29 nm)、樹脂處理綠色顏料-3(平均粒徑為40 nm)、樹脂處理紅色顏料-3(平均粒徑為44 nm)。
添加合成例8中所得之C-02 270份、經微細化之作為紅色顏料之二酮吡咯并吡咯顏料(PR-254,平均粒徑為45 nm)糊(固形份30%)1,000份、及離子交換水230份,利用分散機解凝30分鐘,製備研磨基料(mill base)。繼而,利用裝填有0.5 mm之氧化鋯珠的臥式珠磨機,使顏料充分地分散。顏料之平均粒徑為103 nm。於該研磨基料中添加純水1,000份,獲得顏料份12%之水性顏料分散液。
繼而,於純水5,000份中注入上述所得之研磨基料,一面高速攪拌,一面滴加5%鹽酸,使丙烯酸系樹脂析出。此時,初期之pH為10.5,藉由添加酸而使pH下降至2.1。
繼而,對該溶液進行過濾,以純水充分地清洗,獲得顏料糊(固形份30.0%)。利用真空乾燥機,以50℃將該糊乾燥一晝夜,進行粉碎,獲得經樹脂被覆之紅色顏料。將其作為樹脂處理紅色顏料-4。
與上述同樣地,使用合成例9中所得之C-03替代C-02,獲得樹脂處理紅色顏料-5,使用合成例10中所得之C-04替代C-02,獲得樹脂處理紅色顏料-6。
除了使用比較合成例2中所得之R-02以外,以與實施例7相同之方式獲得比較樹脂處理紅色顏料-1,又,除了使用比較合成例3中所得之R-03以外,以與實施例7相同之方式獲得比較樹脂處理紅色顏料-2。
將合成例12中所得之D-01 150份(固形份40%)、二乙二醇單丁醚100份、5%氫氧化鈉水溶液200份及純水580份加以混合,形成均勻溶液。溶液透明,無析出或渾濁。向其中添加作為綠色顏料與補色之黃色顏料的混合物之以52/48之質量比包含溴化銅酞青綠色顏料(PG-36,平均粒徑為51 nm)/鎳偶氮錯合物顏料(PY-150,平均粒徑36 nm)的顏料糊(固形份30%)1,000份,利用分散機解凝2小時,製備研磨基料。
繼而,於純水5,000份中注入上述所得之研磨基料,一面高速攪拌,一面滴加5%鹽酸,使丙烯酸系樹脂析出。此時,初期之pH為11.0,藉由添加酸而使pH下降至2.6。繼而,對該水性顏料分散液進行過濾,利用純水充分地清洗,獲得所得之顏料糊(固形份30.5%)。利用真空乾燥機,以50℃將該糊乾燥一晝夜,獲得經樹脂被覆之黃綠色顏料。將其作為樹脂處理黃綠色顏料-1。
分別使用合成例7中所得之C-01、合成例13中所得之D-02、合成例14中所得之D-03,來替代上述所使用之D-01,除此以外,進行與上述相同之操作,獲得經樹脂處理之各黃綠色顏料。分別將其稱作樹脂處理黃綠色顏料-2、樹脂處理黃綠色顏料-3、樹脂處理黃綠色顏料-4。
將以上述方式獲得之丙烯酸系樹脂處理顏料(顏料組成物)歸納表示於表3與4中。又,於表5中歸納表示使用比較合成例中所得之樹脂的丙烯酸系樹脂處理顏料。
於實施例8中,由於未伴隨分散及微細化,故不進行平均粒徑之測定。
將實施例之樹脂處理品紅顏料-19份、聚酯聚醯胺系顏料分散劑(以12-羥基硬脂酸作為起始劑之聚己內酯與聚乙烯亞胺之反應產物,固形份為45%)6份及PGMAc 15份調配於玻璃瓶中,利用氧化鋯珠,以塗料震動機分散2小時,獲得品紅顏料分散液。將其作為品紅顏料分散液-01。測定該顏料之平均粒徑,結果大致為102 nm。又,亦測定顏料分散液之黏度。
