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高分子分散剂、色料分散液及油墨组合物

文献发布时间:2023-06-19 09:57:26



技术领域

本发明涉及高分子分散剂、色料分散液以及油墨组合物。

背景技术

在涂料、油墨等的生产中,色料分散是重要的工序。色料分散的好坏会对产品的光泽、着色力、遮盖力等光学性质、粘度、流动性、流平性、流动性等流变学性质造成影响,进一步会对沉降、凝聚物的产生等经时稳定性等造成影响。

因此,提出了用分散剂来覆盖涂料、油墨中含有的色料的技术。例如,在专利文献1中公开了用苯乙烯-丙烯酸类树脂来使颜料粒子分散的喷墨记录用油墨。

专利文献1日本特开2017-002096号公报

专利文献1中记载的分散剂树脂可以使颜料分散,但是,从在使油墨已附着于记录介质时颜料向记录介质的固定性这样的观点出发的研究,未必能说已充分地进行。

发明内容

本发明所涉及的高分子分散剂的一方案为,

一种高分子分散剂,具有第一嵌段和第二嵌段,所述第一嵌段包含来自第一单体的结构单元,该第一单体具有咪唑鎓盐部位和疏水性部位;所述第二嵌段包含来自第二单体的结构单元,该第二单体具有咪唑鎓盐部位和亲水性部位。

在上述高分子分散剂的方案中,

所述第一单体的疏水性部位可以包含羧酸烷基酯基、羧酸环烷基酯基或羧酸芳基酯基。

在上述高分子分散剂的方案中,

所述第一单体可以为由下述通式(I)表示的化合物:

[化1]

(式(I)中,R

在上述高分子分散剂的任一个方案中,

所述第二单体的亲水性部位可以包含低聚氧乙烯基、羧基、磺酸基或磷酸基。

在上述高分子分散剂的任一个方案中,

所述第二单体可以为由下述通式(II)表示的化合物:

[化2]

(式(II)中,L

在上述高分子分散剂的任一个方案中,

还具有第三嵌段,

所述第三嵌段可以包含来自第三单体的结构单元,该第三单体具有阳离子性部位。

在上述高分子分散剂的方案中,

来自所述阳离子性部位的铵、吡啶鎓以及咪唑鎓中的至少一种可以在溶剂中生成。

在上述高分子分散剂的任一个方案中,

所述第一嵌段可以具有分支结构。

在上述高分子分散剂的任一个方案中,

所述第二嵌段可以具有分支结构。

在上述高分子分散剂的任一个方案中,

通过凝胶渗透色谱法来测定的数均分子量(Mn)可以为8000以上且20000以下。

本发明的色料分散液的一方案含有色料、液态介质和上述任一方案的高分子分散剂。

本发明所涉及的油墨组合物的一方案含有上述方案的色料分散液。

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式进行说明。以下说明的实施方式是说明本发明的例子的实施方式。本发明不受以下的实施方式的任何限定,也包括在不变更本发明的主旨的范围内实施的各种变形方式。需要说明的是,以下说明的全部构成不一定是本发明的必需的构成。

在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸和甲基丙烯酸两者,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。

1.高分子分散剂

本发明的一实施方式所涉及的高分子分散剂具有第一嵌段和第二嵌段。该第一嵌段包含来自第一单体的结构单元,该第一单体具有咪唑鎓盐部位和疏水性部位;第二嵌段包含来自第二单体的结构单元,该第二单体具有咪唑鎓盐部位和亲水性部位。

以下,对本实施方式所涉及的高分子分散剂的结构、单体及高分子分散剂的合成方法、分子量、用途等进行说明。

1.1.高分子分散剂的结构

高分子分散剂具有第一嵌段和第二嵌段。

1.1.1.第一嵌段

第一嵌段是与第二嵌段相比更显示对色料的亲和性的部位。第一嵌段包含源自具有咪唑鎓盐部位和疏水性部位的第一单体的结构单元。

作为第一单体中所含的咪唑鎓盐部位,是具有由含有咪唑环的阳离子构成的盐结构的部位,是具有例如单烷基咪唑鎓盐、二烷基咪唑鎓盐、三烷基咪唑鎓盐结构的部位。另外,上述例示的咪唑鎓盐的烷基的碳原子数、取代的位置没有特别限定。另外,可以在咪唑鎓盐部位包含多个咪唑环。

咪唑鎓盐部位的抗衡阴离子也没有特别限定,可以设为氯、溴、碘、四氟化硼、六氟化磷等。

作为第一单体中所含的疏水性部位,是包含烷基、环烷基、芳基等的部位。这些基团可以在第一单体中通过酯键来引入,在该情况下,可以作为酸烷基酯基、酸环烷基酯基、酸芳基酯基等存在。在酯基的酸为羧酸的情况下,可以分别作为羧酸烷基酯基、羧酸环烷基酯基、羧酸芳基酯基等而在第一单体中包含烷基、环烷基、芳基等。

