專利名稱：聚合物包封的顏料的制作方法
聚合物包封的顏料
背景技術(shù)：
在噴墨油墨化學中，大多數(shù)商品化的噴墨油墨是水基的。因此，它們的組分通常是 水溶性的(如同在許多染料中的情況)或水分散性的(如同在許多顏料中的情況)。各種 聚合物包封的顏料是已知的。但是，這些顏料的聚合物化學性通常對于與許多噴墨油墨和 打印頭一起使用是不相容或效率低的。例如，許多聚合物不適用于熱噴墨打印頭。這種組 合物要么在噴墨筆噴射室的高度熱剪切條件下容易團聚，結(jié)果導致噴嘴和油墨通道堵塞， 要么具有過高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以致于阻礙室溫印刷膜的形成。因此，在熱噴墨油墨中引 入這種聚合物包封的顏料會導致缺乏筆可靠性或較差的印刷色彩耐久性。另外，一些聚合 物包封的顏料釋放至少一部分的包封材料到周圍水相中，不經(jīng)意地改變油墨的化學和物理 性質(zhì)。在包封聚合物包含酸時通常會發(fā)生這種情況。最后，聚合物包封的顏料通常進行調(diào) 配，以在顏料所需的品質(zhì)和不利的性質(zhì)之間求得平衡。例如，顏料的穩(wěn)定性、耐久性和可靠 性通常相互牽制。如果包封顏料顆粒的耐久性達到最優(yōu)化，其通常表現(xiàn)出較差的噴射性能。 同樣，如果包封顏料顆粒的噴射性最優(yōu)化，則其通常在溶液中是不穩(wěn)定的。優(yōu)選實施方式的詳述在揭示和描述本發(fā)明之前，應該理解，本發(fā)明不局限于本文揭示的具體方法步驟 和材料，因為這些方法步驟和材料可以在一定程度上變化。還應理解，文中使用的術(shù)語僅僅 是為了描述特定實施方式的目的。術(shù)語并不意在限制，因為本發(fā)明的范圍僅僅由所附權(quán)利 要求及其等同項限定。應注意，除非上下文另外清楚地說明，否則在本說明書和所附權(quán)利要求中使用的 單數(shù)形式的“一個”、“一種”和“該”包括復數(shù)指代物。文中所用的“液體載劑”指顏料顆粒分散在其中的液體。液體載劑是本領(lǐng)域熟知 的，可以根據(jù)本發(fā)明的實施方式使用各種液體載劑。這些液體載劑可以包括各種不同試劑 的混合物，包括但不限于表面活性劑、溶劑、助溶劑、緩沖劑、殺生物劑、粘度調(diào)節(jié)劑、掩蔽 劑、穩(wěn)定劑和/或水。術(shù)語“層”具體定義為包括具有各種特征和外觀的組合物。例如，一個層可以是吸 附、化學反應或施加到另一種材料表面上的一種組合物。這種層可以是完整的、基本完整的 或不完整的，例如包括不連續(xù)的范圍或區(qū)域。此外，第一層和第二層的敘述并不一定指這些 材料依次疊加在一起，例如這兩種材料可以都施加到一個共同的基材上。但是，在一些實施 方式中，多個層可以依次疊加在一起，形成多層結(jié)構(gòu)。文中使用的“多個”或“多種”表示不止一個或不止一種。例如，多種單體表示至 少兩種單體。文中所用的術(shù)語“約”是為了賦予數(shù)值范圍端點靈活性，對于給定的數(shù)值，可以“略 高于”或“略低于”所述端點。該術(shù)語的靈活程度可以由特定的變量表示，應該在本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗和文中所述的相關(guān)內(nèi)容能認識到的范圍內(nèi)。術(shù)語“基本上不含”指完全不存在或基本上完全不存在某種具體化合物或組合物。 例如，當描述到一種組合物基本上不含酸時，則表示該組合物中完全不含酸或者該組合物中僅含痕量的酸。同樣，術(shù)語“基本上”表示某個動作、特征、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項目或結(jié)果的 完全或近乎完全的程度。在一些情況中，允許偏離絕對完全的程度取決于具體的情況。但 是，一般而言，接近完全的程度應該使得接近的情況取得與絕對完全一樣或類似的整體結(jié)^ o“顏料”可包括能賦予顏色的微粒，以及其它能懸浮或溶劑化在液體載劑中的物質(zhì)。為了簡便起見，文中所用的多個項目、組成要素和/或材料可以用一個通用清單 列示。但是，這些列表應理解為如同列表中的每個成員均單獨認定為獨立且唯一的成員。因 此，除非有相反提示，否則，該列表中沒有任何單獨的成員可以僅僅根據(jù)它們出現(xiàn)在共群中 而理解為實際上等同于相同列表中的任何其它成員。可以以范圍形式表示或給出濃度、數(shù)量和其它用數(shù)字表示的數(shù)據(jù)。