以與上述同樣地,使用實施例之樹脂處理青色顏料-1、實施例之樹脂處理黃色顏料-2、比較例之比較樹脂處理品紅顏料-1,製成YMC色之顏料分散液。分別將其稱作青色顏料分散液-01、黃色顏料分散液-01、比較品紅顏料分散液-01。
分別測定上述剛製備後之顏料分散液之粒徑與黏度,此外於70℃之恆溫層中放置1週,測定其後之粒徑與黏度。將該結果歸納表示於表6中。
由表6可知,與使用比較例之樹脂處理顏料之情況相比,實施例之丙烯酸系樹脂處理顏料(顏料組成物)以更短之時間微分散化。認為其原因在於,因被覆顏料之樹脂之分散度非常低(1.2左右),不含高分子量之聚合物,故丙烯酸系樹脂容易溶解於溶劑,又,丙烯酸系樹脂容易與溶劑或顏料分散劑等相溶,因此分散液之黏度變低。又,分散液之安定性亦非常高。
使用上述所得之3種實施例之顏料分散液作為油性噴墨墨水用顏色,分別進行墨水化。其後,將其填充於墨盒中,藉由噴墨印表機,對經表面處理之50 μm之PET膜進行實地印刷。所得之印刷物具有高光學密度及光澤度,又,無印字變形,耐擦過性亦良好。
調配實施例4之樹脂處理藍色顏料-1、樹脂處理紅色顏料-1、樹脂處理綠色顏料-1各90份、實施例9中使用之聚酯聚醯胺系顏料分散劑(固形份45%)60份、及二乙二醇單丁醚乙酸酯(以下簡稱BDGA)150份,進行預混合後,利用臥式珠磨分散機進行分散。確認顏料可容易地分散,分別獲得顏料分散液。將該結果歸納表示於表7中。
與實施例9之情況同樣地,藉由所使用之丙烯酸系樹脂之分子量分佈窄,與高分子量成分少,可實現顏料分散液之低黏度化。
分別使用上述各顏料分散液,於其70份中調配BDGA 40份、丙烯酸系樹脂清漆2.5份、二季戊四醇五丙烯酸酯4.5份、2-羥基-2-甲基苯丙酮2份及2,2-二乙氧基苯乙酮1份,獲得彩色濾光片用RGB色噴墨墨水。
將其用作彩色濾光片用噴墨墨水,製成RGB之彩色濾光片,進行評價。由於該墨水中未加入補色,故雖不能稱之為確實之濾光片色相,但具有優異之分光曲線特性,耐光性、耐熱性等堅固性優異,對比度及透光性亦優異,作為影像顯示而表現出優異之性質。
分別使用實施例之樹脂處理品紅顏料-2、樹脂處理青色顏料-2及樹脂處理黃色顏料-2、比較例之比較樹脂處理品紅顏料-1,以下述方式獲得顏料分散液。將各樹脂處理顏料75份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯97.5份、丙烯酸苯氧基乙酯112.5份、及聚酯聚醯胺系顏料分散劑15份進行混合後,利用臥式珠磨分散機進行分散。其後,藉由利用離心分離機去除粗大粒子,而獲得各顏料分散液。
令人吃驚的是,於比較樹脂處理品紅顏料-1中,黏度非常高,放置後立即凝膠化。其他顏料分散液保持安定之液態。認為其原因在於,對於單體這一溶解性較差之溶劑,比較例之樹脂處理顏料中使用之丙烯酸系樹脂包含高分子量者,故缺乏安定性。相對於此,推測本發明之實施例中所使用之丙烯酸系樹脂,分子量分佈窄,高分子量成分之含量少,此外,特別是難溶於溶劑,於經具有聚合物嵌段之嵌段共聚物加以處理之黃色-2中,其不溶之聚合物嵌段促進顏料吸附,提供良好之分散。
繼而,分別使用上述所得之實施例之顏料分散液,以下述方式製作噴墨用墨水。於各顏料分散液之30份中混合丙烯酸胺基甲酸酯(共榮社化學公司製造)7.5份、環氧乙烷加成三羥甲基丙烷三丙烯酸酯69份、1,6-己二醇二丙烯酸酯75份及作為光起始劑之苯偶醯二甲基縮酮6份,利用5 μm之薄膜過濾器進行過濾,製備紫外線硬化型噴墨墨水。