第一单体具有聚合性。通过第一单体进行聚合来形成本实施方式的高分子分散剂的第一嵌段。第一单体的聚合部位例如为碳-碳双键。因此,第一单体可以设为例如(甲基)丙烯酸的衍生物、乙烯基化合物等。例如,第一单体可以设为作为甲基丙烯酸的烷基酯的、在间位的碳上键合有咪唑鎓盐结构的化合物。

从其它方面出发,第一单体可以例示由下述(I)表示的化合物:

[化3]

(式(I)中,R

另外,式(I)中的R

第一单体可以单独使用一种,也可以并用两种以上。第一嵌段是通过第一单体多个相邻地进行聚合而形成的。第一嵌段占据本实施方式的高分子分散剂的嵌段共聚物结构的一部分。沿着高分子分散剂的主链的第一嵌段的长度,以来自第一单体的结构单元的数量计,例如为2以上且1000以下,优选为10以上且800以下,更优选为100以上且500以下。本实施方式的高分子分散剂可以包含多个第一嵌段。

构成本实施方式所涉及的高分子分散剂的全部结构单元中的来自第一单体的结构单元的比例优选为30.0mol%以上且50.0mol%以下,更优选为35.0mol%以上且45.0mol%以下,进一步优选为38.0mol%以上且42.0mol%以下,特别优选为40.0mol%。当来自第一单体的结构单元的比例在上述范围内时,色料分散液的稳定化容易提高,能够有效地抑制色料的沉降。

1.1.2.第二嵌段

第二嵌段是对色料的亲和性与第一嵌段相比较低的部位,对水系介质的亲和性优异。第二嵌段包含源自具有咪唑鎓盐部位和亲水性部位的第二单体的结构单元。

第二单体中所含的咪唑鎓盐部位与上述第一嵌段中所述的相同。

作为第二单体中所含的亲水性部位,为包含低聚氧乙烯基、羧基、磺酸基、磷酸基等的部位。这些基团既可以在第二单体中通过酯键来引入,也可以经由适当的连接基链来引入。

第二单体具有聚合性。通过第二单体进行聚合来形成本实施方式的高分子分散剂的第二嵌段。第二单体的聚合部位例如为碳-碳双键。因此,第二单体可以设为例如(甲基)丙烯酸的衍生物、乙烯基化合物等。例如,第二单体可以设为作为甲基丙烯酸的羧基烷基酯的、在间位的碳上键合有咪唑鎓盐结构的化合物。

从其它方面出发,第二单体可以例示由下述(II)表示的化合物:

[化4]

(式(II)中,L

在式(II)中的L

另外,式(II)中的L

第二单体既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。第二嵌段是通过第二单体多个相邻地进行聚合而形成的。第二嵌段占据本实施方式的高分子分散剂的嵌段共聚物结构的一部分。沿着高分子分散剂的主链的第二嵌段的长度,以来自第二单体的结构单元的数量计,例如为2以上且1000以下,优选为10以上且800以下,更优选为100以上且500以下。本实施方式的高分子分散剂可以包含多个第二嵌段。

构成本实施方式所涉及的高分子分散剂的全部结构单元中的来自第二单体的结构单元的比例优选为30.0mol%以上且70.0mol%以下,更优选为55.0mol%以上且65.0mol%以下,进一步优选为58.0mol%以上且62.0mol%以下,特别优选为60.0mol%。当来自第二单体的结构单元的比例在上述范围内时,色料分散液的稳定化容易提高,能够有效地抑制色料的沉降。

1.1.3.第三嵌段

本实施方式所涉及的高分子分散剂可以除了上述第一嵌段和第二嵌段以外还具有第三嵌段。

当高分子分散剂具有第三嵌段时,在将高分子分散剂应用于油墨组合物的情况下,可以提高干燥后的再分散性。认为这是由于,通过第三嵌段的阳离子性基团的作用而能够解开已凝聚的色料粒子的凝聚。另外,当高分子分散剂具有第三嵌段时,在将高分子分散剂应用于色料分散液的情况下,能够将色料分散液的粘度抑制得较低。而且,当高分子分散剂具有第三嵌段时,在应用于油墨组合物的情况下,能够抑制渗色,能够实现显色性良好的油墨组合物。例如,在升华转印型的油墨组合物中应用了高分子分散剂的情况下,如果存在阳离子性部位,则与麻、棉这样的由蛋白质构成的纤维的亲和性变高,在印刷后也可抑制染料或颜料出现在表面,可抑制由再转印引起的渗出(渗色)。

