[发明专利]聚合分散剂和非水性分散体

说明书

技术领域

本发明涉及具体的聚合分散剂和稳定的颜料分散体以及由所述具体的聚合分散剂制备的喷墨油墨。

背景技术

分散剂为促进颜料颗粒在分散介质中的分散体的形成和稳定的物质。分散剂通常为具有阴离子、阳离子或非离子结构的表面活性材料。分散剂的存在显著降低所需的分散能。由于相互间的吸引力，在分散操作后已分散的颜料颗粒可具有再附聚的趋势。使用分散剂抵消颜料颗粒的这种再附聚趋势。

当用于喷墨油墨时，分散剂必须满足特别高的要求。不充分的分散自身表现为液体体系中粘度增加、失去亮度和/或色调偏移。此外，需要颜料颗粒的特别良好的分散体以确保颜料颗粒不受阻碍地通过通常直径仅为几微米的印刷头的喷嘴。此外，在印刷机待命时期必须避免颜料颗粒附聚以及相关的印刷机喷嘴堵塞。

聚合分散剂通常在分子的一部分中包含吸附在待分散的颜料上的所谓的锚基团(anchor group)。在分子的空间分隔部分中，聚合分散剂具有与分散介质相容的聚合物链，因此在分散介质中稳定颜料颗粒。典型的聚合分散剂包括接枝共聚物和嵌段共聚物分散剂。

在水性喷墨油墨中，聚合分散剂通常包含对颜料表面呈现高亲和力的疏水性锚基团和用于在水性分散介质中稳定颜料的亲水性聚合物链。

对于非水性喷墨油墨，例如溶剂基喷墨油墨、油基喷墨油墨和可辐射固化的喷墨油墨，更难以制备具有亚微米颗粒的良好热稳定的分散体。当颜料具有非极性表面时，它们特别难以分散。

这些问题导致设计非常具体的聚合分散剂，其中锚基团为颜料衍生物。例如WO 2007/006635(AGFA GRAPHICS)公开了包含彩色颜料和聚合分散剂的颜料分散体，所述聚合分散剂通过与其聚合骨架共价连接的连接基团具有至少一个侧位(pending)发色团，该侧位发色团的分子量小于彩色颜料的分子量的90％。

另一种在非水性分散介质中分散具有非极性表面的颜料的方法为通过加入称为分散协同剂的化合物将表面变为更极性的表面。分散协同剂为促进聚合分散剂在颜料表面上吸附的化合物。通常提出协同剂应具有被一个或多个磺酸基、羧酸基或它们的铵盐取代的颜料结构。这些分散协同剂的实例例如在WO 2007/060254(AGFA GRAPHICS)、EP 1790697 A(AGFA GRAPHICS)和EP 1790698 A(AGFA GRAPHICS)中给出。

然而，两种方法均导致颜料分散体显著较高的成本。期望不需要其中锚基团为颜料衍生物的分散协同剂或聚合分散剂来制备稳定的颜料分散体。为了一致的图像品质，喷墨油墨需要分散体稳定性能够应对在将油墨运输至消费者的过程中的高温(超过60℃)、在升高的温度下喷射和在使用过程中喷墨油墨的分散介质的变化，例如溶剂的蒸发和湿润剂、渗透剂及其它添加剂的浓度提高。

US 4119615(TEXACO)公开了包含聚乙二酰胺的热塑性粘合剂组合物，所述聚乙二酰胺如下形成：使选自二胺、三胺和它们的混合物并且平均分子量为约190至约3,000的聚氧丙烯多胺与草酸反应，以形成液体预聚物，所述预聚物与二胺进一步反应。US 4119615(TEXACO)未提及颜料分散体。

US 5286267(TEXACO)公开了一种聚醚羟乙基氨基乙基草酰胺作为汽油清洁剂添加剂。US 5286267(TEXACO)也未提及颜料分散体。

DE 3608153(BASF)公开了一种用于木材的的涂料组合物，其含有中等至长的油状醇酸树脂作为粘合剂和低分子量草酸二酰胺衍生物作为UV-吸收剂。

因此，非常期望制造呈现高分散体品质和稳定性的低成本非水性颜料分散体，特别是着色的喷墨油墨。

发明公开

发明概述

为了克服上述问题，意外地发现，通过如权利要求1所定义的在非水性颜料分散体中使用聚合分散剂，得到具有高分散体品质和稳定性的非水性颜料分散体，特别是非水性喷墨油墨。未经通过加入分散协同剂的昂贵的表面改性，实现颜料的稳定化。此外，还观察到在多种基材上的粘着性的意想不到的改进。

由于所用的草酸二烷基酯比例如常用于制备聚合分散剂的异氰酸酯衍生物毒性小，因此制备聚合分散剂的方法可标记为“绿色化学”。此外，与用于制备Byk^TM聚合分散剂的多官能的NCO化学和通过缩合制备Solsperse^TM聚合分散剂的断链机理相比，可以更好地控制反应。此外，与Solsperse^TM化学相反，对于涉及草酸酯或草酰胺的缩合化学，不需要重金属催化剂。