專利名稱：苯并咪唑酮顏料的納米級(jí)顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及納米尺度苯并咪唑酮顏料顆粒組合物，和制備該組合物的方法。
背景技術(shù)：
用于噴墨油墨的顏料具有大粒度和寬粒度分布，并且該組合可能引起油墨安全噴 射問題。顏料為晶體的微米級(jí)大聚集體，并且經(jīng)常具有寬聚集體尺寸分布。顏料的彩色特性 可以廣泛地變化，取決于聚集體尺寸和晶體形態(tài)。因此，廣泛適用于油墨和調(diào)色劑的理想著 色劑為具有最好染料和顏料性能的一種，所述性能即1)出眾的色彩性能(大色域、光輝、 色調(diào)、鮮艷顏色)；2)顏色穩(wěn)定性和耐久性(熱、光、化學(xué)品和空氣穩(wěn)定的著色劑)；3)著色 劑遷移最小或無著色劑遷移；4)可加工著色劑(易于在基質(zhì)中分散和穩(wěn)定)；和5)材料成 本便宜。在此要解決的是對(duì)將以上問題最小化的較小的納米尺度顏料顆粒的需求。另外仍 然需要制備和使用這種改進(jìn)的納米尺度顏料顆粒作為著色劑材料的方法。本納米尺度顏料 顆?？捎糜谟推?、涂料和噴墨印刷油墨以及其它應(yīng)用，例如彩色塑料和樹脂、光電子成像元 件和光學(xué)濾色器、照相元件和化妝品。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容通過提供納米尺度苯并咪唑酮顏料顆粒組合物及制備這種組合物的 方法而解決了這些和其它需求。在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開內(nèi)容提供了納米尺度顏料顆粒組合物，包括苯并咪唑酮顏料，和以非共價(jià)鍵方式與苯并咪唑酮顏料結(jié)合的空間大體積穩(wěn)定劑化合物，其中該空間 大體積穩(wěn)定劑化合物包括烷基化苯并咪唑酮化合物；其中結(jié)合的穩(wěn)定劑的存在限制顆粒生長(zhǎng)和聚集的程度，獲得納米尺度顏料顆粒。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開內(nèi)容提供了制備苯并咪唑酮顏料納米尺度顆粒的方 法，包括向苯并咪唑酮顏料提供一種或多種有機(jī)顏料前體，提供以非共價(jià)鍵方式與苯并咪唑酮顏料結(jié)合的空間大體積穩(wěn)定劑化合物的溶液 或懸浮液，其中該空間大體積穩(wěn)定劑化合物包括烷基化苯并咪唑酮化合物，和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以形成苯并咪唑酮顏料組合物，由此將顏料前體引入苯并咪唑酮顏 料中，并且苯并咪唑酮顏料上的一個(gè)或多個(gè)官能化部分以非共價(jià)鍵方式與穩(wěn)定劑結(jié)合，以 便限制顆粒生長(zhǎng)和聚集的程度和產(chǎn)生納米尺度顏料顆粒。


圖1是微細(xì)懸浮的CCl偶聯(lián)組分的掃描透射電子顯微鏡(STEM)圖像(比例尺為 2. 00 微米=2000nm)。圖2顯示包括順序添加顏料前體的方法。
圖3為顏料黃151納米顆粒的STEM圖像(比例尺為500nm)。圖4顯示包括同時(shí)添加顏料前體的方法。