第三嵌段包含来自第三单体的结构单元,该第三单体具有阳离子性部位。

作为第三单体中所含的阳离子性部位,可列举出在溶剂中生成铵、吡啶鎓及咪唑鎓中的至少一种的部位。因此,在第三单体中包含胺、吡啶、咪唑等结构。

第三单体具有聚合性。通过第三单体进行聚合而形成本实施方式的高分子分散剂的第三嵌段。第三单体的聚合部位例如为碳-碳双键。因此,第三单体例如能够设为具有乙烯基的化合物、(甲基)丙烯酸的衍生物。作为第三单体,能够例示丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-苄基丙烯酰胺等。

在使用第三单体的情况下,既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。第三嵌段是通过第三单体多个相邻地进行聚合而形成的。在包含第三嵌段的情况下,该第三嵌段占据本实施方式的高分子分散剂的嵌段共聚物结构的一部分。沿着高分子分散剂的主链的第三链段的长度,以来自第三单体的结构单元的数量计,例如为2以上且1000以下,优选为10以上且800以下,更优选为100以上且500以下。本实施方式的高分子分散剂可以包含多个第三嵌段。

在使用第三单体的情况下,构成本实施方式所涉及的高分子分散剂的全部结构单元中的来自第三单体的结构单元的比例优选为5.0mol%以上且20.0mol%以下,更优选为5.0mol%以上且10.0mol%以下,进一步优选为7.0mol%以上且10.0mol%以下,特别优选为8.0mol%。当来自第三单体的结构单元的比例在上述范围内时,能够进一步降低制成色料分散液时的粘性,进一步提高油墨组合物中的再分散性。

1.1.4.单体的合成

第一单体和第二单体既可以使用市售品,也可以通过一般的有机合成的方法来合成。

1.2.高分子分散剂的合成

本实施方式所涉及的高分子分散剂能够通过如下来合成:使第一单体聚合而构成的疏水性较高的第一嵌段与第二单体聚合而构成的亲水性较高的第二嵌段结合。

嵌段共聚物的合成方法没有特别限制,能够使用各种方法,但优选通过活性自由基聚合法来进行合成。

通过活性自由基聚合法而得到的嵌段共聚物与通常的嵌段共聚物相比,第一嵌段和第二嵌段被明确地区分,容易表现出各嵌段(链段)的特性。

由此,能够使所得到的高分子分散剂对色料的附着性以及对水系介质的亲和性更优异,能够使在使色料分散于水系介质的情况下的该色料的分散稳定性以及含有该色料的分散液的保存稳定性更优异。

1.3.数均分子量和分散比

本实施方式所涉及的高分子分散剂的数均分子量(Mn)的下限优选为8000,更优选为9000,特别优选为10000。另外,本实施方式所涉及的高分子分散剂的数均分子量(Mn)的上限优选为20000,更优选为18000,特别优选为16000。当高分子分散剂的数均分子量(Mn)在上述范围内时,能够使在使色料分散于水系介质的情况下的该色料的分散稳定性以及含有该色料的分散液的保存稳定性更优异。另外,在将本实施方式所涉及的高分子分散剂用于后述的油墨组合物的情况下,能够使基于喷墨法的喷出稳定性更优异。需要说明的是,高分子分散剂的数均分子量(Mn)是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定的聚苯乙烯换算的数均分子量。

另外,本实施方式所涉及的高分子分散剂的重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)、所谓的分散比优选为1.1~2.0,更优选为1.1~1.8,进一步优选为1.1~1.5。一般认为,分散比的值意味着分子量分布的宽度,该值越接近1则表示分子量分布越窄。通过使本实施方式所涉及的高分子分散剂具有上述范围内的分子量分布的宽度,能够使在使色料分散于水系介质的情况下的该色料的分散稳定性以及含有该色料的分散液的保存稳定性更优异。

1.4.用途

本实施方式所涉及的高分子分散剂能够作为用于使无机粒子、有机粒子等固体粒子分散于水系介质中的分散剂来使用。作为无机粒子,没有特别限定,可列举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝等无机氧化物粒子。作为有机粒子,除了颜料、染料等色料之外,还可举出表面为疏水性的有机粒子。其中,由于能够抑制由添加高分子分散剂所引起的高粘度化或凝胶化,因此特别优选作为水性喷墨用油墨中使用的颜料、染料等色料的分散剂来使用。

1.5.作用效果

本实施方式的高分子分散剂的第一嵌段和第二嵌段所具有的功能在分子内被浓缩,因此亲水性和疏水性的功能被放大。即,高分子分散剂不是将第一单体和第二单体无规配置的分子链,而成为嵌段结构。因此,来自第一单体的疏水性通过第一单体相邻而增强,来自第二单体的亲水性通过第二单体相邻而增强。作为其结果,与色料的相互作用变强,分散稳定化,能够减少凝聚或沉降。

另外,本实施方式的高分子分散剂与以往的树脂分散剂相比,能够以更少量的使用来获得上述效果,因此即使使用充分地得到色料的分散的量,也能够将色料分散液的粘度抑制得较低。此外,本实施方式的高分子分散剂在用于色料分散液的情况下,因其分子结构而具有不会过度提高色料分散液的粘度的效果。

