[发明专利]含聚氨酯组分的纳米色料水性分散体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米色料及其制备方法，特别是一种含有高活性的水性聚氨酯预聚体可聚合型乳化剂组分的适应于高性能的水性彩色喷墨打印墨水以及应用于制作液晶显示器的彩色滤光片用色浆，以及高档涂料，化妆品等的着色剂的纳米色料。

背景技术

通常，粒径小于100nm纳米左右的染料、颜料或其复合物体系都可成为纳米色料粒子。

BASF公司的研究人员Boehm等人报道，用细乳液聚合方法制备了纳米色料，用于塑料着色等方面(Clemens T.，Boehm A.J.，Bayer S.K..Polym.Preprint[J]，2000，41(1)：24-25)；美国Radiant Color公司采用染料封装技术制备了一种水性喷墨印刷的荧光纳米色料(Barashkov N N，Iju R H.InternationalConference on Digital Printing Technologies，Fort Lauderdale，2001，878-880)，但这种方法存在表面活性剂用量大，色料稳定性差等缺点。

EP-A-0209879报道了利用传统乳液聚合法制得的聚合物包覆颜料的水分散体，这种方法制得的产物乳胶粒径分布很宽，而且很多乳胶粒子是没有包覆颜料的空球。Landfester等人(Tiarks F，Landfester K，Antonietti M.Encapsulationof carbon black by miniemulsion polymerization，Macromol.Chem.Phys.[J]2001，202，51-60.)采用细乳液聚合将碳黑包覆进聚合物中，由于碳黑是非极性的，因此要求单体也是非极性的。而对于极性有机颜料或染料的包覆，这种方法并不可行。Lelu S等人(Lelu S.S.，Novat C.，Graillat C.et al..poly.Mint.[J]，2003，52：542-547)利用细乳液将铜酞菁蓝有机颜料包覆进聚苯乙烯当中。用该方法制得的纳米色料粒径普遍大于100nm，粒径分布很宽。

Mayuko Takasu等人(Takasu M.，Shiroya T.，Takeshita K.et al..Colloid.Polym.Sci.[J]，2003，282：119-126)利用细乳液聚合制备了高染料含量的纳米色料。油溶性的铜酞菁染料和苯乙烯基染料以高浓度溶解到苯乙烯单体中，其中铜酞菁染料含量高于30wt％，苯乙烯基染料含量高于40wt％，乳胶粒子尺寸小于100nm。但是这种方法中没有使用交联剂，而且由于染料浓度很高，导致所制备的纳米色料储存稳定性以及染料在乳胶粒中的耐迁移性都很差。

WO 05 105931 A1提出一种高颜料含量的聚合物包覆颜料的细乳液制备方法，由于颜料颗粒大于100nm，最终分散体的颗粒粒径不可能达到纳米级(100纳米以下)，因而用此方法不能得到储存稳定性良好的纳米色料水性分散体。

在国内也有相关的专利报道，如胡振坤等制备的纳米色料(专利申请号200610118671.3)。但是存在色料溶液的储存稳定性差，色料分散体放置时间长容易团聚、沉淀的问题仍未解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含聚氨酯组分的纳米色料水性分散体及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明人注意到，导致纳米色料水性分散体储存稳定性差的问题是由于普通表面活性剂会从纳米色料中渗出。本发明设计并采用高聚合活性的、水性聚氨酯预聚体乳化剂替代普通的表面活性剂作为纳米色料的组分之一。这种高聚合活性的水性聚氨酯预聚体，与其它单体完全共聚，在聚合以后，能够固定在色料乳胶粒表面，从而解决已有技术中出现的纳米色料水性分散体团聚沉淀的缺陷。

本发明所说的含聚氨酯组分的纳米色料水性分散体，其组分包括：水、含有水性聚氨酯预聚体与其它单体的共聚物和憎水性染料；

憎水性染料分布在共聚物中，为分散相，水为连续相。

优选的，各个组分的重量百分比为：

共聚物        17％～35％

染料          1％～6％

水            60％～82％

所说的分散相的组分的重量百分比包括：

水性聚氨酯预聚物    2％～8％

其它单体            80％～93％

染料                4％～14％