應理解這些范 圍形式僅僅是為了簡便和簡潔，應靈活地理解為不僅包括作為該范圍界限明確限定的數(shù) 值，還包括在該范圍內(nèi)所有單個數(shù)值或包括在該范圍內(nèi)的子范圍，就如同各數(shù)值和子范圍 明確地表示出來。例如，“0. 1重量％至5重量％”的濃度范圍應理解為不僅包括明確表示 的0. 1重量％至5重量％的濃度，還包括在所述范圍內(nèi)的個別濃度和子范圍。因此，在該數(shù) 值范圍內(nèi)包括個別濃度，例如1重量％，2重量％，3重量％和4重量％，以及子范圍，例如 0. 1重量％至1.5重量％，1重量％至3重量％，2重量％至4重量％，3重量％至5重量％， 等等。相同的原理適用于僅僅陳述了一個數(shù)值的范圍。例如，表述為“小于5重量％ ”的范 圍應該解釋為包括所有在0重量％至5重量％之間的數(shù)值和子范圍。此外，無論所描述的 范圍或特征的寬度如何，這種解釋都適用。了解這些定義后，下文將描述包封顏料。包封顏料可包含顏料和至少兩層聚合物。 第一聚合物層可包封顏料。第二聚合物層可包封第一聚合物層，因而也包封了顏料。第二 聚合物層的親水性可以高于第一聚合物層的親水性，第一聚合物層與第二聚合物層的重量 比可以大于約1.5 1。第一聚合物層可包含小于2重量％的聚合的酸單體。包封顏料的 粒度可小于約500納米。另外，制備包封顏料的方法可包括將顏料分散在水性介質(zhì)中，在 水性介質(zhì)中聚合第一組單體從而形成第一聚合物層，使明顯不同于第一組單體的第二組單 體聚合從而形成第二聚合物層。第一層可包封顏料，并且可包含小于2重量％的酸性單體， 第二層可包封顏料和第一層，并且可包含至少2重量％的酸性單體?；蛘?，制備包封顏料的 另一種方法可包括首先形成外部聚合物組合物，例如第二組合物，然后引入與第二組合物 相比疏水的第二組合物，該內(nèi)部組合物可遷移通過外部聚合物組合物，形成類似于第一組 合物的內(nèi)部材料組合物。這種遷移可在動力學或熱力學機理作用下推動。依據(jù)該方法制備 的包封顏料具有理想的性質(zhì)，例如增加的以及保持的表面酸，更高的穩(wěn)定性。應注意，這些 層可以基本上包封要在其上施加各層的顏料或?qū)?，或者可部分地包封要在其上施加各層?顏料或?qū)印Ｒ罁?jù)本發(fā)明給出的實施方式，本文給出了關(guān)于包封顏料，顏料分散體，噴墨油墨， 制備包封顏料、分散體和噴墨油墨的方法的各種細節(jié)。因此，一個具體實施方式
的討論與本 發(fā)明中其它相關(guān)實施方式的討論相關(guān)并為此提供支持。應注意，制備包封顏料的方法可包括多個步驟。顏料可以至少被包封兩次。更具體 地，顏料可以被至少兩個不同的聚合物層包封。這種包封方式可通過在兩個獨立或近乎獨
5立的步驟中使兩組不同的單體聚合來實現(xiàn)，由此產(chǎn)生被不同的聚合物層雙重包封的顏料。 包封層可以各自獨立地是部分的或完全的。這種包封可以更好地控制顏料的物理性質(zhì)以及 聚合物層中組分的位置和量，并最終可以對聚合物層進行選擇和構(gòu)造，從而產(chǎn)生與其它包 封顏料相比在溶液中穩(wěn)定性更高、對溶液的酸性基團損失更小的包封顏料。在一方面，制備包封顏料的方法可包括將顏料分散在水性介質(zhì)中。可以將一種顏 料或多種顏料分散在水性介質(zhì)中。這種顏料分散體可以是預分散的或預先準備好的。因此， 可以向分散體中加入其它液體載劑，或者不需要那么做。因此，在一些情況中，將顏料顆粒 分散在液體載劑中可包括購買和使用包含顏料顆粒的分散體。不考慮分散體的來源，在一 方面，在分散體中可包含其它組分，例如表面活性劑和分散劑。當在水性介質(zhì)中存在稱為第 一層單體的多種單體時，這些單體可聚合形成第一聚合物層。第一聚合物層可基本上包封 顏料。該方法還可包括將多種第二層單體分散在水性介質(zhì)中。第二層單體在組成上與第 一層單體明顯不同，具體是包括至少一種不同于第一層單體的單體。在一些實施方式中，第 一層單體完全不同于第二層單體。與術(shù)語“第一層單體”相同，術(shù)語“第二層單體”的使用 僅僅是為了討論的方便，并不旨在推斷在聚合物包封的顏料周圍除了用于形成聚合物層的 單體以外任何其它的物質(zhì)。在第一聚合物層表面上使第二層單體聚合，形成包封顏料和第 一聚合物層的第二聚合物層。將第一層單體和/或第二層單體分散在水性介質(zhì)中包括通過高能分散方法在水 溶液中形成多種單體的乳液。在一個具體實施方式