將上述所得之各墨水填充於墨盒中,藉由噴墨印表機,對經表面處理之50 μm之PET膜進行實地印刷,繼而藉由輸送帶式紫外線照射裝置使其硬化,獲得印刷物。於印刷試驗中,噴出性、硬化性優異。
分別使用實施例之樹脂處理藍色顏料-2、樹脂處理紅色顏料-2及樹脂處理綠色顏料-2,製備顏料分散液。將各樹脂處理顏料90份、丙烯酸系樹脂清漆(利用MOI,使以BzMA/MAA/HEMA=70/15/15/之莫耳比進行聚合而成者與50mol%之HEMA反應,而導入甲基丙烯醯基者:分子量12,000,酸值100,固形份為40%之PGMAc溶液)90份、聚酯聚醯胺系顏料分散劑(以12-羥基硬脂酸作為起始劑之聚己內酯與聚乙烯亞胺之反應產物,固形份為45%)60份、及PGMAc 150份加以調配,預混合之後,利用臥式珠磨分散機進行分散,獲得顏料分散液。分別將其作為顏料分散液藍色-2、顏料分散液紅色-2、顏料分散液綠色-2。測定該顏料之平均粒徑,結果平均粒徑均大致為45 nm。又,測定顏料分散液之黏度。將該等結果歸納表示於表8中。
如表8所示,所得各顏料分散液之顏料之平均粒徑小,且黏度低。認為其原因在於,因實施例之合成例中所得之聚合物之分散度窄,高分子量成分少,故顏料容易微分散,又,顏料分散液亦成為低黏度。
將上述所得之實施例之各顏料分散液100份、上述丙烯酸系樹脂清漆50份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯10份、2-羥基-2-甲基苯丙酮2份、2,2-二乙氧基苯乙酮1份及PGMAc 37份加以調配,獲得RGB之阻劑顏色。
繼而,將進行矽烷偶合劑處理之玻璃基板設置於旋轉塗佈機上,於最初以300 rpm進行5秒、繼而以1,200 rpm進行5秒之條件下,旋轉塗佈所得之阻劑顏色。繼而,於90℃進行5分鐘預烘烤。使用0.1%氫氧化鉀水溶液來溶解所得之塗膜,以目視評價將阻劑組成物完全去除之時間、顯影行為。將其鹼顯影性試驗結果歸納於表9中。
使用本發明之實施例之樹脂處理顏料所得之塗膜以既定之時間顯影,又,顯影行為係具有溶解性,無溶解殘渣。又,使用PGMAc使由阻劑顏色所得之塗膜溶解,結果其迅速溶解,未殘留不溶之殘渣。
以與實施例12相同之方式,使用實施例6中所得之藍色、紅色、綠色之各樹脂處理顏料,與上述同樣地將其應用於彩色濾光片用阻劑顏色,結果獲得同樣之結果。又,對於所使用之各顏料分散液,確認於70℃保存1週之保存安定性。將其結果示於表10中。
認為其係在增效劑之酸基與丙烯酸系樹脂之胺基的離子結合下之顏料吸附有效地發揮作用,而提高顏料分散液之保存安定性。
使用實施例7中所得之樹脂處理紅色顏料-4~6、比較例之比較樹脂處理紅色顏料-1、比較樹脂處理紅色顏料-2、實施例8中所得之樹脂處理黃綠色顏料-1~4之各樹脂處理顏料,以下述方式獲得顏料分散液。將各樹脂處理顏料各9份、上述丙烯酸系樹脂清漆9份、聚酯聚醯胺系顏料分散劑(以12-羥基硬脂酸作為起始劑之聚己內酯與聚乙烯亞胺之反應產物,固形份為45%)6份及PGMAc 15份加以調配,於玻璃瓶中,添加氧化鋯珠,並以塗料震動機分散3小時。獲得紅色或綠色顏料分散液。測定該顏料之平均粒徑及黏度。將其歸納總結於表11中。
