[发明专利]表面改性炭黑及其分散体

说明书

技术领域

本发明涉及表面改性炭黑，其在低极性溶剂和非极性溶剂(例如，硅油)中 显示优异的分散性，且当其加入到聚合物中时所制造的组合物具有优异的电性 质，且用于可以在低压下驱动的电子器件，本发明还涉及该表面改性炭黑的分 散体。

背景技术

炭黑基本为亲油的，且在水等极性溶剂中分散性非常差。近年来为了喷墨 打印油墨应用等，已经广泛研究开发具有优异水分散性的炭黑。

强烈要求炭黑稳定地在低极性溶剂或非极性溶剂中分散的分散体。例 如，需要开发用于组合物(例如油墨和颜料)、滤色用黑色基质(color filter black matrix)和显示器等的炭黑分散体。

例如，JP-A-8-337624公开了炭黑接枝聚合物，其在用于墨水、复印机色 粉、颜料和树脂着色剂等介质中具有优异的分散性，其中炭黑接枝聚合物含 有具有硅酮组分的聚合物部分和炭黑，且在分散到硅油中时，击穿电压为 0.5kV/mm或以上。通过在炭黑接枝聚合物的聚合物部分中加入硅酮组分 的聚合物链，使炭黑接枝聚合物在低极性介质中具有足够的分散性。

JP-A-9-272706公开了一种反应性炭黑接枝聚合物，其通过使炭黑 表面的官能团与具有片段(A)和片段(B)的聚合物反应而获得，所述片段(A) 具有可与炭黑表面的官能团反应的基团(1)，且所述片段(B)具有与片段(A) 不同的链结构，其中片段(A)和片段(B)具有可与所需介质的基质反应的基 团(2)。

然而，由于使用环氧基团作为反应基团，使用催化剂打开三元环。 因此，催化剂会留在分散体中。JP-A-9-272706没有公开通过异氰酸酯基 团与聚硅氧烷键合而与硅酮化合物结合的接枝炭黑。

发明内容

本发明的发明人研究了在硅油(非极性介质)中分散性表现优异的炭 黑的表面修饰。结果，本发明人发现表面改性的炭黑在硅油中表现出优异 的分散性，该表面改性的炭黑通过使炭黑表面与含有反应性硅酮组分的聚 合物反应而制得，所述硅酮组分具有类似于硅油的结构。

本发明是基于上述发现而完成的。其目的在于提供一种表面改性的炭 黑，其在硅油(即，非极性介质)中具有优异的分散性，在加入到树脂介质 中时不会抑制树脂固化，且表现出优异的电绝缘性质，本发明的目的还在 于提供该表面改性炭黑的分散体。

实现上述目的的本发明的表面改性炭黑包括两端具有异氰酸酯基团 的异氰酸酯化合物，该异氰酸酯基团与炭黑表面的官能团化学键合，所述 异氰酸酯化合物与反应性硅酮聚合物化学键合。

本发明的表面改性炭黑分散体通过以下工序制得：将两端具有异氰酸酯 基团的异氰酸酯化合物溶解在溶剂中，将炭黑加到溶液中，混合组分使其中 一个异氰酸酯基团与炭黑表面化学键合，除去未反应的异氰酸酯化合物，将 炭黑分散在硅油中，向分散体中加入反应性硅酮聚合物，然后混合并除气， 从而使与炭黑表面结合的异氰酸酯化合物的另一个异氰酸酯基团与硅酮聚 合物化学键合。

在本发明的表面改性炭黑中，两端具有异氰酸酯基团的异氰酸酯化合 物与炭黑表面的官能团和反应性硅酮聚合物化学键合。两端具有异氰酸酯基 团的异氰酸酯化合物作为中间体，使炭黑与反应性硅酮聚合物结合。

通过将具有类似于硅油的结构的反应性硅酮聚合物与炭黑表面结合而 表面改性的炭黑(和炭黑的硅油分散体)在硅油(即，非极性介质)中具有优异的 分散性，在加入到树脂介质中时不会抑制树脂固化，且表现出优异的电绝 缘性质，且适于作为电子纸显示介质和液晶显示黑色基质等。

本发明的最佳实施方式

对于本发明所用的炭黑没有特别的限制，只要炭黑表面具有官能团(反 应性基团，例如羟基、羧基、氨基、环氧基和砜基)。可以使用炉黑、热 裂法炭黑或槽法炭黑等。优选使用通过电子显微技术测得初级粒径为 0.01～0.3μm的炭黑。如果炭黑的初级粒径小于0.01μm，大的粒间粘合力 使炭黑易于团聚。如果炭黑的初级粒径大于0.3μm，由于所得的表面改性 的炭黑的重量增加，炭黑易于在硅油中沉淀。

可通过对炭黑化学改性来制造和控制炭黑表面上的官能团。炭黑可以通 过如下方法进行化学改性，例如：