專利名稱：離子配合的著色劑及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及著色劑(colorant)。更具體地，本發(fā)明涉及包含離子染料組分的著色劑，及其制造和使用方法。
背景技術(shù)：
人類伊始就將著色劑用作表達(dá)思想、改變以及裝飾周圍世界的方式。例如，使用著色組合物(colorant composition)在不同表面描繪圖案，從洞穴墻壁到古代的紙莎草薄片再到現(xiàn)代的紙和帆布。另外，著色組合物一直用于將色彩賦予制品和表面，制品如工具、玩具、織物和塑料片材，以及結(jié)構(gòu)表面如墻、地板和天花板。為了此目的，已經(jīng)將著色劑摻入到墨和涂料組合物(paint composition)中，并以預(yù)濃縮組合物的形式摻入到由塑料等制得的制品中。
開(kāi)發(fā)各種著色劑已經(jīng)有好多年歷史了，它們通常以染料、顏料和色淀這三種類型為特征。染料在韋氏字典(Webster’s)中被定義為“通常用來(lái)染色或著色，如織物或毛發(fā)的可溶物質(zhì)”。同樣地，韋氏字典定義顏料為“干性著色物質(zhì)(特別是與液體混合以制備涂料等的不溶性粉末)”。色淀被定義為“通常以沉淀的方式將某種著色物質(zhì)和金屬氧化物或難以還原的金屬氧化物(earth)，尤其是和氫氧化鋁結(jié)合起來(lái)形成的顏料；如茜草紅色淀、佛倫汀色淀、黃色色淀等”。制備色淀顏料的常規(guī)方法是將可溶性有機(jī)染料沉淀到不溶的、無(wú)機(jī)的、吸附的基底上。顏料是通過(guò)將可溶性試劑如明礬加入到包含染料和通常含有一種或多種其它化合物如碳酸鈉或碳酸鉀的含水溶液中時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的。
現(xiàn)有技術(shù)尋求永固顏料(permanent pigment)以在各種應(yīng)用中提供持久的顏色。例如，Oliver等人的美國(guó)專利4576649披露了通過(guò)在選擇的胺增色劑(amine color enhancing agent)存在下，用配合雜多酸(complex heteropolyacid)從含水溶液沉淀的方法，從選擇的陽(yáng)離子染料制備永固顏料。這些顏料據(jù)稱有利于配制高質(zhì)量的石版油墨(lithographic ink)。
在特別的應(yīng)用中，要求將著色劑引入到調(diào)色劑中，以用于靜電照相印刷和復(fù)印工藝。例如，Smith等人的美國(guó)專利5434030披露了一種調(diào)色劑組合物，包括樹(shù)脂、電荷增強(qiáng)添加劑、離子束縛聚合物(ion binding polymer)、以及至少一種與離束縛聚合物配合的離子染料。該離子染料是與電荷增強(qiáng)添加劑不同的組分，其能穩(wěn)定和分散在調(diào)色劑組合物中。
Berenguer等人的美國(guó)專利5766269描述了陽(yáng)離子染料，其含有至少一個(gè)季銨基或質(zhì)子化的或可質(zhì)子化的叔胺基以及至少一個(gè)發(fā)色基團(tuán)，其中發(fā)色基團(tuán)是任選地(預(yù))還原的硫化染料的基團(tuán)，它的前體包含堿性的仲胺基的陽(yáng)離子基團(tuán)。這些染料據(jù)稱能和陰離子抑溶劑(desolubilizer)結(jié)合形成不溶于水的染料。抑溶劑的例子包括其它例子中的陰離子染料。參見(jiàn)第15欄第37-50行。
Yoon的美國(guó)專利6001524披露了用于彩色電子照相成像的調(diào)色劑顆粒。該顆粒基于基本上非晶態(tài)的聚酯，所述聚酯含有能和著色試劑反應(yīng)形成染色的聚酯顆粒的官能團(tuán)，該聚酯顆?？稍谶M(jìn)一步處理后摻入到調(diào)色劑組合物中。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可提供離子配合的著色劑化合物(ionically complexed colorantcompound)，其中具有表觀顏色(apparent color)特性的離子染料組分與具有已知顏色特性的第一染料反離子(counterion)組分、無(wú)色反離子組分離子配合，該第一染料反離子組分與該離子染料組分的色差為至少約10ΔE*單位。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，無(wú)色反離子組分是在使用條件下，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)不表選出顏色的組分。離子染料組分與第一染料反離子和無(wú)色反離子以預(yù)定的比率進(jìn)行離子配合，形成表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的著色劑化合物。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，當(dāng)以一定的方式對(duì)組合物進(jìn)行評(píng)價(jià)以表明觀察者在組合物的常規(guī)觀察條件下會(huì)將該顏色歸屬于該組合物時(shí)，則該組合物被認(rèn)為具有表觀顏色，盡管在更高的放大倍數(shù)下測(cè)試時(shí)可能會(huì)觀察到單個(gè)顏色的不均一性。