具體實(shí)施例方式本公開內(nèi)容的實(shí)施方案提供納米尺度苯并咪唑酮顏料顆粒組合物和制備這種組 合物的方法。納米尺度顏料顆粒組合物通常包括有機(jī)苯并咪唑酮顏料，所述有機(jī)苯并咪唑 酮顏料具有以非共價(jià)鍵方式與來自空間大體積穩(wěn)定劑化合物的官能團(tuán)結(jié)合的至少一個(gè)官 能化部分，其中該空間大體積穩(wěn)定劑化合物包括烷基化苯并咪唑酮化合物。結(jié)合的空間大 體積穩(wěn)定劑的存在限制顆粒生長(zhǎng)和聚集的程度，獲得納米尺度顏料顆粒。苯并咪唑酮顏料屬于偶氮-苯并咪唑酮類，其通常衍生自作為重氮鹽前體(或重 氮組分)的取代的芳族胺和含有苯并咪唑酮官能化部分的偶聯(lián)組分。偶氮-苯并咪唑酮顏 料提供色調(diào)從黃色至紅色至紅褐色的顏色，主要取決于偶聯(lián)組分的化學(xué)組成。偶氮-苯并咪唑酮顏料的結(jié)構(gòu)可以采用多于一種互變異構(gòu)形式，原因是偶聯(lián)組分 基團(tuán)上的偶氮基團(tuán)的N原子和鄰近雜原子取代基的H原子之間存在強(qiáng)烈的分子內(nèi)氫鍵。由于強(qiáng)烈的分子間氫鍵，偶氮_苯并咪唑酮顏料能夠形成一維擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。已 經(jīng)在這種顏料的X射線衍射圖中得到證據(jù)，其中大分子間空間已經(jīng)暗示成對(duì)的顏料分子經(jīng) 由分子間H鍵強(qiáng)烈地結(jié)合在一起，形成一維能帶或譜帶的組合體。存在這些增強(qiáng)分子內(nèi)和分子間氫鍵為偶氮_苯并咪唑酮顏料的例如高熱穩(wěn)定性、 高耐光性、高抗色移性和高溶劑牢度的增強(qiáng)的性能特征提供更進(jìn)一步的證據(jù)。這些顏料中 的苯并咪唑酮官能化部分是能夠形成分子間氫鍵并且提供增強(qiáng)的穩(wěn)健性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元。 該部分容易參與單_位點(diǎn)和雙_點(diǎn)氫鍵合，并且具有相同或不同官能化部分的另一種化合 物能夠以非共價(jià)鍵方式，例如經(jīng)由分子間氫鍵，與偶氮-苯并咪唑酮顏料結(jié)合并且對(duì)這種 顏料可以具有高結(jié)合親合性。存在一類被稱為“穩(wěn)定劑”的化合物，其降低顏料顆粒的表面 張力并中和兩種或多種顏料顆粒或結(jié)構(gòu)之間的吸引力，由此使顏料的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 化。這些化合物具有“顏料-親合”官能化部分以及具有一個(gè)或多個(gè)疏水基團(tuán)，例如長(zhǎng)烷基 烴基團(tuán)，或烷基-芳基烴基團(tuán)，或具有亞烷基氧基基團(tuán)的聚合和/或低聚鏈，其中該烷基可 以為線性、環(huán)狀或支化結(jié)構(gòu)并且總計(jì)具有至少6個(gè)或更多碳。這種穩(wěn)定劑中存在額外的疏 水基團(tuán)可以起若干作用(1)使顏料以更好的分散性相容于目標(biāo)連接料或基質(zhì)中；和(2)提 供包圍顏料顆粒的空間大體積層，由此阻止或限制導(dǎo)致不受控制的晶體聚集和最終顆粒增 長(zhǎng)的其它顏料顆粒或分子接近。具有以非共價(jià)鍵方式與顏料結(jié)合的顏料-親合官能化部分 以及為其它顏料顆粒提供表面阻擋層的一個(gè)或多個(gè)空間大體積烴基團(tuán)的化合物被稱為“空 間排列穩(wěn)定劑”，并且已經(jīng)以多種方式用于改變需要穩(wěn)定化的常規(guī)顏料和其它顆粒(例如油 漆中的膠乳顆粒、穩(wěn)固涂料中的金屬氧化物納米顆粒)的表面特征。苯并咪唑酮顏料/前體可以與選定的穩(wěn)定劑化合物形成一個(gè)或多個(gè)氫鍵每個(gè)苯 并咪唑酮單元或分子。苯并咪唑酮顏料/前體可以與選定的穩(wěn)定劑化合物形成1至4個(gè)或 更多氫鍵每個(gè)苯并咪唑酮。穩(wěn)定劑具有在顏料合成期間限制著色劑分子自組裝和/或限制初級(jí)顏料顆粒聚 集程度的作用，以便產(chǎn)生主要納米尺度顏料顆粒。穩(wěn)定劑具有提供充足的空間排列大體積 的烴部分，使穩(wěn)定劑能夠起調(diào)節(jié)顏料粒度的作用。烴部分主要是脂族，但是在其它實(shí)施方案
