[发明专利]含有改性碳产品的水性油墨和涂料

说明书

本发明是美国专利系列申请08/356,660和08/356,653的继续申请部分，这两篇专利是在1994年12月15日提交的，其公开内容这里引为参考。

本发明涉及含有改性碳产品的水性油墨和涂料。

目前使用的油墨有许多种类。这些种类包括印刷油墨、紫外线固化油墨、圆珠笔油墨、印油或打印油墨。从本质上来讲，油墨可有四类主要材料组成。它们是着色剂、连接料或清漆、添加剂和溶剂。

更详细地，包括颜料、调色剂和染料的着色剂，提供了与底物相对比的颜色。连接料或清漆在印刷操作中作着色剂的载体。添加剂影响适印性、膜的性能、干燥速率和最终使用性能。最后，溶剂除了参与形成连接料外，还用来减少油墨的粘度，并用来调整干燥的容易程度和树脂的性能。通常，根据所想要的配方，把选自这四类的各组分称重、混合和研磨(即分散)(一起或分别研磨)。

目前，主要的黑颜料是炭黑，如炉法炭黑，它可以干粉状、挤水色浆(flushed paste)或液体浓缩状用作着色剂。挤水色浆和液体浓缩物形式是更经济的，因为它们需要最少的分散作用。一般，着色剂的形式影响其色调、耐久性、松密度(bulk)、不透明性、光泽度、流变学、最终用途和印刷质量。

通常，可通过活版印刷、平版印刷、苯胺印刷、凹版印刷、丝网印刷、镂花版、复印和静电印刷来涂布油墨。因此油墨可用在如报纸、印刷品、商业广告、折叠卡通、书籍、瓦楞盒、纸袋、包装纸、标签、金属容器、塑料容器、塑料膜、箔、薄层、食品中的插入物、卫生巾、纺织品等用途中。McGraw-Hill的“科学和技术百科全书”(Encyclopedia of Science andTechnology)，第7卷，第159-164页，提供了其他可用油墨种类和其用途的细节，所有这些内容这里引为参考。

即使使用可市购的油墨，仍需要提供更易于制备的油墨。

涂料用于许多种类表面的装饰、防护和功能性处理。这些表面包括：线圈、金属、器具、家俱、硬纸板、木材和胶合板、船舶、维护、汽车、罐头和纸板。一些涂料，如那些海底管道上的涂料，是用于保护性的目的。其他一些涂料，如汽车外用涂料，既具有装饰性功能又具有保护性功能。另外还有涂料提供船甲板和汽车底座上的摩擦控制。一些涂料防止船底弄脏，另外一些保护罐头里的食品和饮料。硅片、印刷电路板、信号传输的波导纤维上的涂料、录像磁带和计算机磁盘上的磁性涂料是涂料中的一些所谓的高科技应用。

每年制备出成千上万种涂料。一般来说，它们由一种或多种粘合剂(如树脂或粘合剂)、至少一种溶剂、一种或多种颜料和任选的几种添加剂组成。大多数涂料制备成液状体且以液体状应用，当涂布到底物上后转化成“固体”膜。

颜料和涂料提供了不透明度和颜色。颜料内含物控制最终膜的光泽度，并可对其机械性能有很重要的影响。一些颜料甚至防止腐蚀。另外，颜料影响其粘度并提高该涂料的涂布性。一个决定颜料性能的重要变量是颜料的粒径和粒径分布。把颜料制备方法设计成能提供最佳综合考虑了该颜料粒子的粒径和粒径分布的方法。在涂料的制备中，希望以得到一个稳定的分散体的这样一种方式分散该颜料，其中大多数颜料粒子，如果不是全部的话，被分散成颜料制造商设计成产品的单个粒子。颜料的分散包括润湿、分离和稳定。

有三类漆料：其中粘合剂可溶于水的漆料、在其中胶态分散的漆料以及在其中乳化形成胶乳的漆料。表面涂料组合物通常是多少有点粘的液体，它具有三种基本组份：成膜物质或称为粘合剂的物质混合物、一种颜料或多种颜料的混合物以及挥发性液体。粘合剂和挥发性液体的组合物称为漆料，该漆料可以一种溶液或细粘合剂粒子在非溶剂中的分散体。颜料是磨碎的、不溶的、分散在涂料漆料中的固体粒子，并在最终膜中分散在整个粘合剂中。表面活性剂被用作颜料分散剂。水性涂料的组份和制备进一步讨论在“聚合物、科学和工程的精选百科全书”(Concised Encyclopedia of Polymer，Scienceand Engineering)，第160-171页(1990)，其内容这里引为参考。

仍需要一种既可在水性油墨又可在涂料中更易制备的水性涂料。溶剂是(或含有)水。

因此，本发明涉及含有水和改性碳产品的水性油墨组合物或水性涂料组合物，该改性碳产品含有连有有机基团的碳。该有机基团被一个离子或一个可离子化的基团所取代。这里所用的碳，能与重氮盐反应形成上述改性的碳产品。该碳可以是结晶形的或无定形的。其例子包括，但不局限于：石墨、炭黑、玻璃碳、活性炭、活性碳以及它们的混合物。上述碳的磨碎形式是优选的。