[发明专利]包括纳米颗粒的非极性液体和固体相变油墨组合物

说明书

技术领域

本公开内容涉及包括纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒的非极性和相变(或固体)油墨组合物，以及制备方法。

背景技术

用于喷墨油墨的颜料具有大粒度和宽粒度分布，并且该组合可能引起油墨安全喷射问题。颜料为晶体的微米级大聚集体，并且经常具有宽聚集体尺寸分布。颜料的彩色特性可以广泛地变化，取决于聚集体尺寸和晶体形态。因此，广泛适用于油墨和调色剂的理想着色剂为具有最好染料和颜料性能的一种，所述性能即：1)出众的色彩性能(大色域、光辉、色调、鲜艳颜色)；2)颜色稳定性和耐久性(热、光、化学品和空气稳定的着色剂)；3)着色剂迁移最小或无着色剂迁移；4)可加工着色剂(易于在基质中分散和稳定)；和5)材料成本便宜。在此要解决的是对将以上问题最小化的较小的纳米尺度颜料颗粒的需求。另外需要这种纳米尺度颜料颗粒在非极性相变(固体)油墨组合物中的用途，所述油墨组合物能够实现可靠的喷墨性能并提供高质量和稳固的图像。另外仍然需要制备和使用这种含有纳米尺度颜料颗粒作为着色剂材料的相变油墨组合物的方法。本纳米尺度颜料颗粒也可用于油漆、涂料电子照相调色剂和其它应用，例如彩色塑料和树脂、光电子成像元件和光学滤色器、照相元件和化妆品。

发明内容

本公开内容通过提供包括纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒组合物的非极性液体或固体相变油墨组合物及制备这种组合物的方法而解决了这些和其它需求。

在一个实施方案中，本公开内容提供了油墨组合物，包括：

非极性载体，和

纳米尺度颜料颗粒组合物，包括：

苯并咪唑酮颜料，和

以非共价键方式与苯并咪唑酮颜料结合的空间大体积稳定剂化合物，其中该空间大体积稳定剂化合物包括取代的吡啶衍生物；

其中结合的稳定剂的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒。

具体实施方式

本公开内容的实施方案提供油墨组合物，例如包括纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒的非极性液体或固体相变油墨组合物。纳米尺度颜料颗粒组合物通常包括有机苯并咪唑酮颜料，所述有机苯并咪唑酮颜料具有以非共价键方式与来自空间大体积稳定剂化合物的官能团结合的至少一个官能化部分，其中该空间大体积稳定剂化合物包括取代的吡啶衍生物。结合的空间大体积稳定剂的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒。具体地，取代的吡啶衍生物能够分子间和分子内氢键合，以限制颗粒增长和聚集。

苯并咪唑酮颜料属于偶氮-苯并咪唑酮类，其通常衍生自作为重氮盐前体(或重氮组分)的取代的芳族胺和含有苯并咪唑酮官能化部分的偶联剂。偶氮-苯并咪唑酮颜料提供色调从黄色至红色至红褐色的颜色，主要取决于偶联组分的化学组成。

偶氮-苯并咪唑酮颜料的结构可以采用多于一种互变异构形式，原因是偶联组分基团上的偶氮基团的N原子和邻近杂原子取代基的H原子之间存在强烈的分子内氢键。

由于强烈的分子间氢键，偶氮-苯并咪唑酮颜料能够形成一维扩展网络结构。已经在这种颜料的X射线衍射图中得到证据，其中大分子间空间已经暗示成对的颜料分子经由分子间H键强烈地结合在一起，形成一维能带或谱带的微结构组合体。

存在这些增强分子内和分子间氢键为偶氮-苯并咪唑酮颜料的例如高热稳定性、高耐光性、高抗色移性和高溶剂牢度的增强的性能特征提供更进一步的证据。这些颜料中的苯并咪唑酮官能化部分是能够形成分子间氢键并且提供增强的稳健性的关键结构单元。该部分容易参与单-位点和双-点氢键合，并且具有相同或不同官能化部分的另一种化合物能够以非共价键方式，例如经由分子间氢键，与偶氮-苯并咪唑酮颜料结合并且因此将对这种颜料具有高结合亲合性。存在一类被称为“稳定剂”的化合物，其降低颜料颗粒的表面张力并中和两种或多种颜料颗粒或结构之间的吸引力，由此使颜料的化学和物理结构稳定化。这些化合物具有“颜料-亲合”官能化部分以及具有一个或多个疏水基团，例如长烷基烃基团，或烷基-芳基烃基团，或具有亚烷基氧基基团的聚合和/或低聚链，其中该烷基可以为线性、环状或支化结构并且总计具有至少6个或更多碳。这种稳定剂中存在额外的疏水基团可以起若干作用：(1)使颜料以更好的分散性相容于目标连接料或基质中；和(2)提供包围颜料颗粒的空间大体积层，由此阻止或限制导致不受控制的晶体聚集和最终颗粒增长的其它颜料颗粒或分子接近。具有以非共价键方式与颜料结合的颜料-亲合官能化部分以及为其它颜料颗粒提供表面阻挡层的一个或多个空间大体积烃基团的化合物被称为“空间排列稳定剂”，并且已经以多种方式用于改变需要稳定化的常规颜料和其它颗粒(例如油漆中的胶乳颗粒、稳固涂料中的金属氧化物纳米颗粒)的表面特征。