4中也可以引入芳族基團(tuán)，并含有至少6個(gè)或至少12個(gè)碳或至少16個(gè)碳，和不超過100個(gè) 碳。烴部分可以為線性、環(huán)狀或支化的，并且可以含有或可以不含環(huán)狀部分，例如環(huán)烷基環(huán) 或芳族環(huán)。脂族支鏈?zhǔn)情L(zhǎng)支鏈，在每個(gè)支鏈中具有至少2個(gè)碳或至少6個(gè)碳，和不多于100 個(gè)碳。應(yīng)理解術(shù)語“空間排列大體積”為相對(duì)術(shù)語，基于與其變?yōu)橐苑枪矁r(jià)鍵方式與之結(jié) 合的顏料或顏料前體的尺寸對(duì)比。短語“空間排列大體積”表示當(dāng)與顏料/前體表面氫鍵合 的穩(wěn)定劑化合物的烴部分占據(jù)有效阻止其它化學(xué)品實(shí)體(例如著色劑分子、初級(jí)顏料顆粒 或小顏料聚集體)向顏料/前體表面接近或結(jié)合的3維空間體積時(shí)的情況。穩(wěn)定劑應(yīng)具有 足夠大的烴部分，使得當(dāng)一些穩(wěn)定劑分子變?yōu)橐苑枪矁r(jià)鍵方式與顏料/顏料前體結(jié)合(例 如通過氫鍵、范德華力、芳香n-n相互作用，或其它)時(shí)，穩(wěn)定劑分子起有效遮蔽初級(jí)顏料 顆粒的表面試劑的作用，由此限制顏料顆粒增長(zhǎng)和主要提供顏料的納米顆粒。合適的穩(wěn)定劑化合物是兩親性的；它們具有親水或極性官能團(tuán)，該官能團(tuán)具有可 用的用于與顏料/顏料前體氫鍵合的雜原子，以及具有至少6至100個(gè)碳并且主要為脂族 (或完全飽和的)但可以包括一些烯屬不飽和基團(tuán)和/或芳基的非極性或疏水空間大體積 基團(tuán)。也可以使用烷基化苯并咪唑酮化合物。取代的烷基化苯并咪唑酮化合物包括通式 5的那些式 權(quán)利要求
納米尺度顏料顆粒組合物，包括苯并咪唑酮顏料，和以非共價(jià)鍵方式與苯并咪唑酮顏料結(jié)合的空間大體積穩(wěn)定劑化合物，其中該空間大體積穩(wěn)定劑化合物包括烷基化苯并咪唑酮化合物；其中結(jié)合的穩(wěn)定劑的存在限制顆粒生長(zhǎng)和聚集的程度，獲得納米尺度顏料顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及苯并咪唑酮顏料的納米級(jí)顆粒。納米尺度顏料顆粒組合物包括有機(jī)苯并咪唑酮顏料和空間大體積穩(wěn)定劑化合物，其中苯并咪唑酮顏料以非共價(jià)鍵方式與空間大體積穩(wěn)定劑化合物結(jié)合，所述空間大體積穩(wěn)定劑化合物為烷基化苯并咪唑酮化合物；和結(jié)合的穩(wěn)定劑的存在限制顆粒增長(zhǎng)和聚集的程度，獲得納米尺度顏料顆粒。
文檔編號(hào)C09B67/20GK101962487SQ20101023660
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者D·A·馬凱夫, R·卡利尼 申請(qǐng)人:施樂公司;加拿大國家研究局