其結果可知,使用本發明之丙烯酸系樹脂處理顏料(顏料組成物)之分散液提供顏料容易地微分散之分散液。確認與比較顏料分散液相比,於本發明之顏料分散液中,顏料之平均粒徑小,且黏度低。認為其原因在於,合成例中所得之本發明所規定之丙烯酸系樹脂由於分子量之分散度窄,高分子量成分少,故顏料容易微分散,又,顏料分散液成為低黏度。
使用上述顏料分散液,以與實施例12相同之方式獲得紅色、綠色之阻劑顏色。繼而,將進行矽烷偶合劑處理之玻璃基板設置於旋轉塗佈機上,於最初以300 rpm進行5秒、繼而以1,200 rpm進行5秒之條件下旋轉塗佈所得之阻劑顏色。繼而,於90℃進行5分鐘預烘烤。使用0.1%氫氧化鉀水溶液來溶解所得之塗膜,以目視評價將阻劑組成物完全去除之時間、顯影行為。將其鹼顯影性試驗結果歸納總結於表12中。
如表12所示,可知與使用比較合成例之丙烯酸系樹脂之阻劑顏色相比,使用本發明之丙烯酸系樹脂處理顏料所得之塗膜迅速溶解。又,顯影行為係具有溶解性,無溶解殘渣。又,可知於紅色顏料-4~6中,即便為同一酸值,分子量亦影響其顯影時間,可藉由分子量而調整顯影時間。
又,於使用嵌段共聚物之黃綠色顏料中,係發揮同樣之效果,可調整顯影時間,亦無屬於膜之不溶解份的溶解殘渣,故良好。並且,整體之酸值雖低於紅色顏料-4~6,但一方之聚合物嵌段之酸值較高,故鹼顯影時間較快,可控制顯影。認為明顯是本發明中規定之丙烯酸系樹脂之PDI窄、以及高分子量成分少在發揮效果。
於1,000 ml燒杯中,添加水385份及聚乙烯醇(DP=50,98%皂化)12.5份,使其溶解。於另一300 ml燒杯中,添加苯乙烯83份、nBMA 17份、實施例之樹脂處理品紅顏料-2、或樹脂處理青色顏料-2、或樹脂處理黃色顏料-2、或比較例之比較樹脂處理黃色顏料-1各10份、及AIBN 1份,利用均質機以1,000 rpm高速攪拌30分鐘,分別獲得單體混合液。此時,本發明之實施例之樹脂處理顏料容易溶解於單體中,於燒杯底未殘留粒子狀者。然而,於比較樹脂處理黃色顏料-1之情況下,係難溶於單體,殘留有粉碎之粒子。認為其係由於本發明之實施例中所使用之丙烯酸系樹脂的分子量分佈窄及高分子量成分少,故本發明之實施例之樹脂處理顏料的溶劑溶解性差,亦容易溶解於苯乙烯單體或nBMA單體,而提供良好之分散狀態。
繼而,於高速旋轉攪拌機上設置裝有聚乙烯醇水溶液之燒杯,添加上述單體混合液,以2,000轉攪拌5分鐘。對其進行取樣,利用光學顯微鏡進行觀察,結果可獲得著色成黃色之5~10 μm之球形微粒子分散液。然而,於比較樹脂處理黃色顏料-1之情況下,顏料粒子析出,又,亦有異物。認為其原因在於,比較例之處理顏料未良好地分散於單體中。
其次,設置攪拌機、逆流冷凝器及溫度計,於60℃聚合2小時,於80℃聚合3小時。冷卻後,進行過濾,繼而以熱水清洗後進行乾燥、粉碎。利用電子顯微鏡及庫爾特計數器進行觀察,結果為5~10 μm之微粒子形狀。又,幾乎無凝聚析出物,亦無球形以外之不規則形狀之粒子或顏料本身之析出物。可良好地進行懸浮聚合,可獲得著色微粒子。
於其中添加矽酸膠作為流動劑,將其與載體磁性鐵粉混合,作為電子照相乾式顯影劑,利用電子照相影印機進行影印,獲得鮮明之YMC色影像。又,於Y中,進行其實地印刷,利用超UV對其影像照射8小時紫外線,進行耐光性試驗,結果色相幾乎無變化。認為其係由於被覆用於黃色之著色微粒子的顏料之丙烯酸系樹脂為具有紫外線吸收性能者,故顏料之耐光性提高。
本發明之丙烯酸系樹脂處理顏料(顏料組成物)及顏料分散液係提供高度之分散性、保存安定性、良好之印刷狀態、良好之鹼顯影性的顏料分散液,對著色物品提供高附加價值。