另外,本实施方式的高分子分散剂在第一嵌段和第二嵌段这两者中具有咪唑鎓盐部位。因此,能够制造对记录介质摩擦坚牢性高的油墨组合物。该效果在记录介质含有纤维素纤维的情况下会变得更显著。

2.色料分散液

接着,对本发明的一实施方式所涉及的色料分散液进行说明。

本实施方式所涉及的色料分散液含有色料、水系介质和上述的高分子分散剂。本实施方式所涉及的色料分散液含有上述的高分子分散剂,因此色料的分散稳定性和保存稳定性优异,并且能够抑制高粘度化。

需要说明的是,在本说明书中,色料分散液是指在分散介质中分散有色料的液体,例如是包含在后述的油墨组合物的制造中使用的油墨的原液等的概念。

<色料>

作为色料,例如可列举出各种颜料、各种分散染料等。这样的色料通常疏水性高,在应用了上述的高分子分散剂时,与高分子分散剂的第一嵌段的密合性优异。因此,能够发挥上述那样的效果。

作为上述颜料,例如可列举出:炭黑等黑色颜料;C.I.颜料蓝1、2、3、15:3、15:4、15:34、16、22、60、C.I.还原蓝4、60等青色系颜料;C.I.颜料红5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、168、184、202、C.I.颜料紫19等品红色系颜料;C.I.颜料黄1、2、3、12、13、14C、16、17、73、74,75、83、93、95、97、98、109、110、114、128、129、138、150、151、154、155、180、185等黄色系颜料;C.I.颜料橙36、43等橙色系颜料;C.I.颜料绿7、36等绿色系颜料等。

作为上述分散染料,例如可列举出:C.I.分散黄3、7、8、23、39、51、54、60、71、86;C.I.分散橙1、1:1、5、20、25、25:1、33、56、76;C.I.分散棕2;C.I.分散红11、50、53、55、55:1、59、60、65、70、75、93、146、158、190、190:1、207、239、240;C.I.还原红41;C.I.分散紫8、17、23、27、28、29、36、57;C.I.分散蓝19、26、26:1、35、55、56、58、64、64:1、72、72:1、81、81:1、91、95、108、131、141、145、359;C.I.溶剂蓝36、63、105、111等。

需要说明的是,本实施方式所涉及的色料分散液可以包含多种色料。

本实施方式所涉及的色料分散液中的色料的含量的下限优选为0.2质量%,更优选为0.3质量%,特别优选为0.5质量%。另外,本实施方式所涉及的色料分散液中的色料的含量的上限优选为30质量%,更优选为25质量%,特别优选为20质量%。

当色料的含量在上述范围内时,能够得到更优异的显色性,并且色料分散液中的色料的分散稳定性和色料分散液的保存稳定性进一步提高。另外,在使用该色料分散液来制造了喷墨用油墨的情况下,能够得到特别优异的喷出稳定性。

<高分子分散剂>

本实施方式所涉及的色料分散液含有上述的高分子分散剂。由此,能够得到上述的效果。需要说明的是,本实施方式所涉及的色料分散液可以含有多种高分子分散剂。

本实施方式所涉及的色料分散液中的高分子分散剂的含量的下限优选为0.2质量%,更优选为0.3质量%,特别优选为0.4质量%。另外,本实施方式所涉及的色料分散液中的高分子分散剂的含量的上限优选为30质量%,更优选为20质量%,特别优选为15质量%。

当本实施方式所涉及的色料分散液中的高分子分散剂的含量在上述范围内时,色料分散液中的色料的分散稳定性和色料分散液的保存稳定性进一步提高。另外,在将该色料分散液应用于后述的油墨组合物的情况下,能够使基于喷墨法的喷出稳定性更优异。

在将本实施方式所涉及的色料分散液中的色料的含量设为XD[质量%]、高分子分散剂的含量设为XB[质量%]时,XB/XD的下限优选为0.3,更优选为0.5,特别优选为0.6。另外,XB/XD的上限优选为2.0,更优选为1.5,特别优选为1.2。

通过满足这样的关系,从而色料的分散稳定性和色料分散液的保存稳定性进一步提高。另外,在将色料分散液应用于后述的油墨组合物的情况下,能够使基于喷墨法的喷出稳定性更优异。

<水系介质>

本实施方式所涉及的色料分散液含有水系介质。作为水系介质,可列举出水、水与亲水性溶剂的混合介质。亲水性溶剂是指25℃时相对于水的溶解度为10g/100g水以上的溶剂。

本实施方式所涉及的色料分散液中的水的含量的下限没有特别限定,优选为30质量%,更优选为35质量%,特别优选为40质量%。另外,本实施方式所涉及的色料分散液中的水的含量的上限没有特别限定,优选为85质量%,更优选为80质量%,特别优选为75质量%。由此,能够更可靠地将色料分散液的粘度调节为适当的值。

