[发明专利]超支化聚合物分散剂和非水性颜料分散体

说明书

技术领域

本发明涉及具体的聚合物分散剂和稳定的非水性颜料分散体以及由所述具体的聚合物分散剂制备的喷墨油墨。

背景技术

分散剂为促进颜料颗粒在分散介质中的分散体的形成和稳定以及用于显著降低所需的分散能的物质。由于相互间的吸引力，在分散操作后已分散的颜料颗粒可具有再附聚的趋势。使用分散剂抵消颜料颗粒的这种再附聚趋势。

当用于喷墨油墨时，分散剂必须满足特别高的要求。不充分的分散自身表现为液体系统中粘度增加、失去亮度和/或色调偏移。此外，需要颜料颗粒的特别良好的分散体以确保颜料颗粒不受阻碍地通过通常直径仅为几微米的印刷头的喷嘴。此外，在印刷机待命时期必须避免颜料颗粒附聚以及相关的印刷机喷嘴堵塞。

聚合物分散剂通常在分子的一部分中包含吸附在待分散的颜料上的所谓的锚基团(anchor group)。在分子的空间分隔部分中，聚合物分散剂具有与分散介质相容的聚合物链，因此在分散介质中稳定颜料颗粒。典型的聚合物分散剂包括接枝共聚物分散剂和嵌段共聚物分散剂。

在水性喷墨油墨中，聚合物分散剂通常包含对颜料表面呈现高亲和力的疏水性锚基团和用于在水性分散介质中稳定颜料的亲水性聚合物链。

对于非水性颜料分散体，例如溶剂基喷墨油墨、油基喷墨油墨和可辐射固化的喷墨油墨，更难以制备具有亚微米颗粒的良好热稳定的分散体。当颜料具有非极性表面时，它们特别难以分散。

这些问题导致设计非常具体的聚合物分散剂，其中锚基团为颜料衍生物。例如WO 2007/006635(AGFA GRAPHICS)公开了包含彩色颜料和聚合物分散剂的颜料分散体，所述聚合物分散剂通过与其聚合物骨架共价连接的连接基团具有至少一个侧基发色团，该侧基发色团的分子量小于彩色颜料的分子量的90％。缺点在于侧基发色团必须与颜料的化学式具有某些相似性，以便得到有效的分散体，因此这导致用于在含有黄色、品红和青色油墨的油墨套装中使用的不同颜料的不同聚合物分散剂。

另一种在非水性分散介质中分散具有非极性表面的颜料的方法为通过加入称为分散协同剂的化合物将表面变为更极性的表面。分散协同剂为促进聚合物分散剂在颜料表面上吸附的化合物。通常提出协同剂应具有被一个或多个磺酸基、羧酸基或它们的铵盐取代的颜料结构。这些分散协同剂的实例例如在WO 2007/060254(AGFAGRAPHICS)、EP 1790697A(AGFA GRAPHICS)和EP 1790698A(AGFA GRAPHICS)中给出。

然而，两种方法均导致颜料分散体显著较高的成本。期望不需要其中锚基团为颜料衍生物的分散协同剂或聚合物分散剂来制备稳定的颜料分散体。为了一致的图像品质，喷墨油墨需要分散稳定性能够应对在将油墨运输至消费者的过程中的高温(超过60℃)、在升高的温度下喷射和在使用过程中喷墨油墨的分散介质的变化，例如溶剂的蒸发和湿润剂、渗透剂及其他添加剂的浓度提高。

US 4647647(BYK-CHEMIE)公开了通过平均官能度为2.5-6的聚异氰酸酯与特定的聚醚、聚酯或混合的聚醚-聚酯的单羟基化合物反应而得到的分散剂。提出不同的杂环基团作为锚基团，包括三唑、嘧啶、咪唑、吡啶、吗啉、吡咯烷、哌嗪、苯并咪唑、苯并噻唑和/或三嗪。

因此，非常期望使用在油墨套装的所有油墨中相同的聚合物分散剂制造呈现高分散品质和稳定性的低成本非水性颜料分散体，特别是着色的喷墨油墨。

发明概述

为了克服上述问题，意外地发现，通过使用权利要求1限定的聚合物分散剂，得到具有高分散品质和稳定性的非水性颜料分散体，特别是非水性喷墨油墨。未经昂贵的表面改性而实现颜料的稳定化，这通过加入分散协同剂和通过使用在CMY油墨套装的不同油墨中相同的“通用”聚合物分散剂而实现。

本发明的另一个目的是使用非水性颜料分散体，特别是使用非水性喷墨油墨来产生高图像品质的图像。

由下文本发明优选实施方案的以下详细描述，本发明的其他特征、要素、步骤、特性和优点将变得更加显而易见。

定义

用于本发明优选实施方案的术语“着色剂”是指染料和颜料。

用于本发明优选实施方案的术语“染料”是指在其所应用的介质中和有关的周围条件下的溶解度为10mg/L以上的着色剂。

在通过引用结合到本文中的DIN 55943中，术语“颜料”定义为在有关的周围条件下实际上不溶于应用介质因此在其中的溶解度小于10mg/L的着色剂。