[发明专利]水性颜料分散体

说明书

技术领域

在此公开了包含有机溶剂的水性颜料分散体。这些分散体可用于喷墨油墨应用。

背景技术

持续需要优化分散稳定性，例如用于大量应用如油墨、涂料等的包含颜料的水性分散体。

发明内容

一个实施方案提供水性分散体，其包含：

相对于所述分散体的总重量以至少5重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个(种)有机基团的改性炭黑；和

相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，所述至少一种有机溶剂具有13至50MPa^0.5的汉森氢键合参数(δ_H)和5至13MPa^0.5的汉森极性参数(δ_p)，

其中所述分散体基本不含表面活性剂。

另一实施方案提供水性分散体，其包含：

相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和

相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，其中所述至少一种有机溶剂选自甘油、乙二醇、1,2-己二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、2-吡咯烷酮、三甘醇、1,3-丙二醇、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,2,3,4-四羟基丁烷、二(2-羟基乙基)-5,5-二甲基乙内酰脲、丙二醇(1,2-丙二醇)、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、N-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、三亚甲基二醇、1,4-丁二醇、和乙二醇单甲醚，

其中所述分散体基本不含表面活性剂。

另一实施方案提供制备水性分散体的方法，其包括：

提供包含至少10重量％颜料的组合物，所述颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和

向所述组合物添加至少一种有机溶剂以制备基本不含表面活性剂的分散体，所述至少一种有机溶剂相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在，

其中在所述添加时，所述分散体具有选自以下的性质中的至少一种：

(a)电导率不增大；

(b)当在70℃下老化7天时，D₅₀不增大超过5％；

(c)当在70℃下老化7天时，粘度不增大；和

(d)粘度不增大超过100％。

具体实施方式

经由各种表面处理改性的炭黑颜料已经证实可作为自分散颜料用于水性溶液中。例如，包含经臭氧氧化的炭黑的喷墨油墨组合物提供优异的光密度、纸-纸性能独立性，以及与聚合物添加剂的改善的耐久性。然而，炭黑的这种表面改性可危害分散稳定性，如通过在老化时粒度生长和/或导电性增加所观察到的。因为许多喷墨油墨制造商以水性分散体的形式得到颜料，所以需要提供具有足够稳定性的颜料分散体以允许这些分散体在使用之前贮存，例如，以油墨制剂的形式贮存。

已经发现，某些有机溶剂使不含表面活性剂或者分散剂的水性分散体稳定或者向其提供增加的稳定性。因此，本申请公开水性分散体，其包含：

相对于所述分散体的总重量以至少5重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和

相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，所述至少一种有机溶剂具有13至50MPa^0.5的汉森氢键合参数(δ_H)和5至13MPa^0.5的汉森极性参数(δ_p)，

其中所述分散体基本不含表面活性剂。

通常，基于ζ电势测量(≤-20mV)，含有改性炭黑的水性颗粒分散体在水中是静电稳定的。电荷以含有斯特恩层(由吸附至表面的离子组成)和扩散层的双电层的形式分布在颜料附近。双电层的厚度可通过ζ电势测量，所述ζ电势是在扩散层处经历的电势。较高ζ电势由较大双层厚度产生，从而在颗粒之间导致较大量的排斥，并防止颜料的聚集和沉降。而且，在本申请公开的改性炭黑的情况中，这种颜料的特征在于与未处理炭黑相比额外的表面官能团(例如，羧酸根、羟基、酸酐、磺酸根、膦酸根)，从而为带电物质(例如，抗衡离子)提供额外的吸附位点并导致更大的双层厚度。