染料組分是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)普通觀察者能觀察到表觀顏色的離子(或反離子)。還提供了包含這些化合物的組合物，以及制備這些組合物的方法，和使用這些組合物的方法。另外，提供了包含離子染料、具有已知顏色特性的第一染料反離子組分和無(wú)色反離子組分的組合物，所屬第一染料反離子組分與離子染料組分的色差為至少約10ΔE*單位，其中離子染料組分與第一染料反離子組分和無(wú)色反離子組分以預(yù)定的比率進(jìn)行離子配合形成離子配合的化合物，該化合物在著色組合物中一起表現(xiàn)出預(yù)定的顏色。
本發(fā)明的化合物和組合物提供前所未知的獨(dú)特著色劑化學(xué)性質(zhì)。這些化學(xué)性質(zhì)，因其在配合前后使用具有獨(dú)特溶解性的材料的能力，因而在配制上具有優(yōu)勢(shì)。得到的著色劑優(yōu)選表現(xiàn)出更少地從組合物遷移到不期望的環(huán)境，如污染可能與組合物接觸的各種表面。此外，本發(fā)明的著色劑預(yù)料不到地可以配制成具有低溶解性或基本上不溶于水或其它選擇的著色劑載體溶劑。在發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明的化合物任選地可以額外地與金屬離子配合。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選方面，在水和/或著色劑載體溶劑中的低溶解性可通過(guò)不合重金屬的化合物任選獲得。因此，在本發(fā)明的任選方面提供了一種“有機(jī)色淀”，意指著色劑化合物基本上不含無(wú)機(jī)金屬反離子。
此外，本發(fā)明還提供了容易擴(kuò)大用在各種應(yīng)用中著色物質(zhì)(color)的選擇方面的顯著好處。對(duì)著色劑隨時(shí)進(jìn)行測(cè)試，以確定所使用的化學(xué)特性對(duì)我們環(huán)境的影響，以及具體而言通過(guò)直接接觸或攝取著色劑來(lái)確定對(duì)人體健康的影響。由于上述問(wèn)題，對(duì)新著色物質(zhì)的鑒別和認(rèn)可可能是一個(gè)昂貴而持續(xù)很久的過(guò)程。本發(fā)明使得能夠制備新著色物質(zhì)，而無(wú)需形成全新的分子(形成全新的分子需要完全全程清楚的處理過(guò)程)。相反地，新著色物質(zhì)現(xiàn)在可以通過(guò)配合已知的(優(yōu)選已經(jīng)清楚的)染料分子，形成具有部分原來(lái)化學(xué)特性的表觀新顏色。此外，如本文的教導(dǎo)可調(diào)整相關(guān)的染料含量，將該組合物的表觀顏色精確地調(diào)整到確切所希望的色調(diào)。由于染料組分相互彼此配合，所以得到的顏色在大多數(shù)環(huán)境條件中是穩(wěn)定的，而沒(méi)有導(dǎo)致不同染料比率變化的差別化學(xué)性能的問(wèn)題，而這可能發(fā)生在僅僅物理混合的染料混合物中。
此外，由于大部分著色劑化合物含有對(duì)表觀顏色有貢獻(xiàn)的物質(zhì)，因此本發(fā)明的調(diào)色劑與常規(guī)的色淀或其它著色劑相比可以表現(xiàn)出預(yù)料不到的高顏色飽和度和/或亮度。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的著色劑表現(xiàn)出對(duì)人眼可見(jiàn)且明顯的顏色。表現(xiàn)出的真實(shí)顏色可以通過(guò)任何適用于特別應(yīng)用的合適技術(shù)進(jìn)行測(cè)量和/或評(píng)估。這些顏色測(cè)量技術(shù)中的一種就是如Billmeyer和Saltzman所著的1981年第二版“色彩技術(shù)原理(Principles of Color Technology)”中所述的CIE L*A*B顏色系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于三維色空間，其中正X軸代表紅色，負(fù)X軸代表綠色，正Y軸代表黃色，負(fù)Y軸代表藍(lán)色，Z軸從0(黑色)到100(白色)，且原點(diǎn)在50。這種CIEΔE*(以下簡(jiǎn)稱“ΔE*”)定義為色差的量度，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)(LabCoordinate)表示的兩種顏色間的歐幾里德(Euclidean)距離或直線距離。
因?yàn)镃IE實(shí)驗(yàn)室色空間是知覺(jué)均勻的色空間，所以該空間中兩種顏色之間的歐幾里得距離對(duì)于色差而言將是知覺(jué)均勻的度量。ΔE*如下計(jì)算ΔE*＝[(L1-L2)2+(a1-a2)2+(b1-b2)2](1/2)其中L1、a1和b1為顏色1的實(shí)驗(yàn)室數(shù)值以及L2、a2和b2為顏色2的實(shí)驗(yàn)室數(shù)值。
在該測(cè)量系統(tǒng)中，通常認(rèn)為如果兩個(gè)樣品具有至少約10ΔE*單位的測(cè)量色差時(shí)，則這種色差就是人眼能觀察到的程度。