另外,本实施方式所涉及的色料分散液含有亲水性溶剂作为除水以外的溶剂,由此能够适当地调节色料分散液的粘度。另外,能够提高色料分散液的保湿性。其结果是,在将色料分散液应用于油墨组合物、特别是喷墨用油墨组合物的情况下,能够更稳定地进行基于喷墨法的液滴喷出。

亲水性溶剂在室温(25℃)时为单体且呈液状,其标准沸点的下限优选为180℃,更优选为185℃,特别优选为190℃。另外,亲水性溶剂的标准沸点的上限优选为320℃,更优选为310℃,特别优选为300℃。

作为这样的亲水性溶剂,可列举出例如甘油、丙二醇、2-吡咯烷酮等。通过含有这些亲水性溶剂,能够利用优异的保湿能力来使蒸发速度变得缓慢,在应用了本实施方式所涉及的色料分散液的油墨组合物中,能够进行更稳定的液滴喷出。需要说明的是,本实施方式所涉及的色料分散液可以含有多种溶剂作为亲水性溶剂。

本实施方式所涉及的色料分散液中的亲水性溶剂的含量的下限优选为0质量%,更优选为10质量%,特别优选为15质量%。另外,本实施方式所涉及的色料分散液中的亲水性溶剂的含量的上限优选为45质量%,更优选为43质量%,特别优选为40质量%。由此,可更显著地发挥上述的含有亲水性溶剂所带来的效果。

<表面活性剂>

本实施方式所涉及的色料分散液可以含有表面活性剂。由此,能够使色料分散液或应用了该色料分散液的油墨组合物对记录介质的润湿性更合适。其结果是,例如能够使使用该油墨组合物来形成的图像的画质更良好。

作为这样的表面活性剂,能够使用例如阴离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂等各种表面活性剂。更具体而言,作为这样的表面活性剂,可列举出乙炔系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、氟系表面活性剂等。

当本实施方式所涉及的色料分散液含有有机硅系表面活性剂时,能够使色料分散液或应用了该色料分散液的油墨组合物对记录介质的润湿性更合适,可更显著地发挥上述的效果。

在本实施方式所涉及的色料分散液含有有机硅系表面活性剂的情况下,有机硅系表面活性剂的含量的下限相对于色料的100质量份而优选为5.0质量份、更优选为7.0质量份、特别优选为10质量份。另外,有机硅系表面活性剂的含量的上限相对于色料的100质量份而优选为150质量份、更优选为140质量份、特别优选为70质量份。由此,可更显著地发挥上述的含有有机硅系表面活性剂所带来的效果。

作为市售的有机硅系表面活性剂,例如可列举出:BYK-306、BYK-307、BYK-333、BYK-337、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-349、BYK-378(以上为商品名,毕克化学日本公司制);KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-640、KF-642、KF-643、KF-945、KF-6020、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017(以上为商品名、信越化学公司制)等。

<其它成分>

本实施方式所涉及的色料分散液可以含有除上述的成分以外的成分。作为其它成分,例如可列举出:除上述高分子分散剂以外的分散剂、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚,1,2-己二醇、1,2-戊二醇、1,2-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇等渗透剂、pH调节剂、乙二胺四乙酸盐(EDTA)等螯合剂、防腐剂/防霉剂、防锈剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、氧吸收剂、助溶剂、脲类等。作为防腐剂/防霉剂,可以优选使用例如在分子内具有异噻唑啉环结构的化合物。

本实施方式所涉及的色料分散液在25℃时的粘度的下限优选为2mPa·s,更优选为3mPa·s,特别优选为4mPa·s。另外,本实施方式所涉及的色料分散液在25℃时的粘度的上限优选为30mPa·s,更优选为20mPa·s,特别优选为15mPa·s。由此,能够使色料分散液的流动性适度地优异。另外,在应用了本实施方式所涉及的色料分散液的油墨组合物中,易于将基于喷墨法的喷出稳定性调节为良好。

需要说明的是,粘度可以通过在25℃时使用粘弹性试验机(例如,Pysica公司制、MCR-300)来读取剪切速度(Shear Rate)为10[s

3.油墨组合物

接着,对本发明的一实施方式所涉及的油墨组合物进行说明。

本实施方式所涉及的油墨组合物含有上述的色料分散液。由此,能够提供色料的分散稳定性和保存稳定性优异、并且抑制了高粘度化或凝胶化的油墨组合物。

需要说明的是,本实施方式所涉及的油墨组合物可以是将上述的色料分散液直接作为油墨组合物而成的油墨组合物,也可以是在上述的色料分散液中加入稀释溶剂等其他成分而制备的油墨组合物,也可以是通过将上述的色料分散液混合两种以上而制备的油墨组合物。

