[发明专利]炭黑水性分散体及其制造方法有效

专利信息
申请号: 200680021888.0 申请日: 2006-05-26
公开(公告)号: CN101198658A 公开(公告)日: 2008-06-11
发明(设计)人: 户田繁美;关山宁 申请(专利权)人: 东海碳素株式会社
主分类号: C09C1/56 分类号: C09C1/56;C09C3/00;C09D17/00
代理公司: 隆天国际知识产权代理有限公司 代理人: 高龙鑫
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 炭黑 水性 散体 及其 制造 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及可适用于具有包括用于喷墨印刷机等用途的水性黑色油墨等的炭黑水性分散体及其制造方法。

背景技术

炭黑是疏水性的,对水的润湿性低,在水中极难以高浓度稳定分散。这是由于炭黑表面存在的与水分子亲和性高的官能团,例如羧基或羟基等的含有亲水性的氢的官能团极少所致。因此,通过对炭黑进行氧化处理、在其表面上生成亲水性官能团,以改善炭黑在水中的分散性能,该工作从以往以来一直在进行尝试。

例如,专利文献1(日本公开特许48-018186号公报)公开了用次卤酸盐的水溶液对炭黑进行氧化处理的方法,另外,专利文献2(日本公开特许57-159856号公报)公开了用低温氧等离子体对炭黑进行氧化处理的方法。

也有对实施过轻氧化处理的炭黑,使用偶合剂或表面活性剂等谋求提高在水中的分散性的水性油墨的制造方法(例如,日本公开特许04-189877号公报),但是,由于温度变化及经时变化而使表面活性剂等发生氧化或分解而引起变质,因而,难以长期稳定地保持分散性能。

另外,专利文献4(日本公开特许08-003498号公报)公开了一种水性颜料油墨制造方法,该水性颜料油墨含有水与炭黑,其是一种该炭黑具有1.5mmol/g以上的表面活性氢含量并含有水与炭黑的水性颜料油墨的制造方法,其中,其具有:(a)制得酸性炭黑的工序;(b)该酸性炭黑在水中用次卤酸盐进一步氧化的工序。专利文献5(日本公开特许08-319444号公报)公开了一种水性颜料油墨的制造方法,其中,其具有:使吸油量100ml/100g以下的炭黑在水性介质中微分散的工序;以及,采用次卤酸盐氧化该炭黑的工序。

上述专利文献4及专利文献5中,通过氧化炭黑使表面含有大量作为亲水性官能团的活性氢,得到水分散性良好,长期的分散稳定性优良的水性颜料油墨。

然而,为了使炭黑在水中分散后保持稳定的分散状态,在炭黑粒子表面与水分子的接触界面上存在的亲水性官能团的量具有大的作用,因此,仅通过每单位重量的炭黑的官能团的量,难以准确判断分散性的好坏。另外,在作为边提高分散性边对炭黑进行表面处理的方法的把炭黑在水中用玻璃珠进行微粉碎后用次卤酸盐进行氧化的方法中,在水中玻璃珠由于浮力而降低了粉碎效果,故难以进一步形成活性点,难以在炭黑表面形成均匀的官能团。

专利文献6(日本公开特许11-148027号公报)提供一种易水分散性炭黑,该炭黑是通过氧化处理改性的炭黑,其特征在于,表面存在的含氢官能团中的羧基与羟基的总量,为每单位表面积3μeq/m2以上。

另外,专利文献7(日本公开特许09-286938号公报)提供一种水性颜料油墨,其是,用次卤酸及/或其盐对炭黑进行氧化,在该氧化炭黑表面存在的酸性基团中有至少一部分与胺化合物结合而形成铵盐。

但是,使用的胺化合物是氨、碳原子数1~3的烷基取代的挥发性胺、由烷醇基取代的烷醇胺或烷基烷醇胺等,而氨以外的化合物的解离度非常小,因而,与酸性基中的氢的置换反应难以发生。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术中的问题点而提出的,目的是提供一种在水性介质中的分散性能优良的,可适用于具有包括用于喷墨印刷机等用途的水性黑色油墨等的炭黑水性分散体及其制造方法。

即,本发明的炭黑水性分散体,其特征在于,是由炭黑颜料在水性介质中分散而制成,该炭黑颜料为用碱性氨基酸中和液相氧化处理炭黑后生成的酸性基团而使酸性基团的氢的一部分或全部被碱性氨基酸碱所取代的炭黑颜料。

另外,该炭黑水性分散体的制造方法,其特征在于,液相氧化处理炭黑,接下来,除去淤浆中的还原性盐,然后,用碱性氨基酸中和,使酸性基团的氢的一部分或全部被碱性氨基酸碱取代,制成碱性氨基酸盐化合物,然后,进行精制。

具体实施方式

本发明中,对可适用的炭黑未作特别限定,可以采用炉黑、槽法炭黑、乙炔炭黑、热黑等任何一种。

炭黑的氧化,可通过向硝酸、硫酸、氯酸盐、过硫酸盐、过硼酸盐、过碳酸盐等的氧化剂水溶液中加入炭黑进行搅拌混合的液相氧化处理来进行。液相氧化处理,是通过在氧化剂水溶液中添加炭黑,调整氧化剂浓度、炭黑量比等,于室温~90℃左右的温度条件下搅拌适当时间来进行。

通过氧化处理,在炭黑粒子表面上生成羧基或羟基等的亲水性的酸性基团,但是,本发明的炭黑水性分散体,其特征在于,该酸性基团的末端氢的一部分或全部被用碱性氨基酸中和,被碱性氨基酸碱取代。

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