在本發(fā)明中，分別測(cè)量時(shí)，至少兩種染料組分的色差為至少約10ΔE*單位。因此著色配合物得到的顏色是各種染料組分的表觀顏色的混合。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少兩種染料組分的色差為至少20ΔE*單位。因此，在該實(shí)施方案中，各組分彼此之間(當(dāng)逐個(gè)評(píng)價(jià)，而非混合測(cè)量時(shí))顏色的差異程度對(duì)于視覺(jué)觀察相當(dāng)明顯。然而，由于配合的化合物中染料組分彼此之間的鄰近，著色劑的生成的表觀顏色是兩種顏色的混合。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案提供了高精度的配色(color matching)和穩(wěn)定性，幾乎或完全沒(méi)有色分離(color separation)的問(wèn)題，而色分離可能在僅僅混合兩種或多種彼此之間可能具有不同溶解性或分散性的單獨(dú)的著色劑時(shí)觀察到。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，離子配合的著色劑化合物的無(wú)色反離子組分占整個(gè)著色劑相對(duì)很小的部分。該實(shí)施方案有利，這是因?yàn)橹珓┑拇蟛糠謱?shí)際上對(duì)所觀察到的顏色有貢獻(xiàn)，因而提供了更有效的著色劑，該著色劑在整個(gè)最終組合物中存在的量較少，同時(shí)仍具有所需的顏色效果。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，無(wú)色反離子組分占整個(gè)著色劑化合物的重量的少于約40％。在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，無(wú)色反離子組分占整個(gè)著色劑化合物的重量的少于約20％。在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，無(wú)色反離子組分占整個(gè)看色劑化合物的重量的少于約10％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，離子配合的著色劑化合物基本上不含與著色劑化合物非共價(jià)鍵合的金屬。這特別有利，這是因?yàn)檫@樣的著色組合物避免了使用金屬，特別是重金屬，它們可能從著色劑化合物離解并導(dǎo)致組成擾動(dòng)或不穩(wěn)定，如電荷不平衡，或者引起健康問(wèn)題。
優(yōu)選地，離子配合的著色劑化合物或組合物的水溶性小于100ppm。另外，優(yōu)選離子配合的著色劑化合物或組合物在各種載體溶劑，如酮、醇、酯、乙二醇醚或酯、脂肪族或芳香族烴等中的溶解性小于100ppm。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，除了無(wú)色組分之外，著色劑含有三種或者更多染料的組合。在這樣的系統(tǒng)中，離子染料與第一和第二反離子染料配合。例如，陽(yáng)離子染料可以與第一陰離子染料、第二陰離子染料和陰離子無(wú)色組分配合。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一離子染料在離子染料組分上含有多個(gè)離子官能團(tuán)，以便單個(gè)的離子染料組分能夠與多個(gè)反離子配位。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，顏料中所有的染料彼此之間的色差均為至少約20ΔE*單位?？梢酝ㄟ^(guò)改變總著色組合物中第一反離子染料合第二反離子染料的相對(duì)含量進(jìn)行調(diào)整著色劑的表觀顏色?？梢愿鶕?jù)需要通過(guò)摻入或多或少的無(wú)色反離子，來(lái)進(jìn)行調(diào)整著色組合物的表觀顏色。優(yōu)選地，無(wú)色反離子為有機(jī)反離子。多個(gè)染料反離子的使用特別地提供了高精度的配色，幾乎或完全沒(méi)有色分離的問(wèn)題，而色分離可能在僅僅混合兩種或多種彼此之間可能具有不同溶解性或分散性的單獨(dú)的著色劑時(shí)觀察到。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，離子配合的著色劑化合物不含聚合組分。這樣的化合物特別有利，這是因?yàn)楫?dāng)僅與單體物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，它更容易確保所有離子位置都完全配位。因此，在配位所有離子位置之前，較大的化合物在染料結(jié)合的過(guò)程中具有過(guò)早不溶的趨勢(shì)。在所需的著色劑化合物形成之前，特別是離聚物(ionomer)會(huì)過(guò)早凝聚。聚合組分上存在的未配合的點(diǎn)可以額外地提供對(duì)濕氣不穩(wěn)定的區(qū)域，特別是如果該著色劑的最終用途是用于著色劑通過(guò)例如皮膚接觸暴露給濕氣或環(huán)境濕度中時(shí)，這會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。得到的圖像會(huì)發(fā)粘或者對(duì)水敏感。此外，非聚合的著色劑化合物可能較易被加工、處理、研磨至所需的尺寸和稠度(consistency)并且較易被分散于各種樹(shù)脂或組合物中。而且，不含聚合組分的著色組合物不提供會(huì)不利影響粘合劑預(yù)定平衡的附加Tg。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，著色劑化合物的分子量小于約5000道爾頓。在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，著色劑化合物的分子量小于約3000道爾頓。