本实施方式所涉及的油墨组合物为水性油墨组合物,特别优选为水性喷墨用油墨组合物。

在本实施方式所涉及的油墨组合物中,色料的分散稳定性、保存稳定性优异,因此即使在进行了长期保存的情况等下,也能够有效地防止色料的非本意的凝聚、沉降等。其结果是,即使在利用喷墨法而进行了喷出的情况下,也不易产生喷出不良等。因此,在将本发明应用于喷墨用油墨组合物的情况下,可更显著地发挥本发明的效果。需要说明的是,本实施方式所涉及的油墨组合物可以含有多种高分子分散剂。

本实施方式所涉及的油墨组合物中的高分子分散剂的含量的下限优选为0.1质量%,更优选为0.2质量%,特别优选为0.4质量%。另外,高分子分散剂的含量上限优选为30质量%,更优选为18质量%,特别优选为10质量%。当高分子分散剂的含量在上述范围内时,油墨组合物中的色料的分散稳定性和油墨组合物的保存稳定性进一步提高。另外,在将该油墨组合物用作喷墨用油墨的情况下,能够得到特别优异的喷出稳定性。

本实施方式所涉及的油墨组合物中的色料的含量的下限优选为0.1质量%,更优选为0.3质量%,特别优选为0.5质量%。另外,色料的含量的上限优选为30质量%,更优选为15质量%,特别优选为8.0质量%。当色料的含量在上述范围内时,可得到更优异的显色性,并且油墨组合物中的色料的分散稳定性和油墨的保存稳定性进一步提高。另外,在将该油墨组合物用作喷墨用油墨组合物的情况下,能够得到特别优异的喷出稳定性。

在将油墨组合物中的色料的含量设为XD[质量%]、高分子分散剂的含量设为XB[质量%]时,优选满足0.3≤XB/XD≤2.0的关系,更优选满足0.5≤XB/XD≤1.5的关系,进一步优选满足0.6≤XB/XD≤1.2的关系。通过满足这样的关系,色料的分散稳定性和油墨组合物的保存稳定性进一步提高。另外,在将该油墨组合物用作喷墨用油墨的情况下,能够得到特别优异的喷出稳定性。

<水系介质>

本实施方式所涉及的油墨组合物含有水系介质。作为水系介质,可列举出水、水与亲水性溶剂的混合介质。亲水性溶剂可以优选使用作为色料分散液的构成成分而已说明的物质。

本实施方式所涉及的油墨组合物中的水的含量的下限没有特别限定,优选为40质量%,更优选为45质量%,特别优选为50质量%。另外,水的含量的上限没有特别限定,优选为85质量%,更优选为80质量%,特别优选为75质量%。由此,能够将油墨组合物的粘度更可靠地调节为合适的值。另外,在将该油墨组合物用作喷墨用油墨组合物的情况下,能够得到特别优异的喷出稳定性。

本实施方式所涉及的油墨组合物中的亲水性溶剂的含量的下限优选为0质量%,更优选为10质量%,特别优选为15质量%。另外,亲水性溶剂的含量的上限优选为45质量%,更优选为43质量%,特别优选为40质量%。由此,可更显著地发挥上述的含有亲水性溶剂所带来的效果。

<表面活性剂>

本实施方式所涉及的油墨组合物可以含有表面活性剂。由此,能够使油墨组合物对记录介质的润湿性更合适。其结果是,例如能够使使用该油墨组合物来形成的图像的画质更良好。

作为表面活性剂,能够优选使用作为色料分散液的构成成分而已说明的表面活性剂。由此,能够得到与上述同样的效果。

在本实施方式所涉及的油墨组合物含有有机硅系表面活性剂的情况下,油墨组合物中的有机硅系表面活性剂的含量的下限相对于色料的100质量份而优选为5.0质量份、更优选为7.0质量份、特别优选为10质量份。另外,油墨组合物中的有机硅系表面活性剂的含量的上限相对于色料的100质量份而优选为150质量份、更优选为140质量份、特别优选为70质量份。由此,可更显著地发挥上述的含有有机硅系表面活性剂所带来的效果。

<其它成分>

本实施方式所涉及的油墨组合物可以含有除上述的成分以外的成分。作为其它成分,可以优选使用例如作为色料分散液的构成成分而已说明的成分。

本实施方式所涉及的油墨组合物在25℃时的表面张力的下限优选为20mN/m,更优选为21mN/m,特别优选为23mN/m。另外,表面张力的上限优选为50mN/m,更优选为40mN/m,特别优选为30mN/m。由此,更不易产生液滴喷出头的喷嘴的堵塞等,油墨组合物的喷出稳定性进一步提高。另外,即使在产生了喷嘴的堵塞的情况下,也能够使通过对喷嘴盖帽(压盖)而产生的恢复性更优异。