圖1係表示合成例8~10、比較合成例2、3之聚合物的GPC圖之圖。
Claims (8)
- 一種丙烯酸系樹脂處理顏料組成物,其特徵在於,其係含有經丙烯酸系樹脂處理之有機顏料而構成,該顏料之含量為5~95質量%,上述丙烯酸系樹脂:1)構成該樹脂之單體之90質量%以上為(甲基)丙烯酸酯系單體(a),該單體(a)之20質量%以上為具有芳香環或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體;2)其凝膠滲透層析中之聚苯乙烯換算之數量平均分子量為2,000~20,000,且表示分子量分佈之分散度(重量平均分子量/數量平均分子量)為1.4以下;3)其玻璃轉移溫度為50℃以上;且進一步含有具有羧基之(甲基)丙烯酸酯單體作為共聚合成分,其酸值為30~250mgKOH/g。
- 如申請專利範圍第1項之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物,其中,上述丙烯酸系樹脂為A-B嵌段共聚物,於至少一方之聚合物嵌段中含有30質量%以上之具有芳香族或脂環式烷基之(甲基)丙烯酸酯單體。
- 如申請專利範圍第1或2項之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物,其中,上述丙烯酸系樹脂為A-B嵌段共聚物,構成嵌段共聚物之A嵌段之酸值為50~250mgKOH/g,且B嵌段之酸值為0~50mgKOH/g。
- 如申請專利範圍第1或2項之丙烯酸系樹脂處理顏料組 成物,其中,上述丙烯酸系樹脂係以有機碘化物作為聚合起始化合物,將自該有機碘化物奪去碘之具有磷、氮、氧或碳原子之有機化合物作為觸媒,使用自由基產生劑使單體聚合所得者。
- 如申請專利範圍第4項之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物,其中,上述觸媒為自含有碘原子之鹵化磷、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物、醯亞胺系化合物、乙內醯脲系化合物、酚系化合物、碘醯苯基化合物、維生素類、環己二烯、二苯基甲烷及碘化苯所組成之群組選擇之至少1種。
- 一種顏料分散液,其特徵在於,其係至少將申請專利範圍第1或2項之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物分散於有機溶劑中而成。
- 一種丙烯酸系樹脂處理顏料組成物之製造方法,其係製造申請專利範圍第1或2項之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物之方法,其特徵在於具有下述(1)~(3)之任一步驟:(1)於合成顏料時或調整粒徑時,添加丙烯酸系樹脂或其溶液之步驟;(2)利用攪拌機或混練機,將顏料與丙烯酸系樹脂或其溶液加以混合、混練而進行處理之步驟;以及(3)將顏料、與具有羧基之丙烯酸系樹脂之鹼中和水溶液攪拌分散,其後,利用酸加以中和而使丙烯酸系樹脂析出之步驟。
- 一種著色劑,其特徵在於含有申請專利範圍第1項之丙烯酸系樹脂處理顏料組成物或申請專利範圍第6項之顏料分散液。
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