優(yōu)選地，該著色劑是具有以預(yù)先選擇的比率配合的含有離子染料、染料反離子和無(wú)色反離子組分的單一化合物，因此各化合物本身會(huì)具有所需比率的組分以達(dá)到所需的表觀顏色。可以理解，可在原位上發(fā)生一些離子交換，或者在一些制備過(guò)程中會(huì)形成一些化合物對(duì)(compound pairs)或組(groups)，從而化合物對(duì)中一種化合物會(huì)含有多個(gè)染料反離子而另一種化合物會(huì)含有多個(gè)無(wú)色反離子，因而結(jié)合在一起的對(duì)表現(xiàn)出所需的表觀顏色。同樣地，也可以以同樣的方式形成三種或多種化合物組，因而這種結(jié)合在一起的組表現(xiàn)出所需的表觀顏色。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，預(yù)期在分子水平上形成一定數(shù)量的這樣的對(duì)或組，該對(duì)或組被認(rèn)為在本文所述的著色劑化合物的范疇之內(nèi)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，可以制備離子配合的染料、染料反離子和無(wú)色反離子的預(yù)定組合以在單一的組合物中以所需的比率離子配合所有組分，而無(wú)需顧及這些組分是否在單一的化合物中彼此配合。在該實(shí)施方案中，優(yōu)選所有的離子組分都是離子配合的，以使組合物中的各化合物不溶于水和不溶于最終的著色組合物的載液中，從而在生產(chǎn)和使用條件下不發(fā)生化合物的彼此分離。這些著色組合物可以與其它成分配制并以本文所述的方式應(yīng)用。
本發(fā)明中所用的陰離子染料可以是如本文中所教導(dǎo)的、任何能與陽(yáng)離子反離子配合的、具有負(fù)電荷的染料。在本發(fā)明的一個(gè)方面，陰離子染料含有多個(gè)帶負(fù)電荷的官能團(tuán)，它們空間分布以使該陰離子染料能夠與多個(gè)陽(yáng)離子反離子配合。優(yōu)選的陰離子染料為含有一個(gè)或者多個(gè)磺酸根、羧基和/或羥鹽基的那些。該陰離子染料的例子包括，但是不限于，酞菁的磺酸鹽、偶氮染料、吡唑啉和蒽醌染料及其它們的混合物。該陰離子染料的其它例子包括酸性茜素紫、酸性黃40、酸性紅4、酸性黃25、酸性紫7、焰紅染料(Phloxine)B、銅酞菁四磺酸四鈉鹽、喹啉黃、酸性黃17、酒石黃、茜素黃CG、活性黑5、曙紅Y、罌紅、酸性紅91、酸性紅51和食用黑1。
本發(fā)明中所用的陽(yáng)離子染料可以是如本文所教導(dǎo)的、任何能夠與陰離子反離子配合的、具有正電荷的染料。在本發(fā)明的一個(gè)方面，陽(yáng)離子染料含有多個(gè)帶正電荷的官能團(tuán)，它們空間分布以使該陽(yáng)離子染料能夠與多個(gè)陰離子反離子配合。本發(fā)明中所用的優(yōu)選陽(yáng)離子染料含有一個(gè)或者多個(gè)李銨基、锍(sulfonium)、磷鎓(phosphonium)和氧鎓(oxonium)基團(tuán)。該陽(yáng)離子染料的例子包括，但是不限于，四唑鎓紫(Tetrazolium Violet)、若丹明B、吲哚因藍(lán)、金胺0及其它們的混合物等。該陽(yáng)離子染料的其它例子選自染料索引堿性紅12、染料索引堿性紅14、染料索引堿性紅28和染料索引堿性紫10、堿性黃1、Alcian藍(lán)(Alcian Blue)-四(甲基吡啶鎓)氯化物、堿性藍(lán)41和堿性紅1。
無(wú)色反離子組分可以是如本文中所教導(dǎo)的、任何能夠與染料離子配合的無(wú)色反離子。優(yōu)選地，無(wú)色反離子為有機(jī)反離子。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，無(wú)色反離子含有多個(gè)可與染料配位的官能團(tuán)，從而多個(gè)染料離子可以與單個(gè)的無(wú)色反離子配合。當(dāng)待配合的染料為陰離子時(shí)，無(wú)色反離子優(yōu)選為陽(yáng)離子化合物，其選自季銨鹽、锍鹽、磷鎓鹽、氧鎓鹽、以及它們與烷基、芳基和烷基/芳基化合物的任何組合。當(dāng)待配合的染料為陽(yáng)離子時(shí)，無(wú)色反離子優(yōu)選為陰離子化合物，其選自磺酸鹽、羧酸鹽、羥基鹽以及它們與烷基、芳基和烷基/芳基化合物的任何組合。