需要说明的是,作为表面张力,可以采用通过威廉米氏(Wilhelmy)法来测定出的值。表面张力的测定能够使用表面张力计(例如协和界面科学公司制、CBVP-7等)。

本实施方式所涉及的油墨组合物在25℃时的粘度的下限优选为2mPa·s,更优选为3mPa·s,特别优选为4mPa·s。另外,粘度的上限优选为10mPa·s,更优选为8mPa·s,特别优选为6mPa·s。由此,能够使油墨组合物的流动性适度地优异。另外,在将本实施方式所涉及的油墨组合物用作喷墨用油墨组合物的情况下,能够得到特别优异的喷出稳定性。

本实施方式所涉及的油墨组合物通常在收纳于盒、袋、罐等容器的状态下应用于各种记录装置例如基于喷墨法的记录装置等。

以上,对本发明的优选的实施方式进行了说明,但本发明并非限定于这些实施方式。

例如,在上述的实施方式中,针对将上述的色料分散液用作油墨组合物或其原液的情况为中心进行了说明,但上述的色料分散液的用途并不限定于这些,例如也可以作为涂料使用。

4.实施例

以下,通过实施例来进一步具体地说明本发明,但本发明并不限定于这些例子。以下,只要没有特别记载,“%”均为质量基准。

4.1.单体的合成

单体的起始原料以2-(溴甲基)丙烯酸乙酯作为起始原料进行。通过使其与1-甲基咪唑反应而得到引入了咪唑鎓盐的丙烯酸乙酯衍生物。将该丙烯酸乙酯衍生物用酸进行水解,用亚硫酰氯进行处理,由此得到酰氯。使该酰氯与具有羟基的例如1-丁醇、羟乙基磺酸反应,由此分别得到疏水性的第一单体、亲水性的第二单体。

4.2.实施例1~9的实验步骤

将第一单体、2-{[(羧基甲基)硫烷基硫代羰基]硫烷基]丙酸(CSPA)、偶氮二异丁腈(AIBN)按以摩尔比计为300:3:2的方式溶解于甲苯,进行3次冷冻脱气,然后在75℃搅拌6小时。使反应溶液在甲醇中沉淀,对所得到的固体进行真空干燥。接着,将所得到的聚合物、第二单体、AIBN以单体的摩尔比为1:1以及第二单体与AIBN的摩尔比为100:1的方式加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP),进行3次冷冻脱气,在75℃加热6小时。将所得到的反应溶液用THF稀释,在己烷中沉淀。除去上清液,进行真空干燥。各例的第一单体和第二单体示于表1。

4.3.实施例10~18的实验步骤

对于实施例10~18,使用利用了有机碲的活性聚合的合成方法。由直链状的第一单体构成的链段通过使用了有机碲的活性自由基聚合而得到。以该链段为引发剂进行第二单体的分支部分合成。进行由第二单体构成的链段的合成,该第二单体将通过使第一单体聚合而得到的聚合物作为链转移剂进行分支。向该直链型均聚物中加入第二单体(1mol)、支化剂“CH

4.4.实施例19~27的实验步骤

将第一单体、CSPA、AIBN以摩尔比成为300:3:2的方式溶解于甲苯,进行3次冷冻脱气,然后在75℃搅拌6小时。使反应溶液在甲醇中沉淀,对所得到的固体进行真空干燥。接着,将所得到的聚合物、第二单体、AIBN以单体的摩尔比成为1:1以及第二单体与AIBN的摩尔比成为100:1的方式加入到NMP中,进行3次冷冻脱气,在75℃加热6小时。将所得到的反应溶液用THF稀释,在己烷中沉淀。除去上清液,进行真空干燥。再将该聚合物与第三单体、AIBN以第一单体、第二单体、第三单体的摩尔比成为2:1:1的方式并且以第三单体与AIBN的摩尔比成为100:1的方式加入到NMP中,进行3次冷冻脱气,在75℃加热6小时。将所得到的反应溶液用THF稀释,在己烷中沉淀。除去上清液,进行真空干燥。将该聚合物和相对于第三单体而为1.3倍的碘甲烷加入到THF中,在60℃加热20小时,进行搅拌。将反应溶液在己烷中沉淀,进行真空干燥。各例的第一单体、第二单体和第三单体示于表2。

4.5.比较例1

作为高分子分散剂,除使用了日油株式会社制“MS-10B”苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚物以外,均与其它例子相同。数均分子量为197000。

表1、表2中的简写符号为如下所述:

P.B.15:3;C.I.颜料蓝15:3

OBu:丁氧基

OPh:苯氧基

CH:环己烷

SO

EO:氧乙烯

COO:羧酸

4VP:4-乙烯基吡啶

BYK-348:毕克化学日本株式会社制、有机硅系表面活性剂

需要说明的是,在实施例10~27中,基于第二单体的第二嵌段为分支结构。

4.6.色料分散液的制备

针对各例的高分子分散剂,向脱泡搅拌机用的杯中加入表1、表2所示的成分及氧化锆珠,搅拌10次,然后使用过滤器将珠分离,由此得到色料分散液。

4.7.评价方法

对各例的色料分散液进行以下的试验。

4.7.1.粒度分布及其变化

对于上述得到的刚制造后的色料分散液,求出分散体的平均粒径(D50)。然后,对于在60℃的环境下放置5天的色料分散液,求出分散体的平均粒径(D50),求出平均粒径的增加率。按照以下的评价基准进行评价,将结果记载于表1、表2。

<粒度分布>

A:D50为100nm以下

B:D50超过100nm且为300nm以下

C:D50超过300nm

<粒度分布的变化>

A:D50的增加小于10%

B:D50的增加为10%以上且小于30%

C:D50的增加为30%以上

4.7.2.连续喷出稳定性

将上述各实施例和比较例的油墨分别填充到规定的油墨收容容器中,在60℃的环境下放置5天。然后,将该收容容器安装于记录装置PX-H6000(精工爱普生公司制),喷出喷墨油墨,调查向作为中间转印介质的TRANSJET dssic(Cham Paper公司制)以100个喷嘴进行了100000发连续喷出时的喷嘴堵塞的个数,按照以下的基准进行评价。可以说,喷嘴堵塞的数量越少,喷出稳定性越优异。另外,记录装置(打印机)的动作环境为40℃、20RH%。

按照以下的评价基准进行评价,将结果记载于表1、表2。

A:在以100个喷嘴进行100000发连续喷出时无堵塞

B:在以100个喷嘴进行100000发连续喷出时堵塞10个以内

C:在以100个喷嘴进行100000发连续喷出时堵塞超过10个

4.7.3.粘性

对于上述各实施例和比较例的刚制造后的油墨,分别使用粘弹性试验机(Pysica公司制、MCR-300),求出在25℃的环境下剪切速度10[s

按照以下的评价基准进行评价,将结果记载于表1、表2。

A:剪切速度10(1/s)时的粘度为5±mPa·s

B:剪切速度10(1/s)时的粘度超过5mPa·s且为10mPa·s以下

C:剪切速度10(1/s)时的粘度超过10mPa·s

4.7.4.摩擦坚牢性试验

作为油墨对摩擦的坚牢性(颜料的固定性)的指标,依照JISL0849(针对摩擦的染色坚牢性试验方法),并使用摩擦试验机2型(学振式试验机)来进行摩擦坚牢性试验。具体而言,首先,将下述的记录介质1至记录介质4裁断成A4尺寸,利用双面胶带粘贴于优质纸(北越纪州制纸公司制)。若在使用纸类等作为记录介质的喷墨打印机中使用布帛,则存在引起输送不良的可能性,这是为此的应对。需要说明的是,记录介质1和记录介质2含有纤维素,记录介质3和记录介质4不含有纤维素。

记录介质1:棉布帛(北越纪州制纸公司制)

记录介质2:麻面料(Takemi Cloth CO.LTD制)

记录介质3:聚酯面料(COSMO TEXTILE CO.LTD)

记录介质4:丝绸手帕(Abasa CO.LTD)

接着,在与耐按压试验相同的条件下对各记录介质进行满版印刷。其后,剥离优质纸及双面胶带,在145℃实施10分钟的加热,制成试样。使用该试样来进行摩擦坚牢性试验,并按照以下的基准来进行评价,将结果示于表1及表2中。

A:4-5级至5级。

B:2-3级至4级。

C:1-2级

4.8.评价结果

各实施例的色料分散液维持低粘度,且呈现非常良好的保存稳定性,而该色料分散液是一种具有第一嵌段和第二嵌段的高分子分散剂,其中,第一嵌段包含来自第一单体的结构单元,该第一单体具有咪唑鎓盐部位和疏水性部位;第二嵌段包含来自第二单体的结构单元,该第二单体具有咪唑鎓盐部位和亲水性部位。

本发明并不限定于上述的实施方式,能够进行各种变形。例如,本发明包括与在实施方式中已说明的构成实质上相同的构成(例如功能、方法以及结果相同的构成或者目的以及效果相同的构成)。另外,本发明包括对在实施方式中已说明的构成的非本质部分进行替换后的构成。另外,本发明包括能够起到与在实施方式中已说明的构成相同的作用效果的构成或能够达到相同目的的构成。另外,本发明包括在实施方式中已说明的构成中附加了公知技术的构成。

相关技术
  • 高分子分散剂、色料分散液及油墨组合物
  • 电极涂覆液用分散剂、含有该电极涂覆液用分散剂的电极涂覆液组合物、使用该电极涂覆液组合物制成的蓄电装置用电极以及具有该电极的蓄电装置
技术分类

06120112368429