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)離子染料進(jìn)行選擇以使最終的著色劑化合物表現(xiàn)出黃色、洋紅色、青色或者黑色。這些顏色是傳統(tǒng)印刷機(jī)使用的四種顏色。通過(guò)使用這四種顏色的公知的組合或混合，幾乎可以得到所有所需的顏色。本發(fā)明提供了一種用于供給這四種顏色各自穩(wěn)定且可再生的著色劑的系統(tǒng)，這對(duì)于本領(lǐng)域顯著有利。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，陰離子染料和無(wú)色反離子組分在彼此配合之前是水溶性的。當(dāng)混合各種組分的水溶液時(shí)，優(yōu)選形成了水不溶性沉淀。任選地，可以配合之前加入水混溶性溶劑(Water miscible solvent)以提高離子組分中地一種或多種的溶解性；特別是在反應(yīng)組合物中反應(yīng)物的濃度很高以將反應(yīng)物溶液的體積減少到可處理的水平上。沉淀后，與陰離子和陽(yáng)離子反應(yīng)物結(jié)合的反離子仍留在溶液中。通過(guò)過(guò)濾分離沉淀并優(yōu)選用較多的水洗滌以去除任何殘留的可溶性反離子。該洗滌過(guò)程可任選地重復(fù)多次。然后干燥該沉淀，其可用作著色劑。優(yōu)選地，本發(fā)明的著色劑不溶于水。水不溶性不但使得易于處理該著色劑，而且在隨后該著色劑的應(yīng)用和使用過(guò)程中，在減少對(duì)各種表面著色的量和/或?qū)駳獾拿舾行苑矫嫣峁┝艘嫣帯?br> 本發(fā)明的著色劑可以用于任何需要賦予顏色的應(yīng)用中。這些用途的例子包括作為材料的一部分向各種表面?zhèn)鬏攬D像和信息、以及作為著色劑將色彩賦予制品和表面，包括諸如工具、玩具、織物和塑料片材的制品，以及諸如墻面、地板和天花板的結(jié)構(gòu)表面。
在優(yōu)選的用途中，以液體或糊狀形式將著色劑提供在媒介中，作為可涂覆的著色組合物用于涂覆于表面上以賦予其顏色，例如作為涂料、墨或涂料組合物。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所顯而易見(jiàn)的，該著色組合物可以被涂覆于任何適當(dāng)?shù)谋砻?，如皮革、織物、紙張、聚合物表面、金屬表面等。著色劑?yōu)選與粘合劑一起提供在均相組合物中或作為懸浮液。優(yōu)選地，將著色劑提供為與粘結(jié)劑緊密結(jié)合，例如以著色劑/粘合劑顆粒如調(diào)色劑顆粒的形式。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的著色劑以乳膠涂料(latex paint)組合物的形式提供。乳膠涂料通常含有顏料、粘合劑、包括水在內(nèi)地液體載體、添加劑(如表面活性劑)。涂料組合物通常是本領(lǐng)域中已知的，并且通過(guò)參照本文中公開(kāi)的內(nèi)容操作者很容易配制本發(fā)明的著色劑。優(yōu)選地，乳膠涂料組合物的粘合劑含有本領(lǐng)域公知的苯乙烯-丁二烯聚合物、乙烯基丙烯酸(酯)類聚合物或者丙烯酸(酯)類聚合物，或者其組合。
本發(fā)明的著色劑特別適合用在復(fù)印和印刷工業(yè)的調(diào)色劑中。更具體而言，本發(fā)明的著色劑適于摻入電子記錄印刷工藝(electrographically printingprocess)(包括電子照相和靜電工藝)用的液體或干調(diào)色劑中。該著色劑易于與所需的調(diào)色劑化學(xué)性質(zhì)相容，并且進(jìn)一步可以獲得能夠表現(xiàn)出優(yōu)越電荷傳輸特性的調(diào)色劑。電子照相印刷工藝?yán)渺o電傳輸將由分散的調(diào)色劑顆粒組成的圖像從一個(gè)表面移至下一個(gè)表面。在該工藝中這些調(diào)色劑顆粒的帶電非常重要。與其它離子染料而非重金屬離子配合的離子染料，表現(xiàn)出不同的電荷和傳輸性能，從而在改善調(diào)色劑傳輸方面提供了機(jī)會(huì)。
當(dāng)用作調(diào)色劑的一部分時(shí)，可以選擇各種適用的調(diào)色劑樹(shù)脂與本發(fā)明的著色劑摻配。典型樹(shù)脂的示例包括聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、乙烯基樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚酯等及它們的混合物?？梢赃x擇任何合適的乙烯基樹(shù)脂，包括均聚物或兩種或多種乙烯基單體的共聚物。這種乙烯基單體單元的典型例子包括苯乙烯；乙烯基萘；烯屬不飽和單烯烴如乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯等；乙烯基酯如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等；烯屬不飽和二烯烴，如丁二烯、異戊二烯等；不飽和單羧酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正辛基酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等；丙烯腈；甲基丙烯腈；乙烯基醚如乙烯基甲基醚、乙烯基異丁基醚、乙烯基乙基醚等；乙烯基酮如乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基異丙基酮等；及它們的混合物。此外，可以選擇各種乙烯基樹(shù)脂與一種或多種其它樹(shù)脂，優(yōu)選其它的乙烯基樹(shù)脂混合作為調(diào)色劑樹(shù)脂，所述其它樹(shù)脂可以確保良好的摩擦電性能和對(duì)物理降解均勻的抵抗力。而且，也可以使用非乙烯基型熱塑性樹(shù)脂，包括樹(shù)脂改性的酚醛樹(shù)脂、油改性環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、纖維素樹(shù)脂、聚醚樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂及它們的混合物。
優(yōu)選地，調(diào)色劑含有分散于液體載體中形成有機(jī)溶膠，然后與其它組分混合形成液體調(diào)色劑組合物的兩親接枝共聚物。典型地，通過(guò)可聚合化合物(例如，單體)的非水性分散聚合，形成分散于低介電烴類溶劑(載液)中的共聚粘合劑顆粒來(lái)合成有機(jī)溶膠。當(dāng)在聚合中形成這些分散的共聚顆粒時(shí)，通過(guò)將由載液溶劑化的空間位阻穩(wěn)定劑(如接枝穩(wěn)定劑)化學(xué)鍵合至分散的核心顆粒上，使這些分散的共聚顆粒相對(duì)于聚集而言立體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種空間位阻穩(wěn)定機(jī)理的具體內(nèi)容在Napper，D.H.的“膠態(tài)分散體的聚合穩(wěn)定(Polymeric Stabilization of Colloidal Dispersions)”，Academic Press，NewYork，N.Y.，1983中有所描述。自身穩(wěn)定的有機(jī)溶膠的合成過(guò)程在“有機(jī)介質(zhì)中的分散聚合(Dispersion Polymerization in Organic Media)”，K.E.J.Barrett，ed.，John WileyNew York，N.Y.，1975中有所描述。
已經(jīng)在低極性、低介電常數(shù)的載體溶劑中采用分散聚合制備出了液體調(diào)色劑組合物，以用于制備在電子照相成像工藝中經(jīng)受快速自定影的相對(duì)低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg＜30℃)的成膜液體調(diào)色劑。例如，參見(jiàn)美國(guó)專利5886067和6103781。還制備了有機(jī)溶膠，以用于制備中等玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg介于30-35℃)的、用于靜電針式打印機(jī)的液體靜電調(diào)色劑。參見(jiàn)，例如美國(guó)專利6255363B1。用于形成有機(jī)溶膠的代表性非水性分散聚合方法是當(dāng)可溶于烴類介質(zhì)中的一種或多種烯屬不飽和單體在預(yù)先形成的、可聚合的溶液聚合物(例如，接枝穩(wěn)定劑或“活性”聚合物)存在下聚合時(shí)，進(jìn)行自由基聚合。參見(jiàn)美國(guó)專利6255363。
一旦形成了有機(jī)溶膠后，可根據(jù)需要摻入一種或多種添加劑。例如，可摻入一種或多種視覺(jué)增強(qiáng)添加劑和/或電荷控制劑。然后該組合物可以經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)混合過(guò)程，如均化、微流化、球磨、微磨機(jī)研磨、高能珠(砂)磨、籃式磨碎或者其它本領(lǐng)域中已知的技術(shù)，以減小分散體中的顆粒尺寸。當(dāng)存在聚集的視覺(jué)增強(qiáng)添加劑顆粒時(shí)，該混合過(guò)程可以使其破碎為初級(jí)顆粒(直徑在0.05-0.5范圍內(nèi))并且可以將分散的共聚物粘合劑部分碎裂成能夠與視覺(jué)增強(qiáng)添加劑的表面結(jié)合的碎片。
根據(jù)該實(shí)施方案，分散的共聚物或者產(chǎn)生于共聚物的碎片接著與視覺(jué)增強(qiáng)添加劑結(jié)合，例如通過(guò)吸附至或者粘附至視覺(jué)增強(qiáng)添加劑的表面，從而形成調(diào)色劑顆粒。結(jié)果得到調(diào)色劑顆粒的空間位阻穩(wěn)定的非水性分散體，該調(diào)色劑顆粒的體均粒徑(用激光衍射測(cè)得)在約0.05至約50.0微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約3至約10微米的范圍內(nèi)，最優(yōu)選為約1.5至約5微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，如果需要，可以在混合之前或后加入一種或多種電荷控制劑。
液體調(diào)色劑組合物的幾種特性對(duì)于提供高質(zhì)量的圖像很重要。調(diào)色劑顆粒尺寸和電荷特征對(duì)于形成具有良好分辨率的高質(zhì)量的圖像尤其重要。進(jìn)一步地，調(diào)色劑顆粒的快速自定影對(duì)于一些液體電子照相印刷應(yīng)用而言是重要的必要條件，例如防止印刷缺陷(如涂污或者后沿拖尾(trailing-edgetailing))以及高速印刷中的不完全傳輸。例如，在表現(xiàn)出低Tg的有機(jī)溶膠調(diào)色劑組合物中，在成像過(guò)程中得到的膜在傳輸條件下可能發(fā)粘并且粘合力差。這會(huì)導(dǎo)致圖像破裂或者在光受器或中間圖像接受器的表面上留下不希望的殘?jiān)?。在配制液體調(diào)色劑組合物中的另一個(gè)重要因素涉及最終接受器上圖像的耐久性和可保存性(archivability)。耐擦性是液體調(diào)色劑顆粒所需的特性，耐擦性是，例如抵抗通過(guò)磨損(abrasion)來(lái)擦除或毀壞該調(diào)色圖像的能力，特別是抵抗來(lái)自通常用來(lái)去除不需要的鉛筆或鋼筆痕跡的天然或合成橡膠擦除器的磨損的能力。
可選擇地，本發(fā)明的著色劑可分散在基質(zhì)中以向由該基質(zhì)形成的制品提供顏色。例如，著色劑可被摻入到聚合物樹(shù)脂組合物中，該聚合樹(shù)脂組合物隨后通過(guò)本領(lǐng)域中已知的加工技術(shù)來(lái)加工形成纖維、片材、或者固體形式。例如，纖維可以通過(guò)凝膠紡絲、電紡絲以及熔融紡絲技術(shù)制造。片材可以通過(guò)擠出和/或壓延工藝等形成。固體形式可以通過(guò)注模、旋轉(zhuǎn)模塑等形成。由于得到的制品內(nèi)存在本發(fā)明的著色劑從而表現(xiàn)出表觀顏色。同樣地，可以向由可選擇的基質(zhì)物質(zhì)制備的制品，如用于形成蠟燭的蠟等提供顏色。
為了便于將著色劑混入最終的基質(zhì)組合物中，優(yōu)選本發(fā)明的著色劑作為色彩預(yù)濃縮組合物(color pre-concentrate composition)提供，該組合物含有與最終含有該著色劑的基質(zhì)物質(zhì)相容的少量著色劑。該色彩預(yù)濃縮組合物優(yōu)選以干燥粉末、液體、成粒的濃縮物形式或者以微珠形式提供。例如，如果最終的基質(zhì)由聚酯形成，則該預(yù)濃縮物優(yōu)選含有聚酯材料。同樣地，如果基質(zhì)由蠟形成，則預(yù)濃縮物優(yōu)選含有蠟物質(zhì)。優(yōu)選地，當(dāng)作為預(yù)濃縮物提供時(shí)，著色劑以約20％至約60％重量的濃度提供。
可選擇地，著色劑可以分散于結(jié)合基質(zhì)如纖維等中，以提供著色的材料。該基質(zhì)的一個(gè)例子是紙張，其含有纖維素纖維以及使纖維結(jié)合在一起的粘合劑體系。本發(fā)明的著色劑可以任選地被分散于基質(zhì)中，從而提供具有表明顏色的制品。
本文中所引用的所有專利、專利文獻(xiàn)以及公開(kāi)出版物引入本文作為參考，就如同單獨(dú)引入一樣。除非另有說(shuō)明，所有的份數(shù)和百分比均以重量計(jì)并且所有的分子量均是重均分子量。上述的詳細(xì)描述只是為了清楚理解而給出的。不應(yīng)理解為非必要的限定。因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的變更也將包括在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明不限于已表示和描述的確切細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種離子配合的著色劑化合物，其包含a)具有表觀顏色特性的離子染料組分；b)具有已知顏色特性的第一染料反離子組分，其與所述離子染料組分的色差為至少約10ΔE*單位；和c)無(wú)色反離子組分；其中所述離子染料組分與所述第一染料反離子組分和無(wú)色反離子組分以預(yù)定比率離子配合，形成表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的著色劑化合物。
2.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述無(wú)色反離子組分占整個(gè)著色劑化合物的重量的少于約40wt％。
3.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述無(wú)色反離子組分占整個(gè)著色劑化合物的重量的少于約20wt％。
4.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述無(wú)色反離子組分占整個(gè)著色劑化合物的重量的少于約10wt％。
5.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述化合物的水溶性低于100ppm。
6.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述化合物基本不含與著色劑化合物非共價(jià)鍵合的金屬。
7.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述化合物的分子量低于約5000道爾頓。
8.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述化合物的分子量低于約3000道爾頓。
9.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述著色劑含有至少三種染料組分，并且該三種染料組分中的每種與另兩種染料組分中的每種的色差為至少約10ΔE*單位。
10.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述著色劑含有至少三種染料組分，并且該三種染料組分中的每種與另兩種染料組分中的每種的色差為至少約20ΔE*單位。
11.權(quán)利要求1所述的離子配合的著色劑化合物，其中所述染料組分含有多個(gè)離子官能團(tuán)。
12.一種離子配合的著色組合物，其包含a)具有表觀顏色特性的離子染料組分；b)具有已知顏色特性的第一染料反離子組分，其與所述離子染料組分的色差為至少約10ΔE*單位；和c)無(wú)色反離子組分；其中所述離子染料組分、第一染料反離子組分和無(wú)色反離子組分以預(yù)定比率離子配合，形成在著色組合物中一起表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的化合物。
13.權(quán)利要求12所述的離子配合的著色組合物，其中所述組合物包含至少三種染料組分，并且該三種染料組分中的每種與另兩種染料組分中的每種的色差為至少約10ΔE*單位。
14.一種制備預(yù)定顏色的離子配合著色劑的方法，其包括a)鑒別具有表觀顏色特性的離子染料組分；b)鑒別與所述離子染料組分的色差為至少約10ΔE*單位的第一染料反離子組分；c)鑒別無(wú)色反離子組分；d)確定離子染料組分、第一染料反離子和無(wú)色反離子的比率，該比率對(duì)獲得離子配合的著色劑化合物所需的預(yù)定顏色是必需的；和e)使用步驟d)中確定的比率，將所述離子染料組分與第一染料反離子和無(wú)色反離子以所述預(yù)定比率配合，形成表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的化合物。
15.權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括鑒別具有已知顏色特性的第二染料反離子組分，其中確定步驟d)進(jìn)一步包括確定離子染料組分、第一染料反離子、無(wú)色反離子和第二染料反離子的比率，該比率對(duì)獲得離子配合的著色劑化合物所需的預(yù)定顏色是必需的；和其中配合步驟e)進(jìn)一步包括將所述離子染料組分、第一染料反離子、無(wú)色反離子和第二染料反離子配合，形成表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的著色劑化合物。
16.一種制備預(yù)定顏色的離子配合的著色組合物的方法，其包括a)鑒別具有表觀顏色特性的離子染料組分；b)鑒別與所述離子染料組分的色差為至少約10ΔE*單位的第一染料反離子組分；c)鑒別無(wú)色反離子組分；d)確定離子染料組分、第一染料反離子和無(wú)色反離子的比率，該比率對(duì)獲得離子配合的著色組合物所需的預(yù)定顏色是必需的；和e)使用步驟d)中確定的比率，將所述離子染料組分、第一染料反離子和無(wú)色反離子以所述預(yù)定比率配合，形成在著色組合物中一起表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的化合物。
17.權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括鑒別具有已知顏色特性的第二染料反離子組分，其中確定步驟d)進(jìn)一步包括確定離子染料組分、第一染料反離子、無(wú)色反離子和第二染料反離子的比率，該比率對(duì)獲得離子配合的著色組合物所需的預(yù)定顏色是必需的；和其中配合步驟e)進(jìn)一步包括將所述離子染料組分、第一染料反離子、無(wú)色反離子和第二染料反離子以所述預(yù)定比率配合，形成在著色組合物中一起表現(xiàn)出預(yù)定顏色的離子配合的化合物。
18.包含權(quán)利要求1所述的著色劑化合物的可涂覆的著色組合物。
19.權(quán)利要求18所述的可涂覆的著色組合物，其中組合物是乳膠涂料。
20.包含權(quán)利要求1所述的著色劑化合物的調(diào)色劑組合物。
21.權(quán)利要求20所述的調(diào)色劑組合物，其中調(diào)色劑包含兩親聚合物。
22.包含權(quán)利要求1所述的著色劑化合物的油墨組合物。
23.包含權(quán)利要求1所述的著色劑化合物的色彩預(yù)濃縮組合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離子配合的著色劑化合物，其包含具有表觀顏色特性的離子染料組分、第一染料反離子組分和無(wú)色反離子組分，所述第一染料反離子具有已知顏色特性，其與離子染料組分的色差為至少約10ΔE
文檔編號(hào)C09B67/00GK1618883SQ20041008253
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者倫納德·J·斯特爾克 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社