中，該乳液可以是常規(guī)乳液或者是微乳 液。這種高能分散方法的非限制性例子包括超聲、微流化和高壓均化。在一個具體實施方 式中，高能分散方法可包括超聲。一旦形成乳液，可以將其加入顏料分散體中，或者可以將 顏料分散體加入乳液中。而且，在將單體和顏料合并后，可以通過分散設(shè)備再處理該混合物 數(shù)次。類似地，對于第二層單體的乳液，該乳液可以加入到包封顏料分散體(其中顏料被第 一聚合物層包封)中，或者將包封顏料加入到第二層單體的乳液中。應注意，在將單體和顏 料合并后，可以通過分散設(shè)備再處理該混合物。各層的聚合可以以近間歇或半連續(xù)的工藝 進行。例如，在第一聚合物層在顏料周圍形成后且在第二聚合物層聚合之前，在該工藝中可 以存在明確的時間點。這樣，間歇工藝反映出兩個獨立的聚合反應。或者，可以使用半連續(xù) 方法，其中將顏料分散體加入反應器中，單體預乳液依次加入顏料分散體中，在形成第一層 聚合物和形成第二層聚合物之間不存在明確的中斷。一方面，該方法可以在形成第一組合 物聚合物和形成第二組合物單體之間提供明確的中斷。在此情況中，希望在引入第二單體 之前，第一組合物中大部分殘余單體基本上反應，從而最大程度地減少無意產(chǎn)生的介于第 一組合物和第二組合物之間的中間組合物的聚合物。應注意，在一個實施方式中，兩個獨立 的層并不是在連續(xù)聚合過程中通過增量變化形成的，而是通過形成兩個獨立且可確定的層 來確定形成聚合物包封的顏料。使單體在顏料表面以及第一或之后的聚合物包封層表面上聚合的反應可以按照 本領(lǐng)域已知的任何方式進行。在一方面，顏料表面可以帶電荷。在另一方面，顏料可以是不 帶電荷的。在另一個實施方式中，顏料可以被不止兩個聚合物層包封。因此，生產(chǎn)具有不止兩 個聚合物層的聚合物包封顏料的方法可包括將多種第三層單體分散在水性介質(zhì)中。第三層單體在組成上可與第二層單體不同。第三層單體與第一層單體在組成上可以不同或相同。 第三層單體可以在第二聚合物層的表面上聚合，形成基本包封第二聚合物層并因而包封第 一聚合物層和顏料的第三聚合物層。采用相同的方法可以形成超過三層的更多的層?？筛鶕?jù)所需的應用確定聚合物層 的數(shù)量和類型，并由此選擇單體的類型和數(shù)量。在產(chǎn)生包封顏料時可以考慮的一個方面是 顆粒的最終分子量和粒度。通過形成多個包封層，包封顏料的顆粒質(zhì)量自然大于顏料本身， 包封顏料的顆粒質(zhì)量可取決于各包封層的尺寸，并且包封顏料的顆粒質(zhì)量大于許多單層包 封的顏料。第一層和第二層單體在組成上應該不同，但是它們在其各自的組合物中可包含一 種或多種相同的單體。對于這一個層或兩個層，它們的單體可以獨立地或共同地選自單獨 一種對于各層而言不相同的單體，或者它們的單體可以是多種單體的混合物?？杀槐景l(fā)明 方法采用對顏料微粒進行包封的單體可以是本領(lǐng)域目前已知的任何單體。在一個實施方式 中，選擇用于包封層的單體可以包括以下單體或主要由以下單體組成丙烯酸酯，甲基丙烯 酸酯，或其它含乙烯基的單體，例如苯乙烯。單體的非限制性例子包括甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、 甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯 酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、 甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸硬 脂基酯、丙烯酸硬脂基酯、雙官能/多官能丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯/乙烯基單體，以及它 們的混合物。依據(jù)本發(fā)明方法產(chǎn)生的包封顏料包括顏料，包封該顏料的第一聚合物層，包 封該第一聚合物層并因此也包封該顏料的第二聚合物層?？梢詫Φ谝痪酆衔飳雍偷诙酆?物層進行選擇，使它們相對于給定的應用能相互配合，或者為了能產(chǎn)生相互相容的層而相 互配合。在一方面，可以基于第一層單體以及用于包封過程的量來選擇第二層單體。對各 聚合物層的單體選擇以及其用量(所得聚合物層的厚度)可改變包封顏料的最終性質(zhì)。在 一個具體實施方式
中，第二聚合物層的親水性可以強于第一聚合物層。這樣安排可以在水 性體系中獲得更高的穩(wěn)定性。在本發(fā)明設(shè)計中可以考慮各種不同的重量比。在一個方面，第一聚合物層與第 二聚合物層的重量比可以大于約1.5 1。在另一個實施方式中，該重量比可以大于約 2.5 1。這樣的重量比通常意味著更大或更厚的第一聚合物層，以及在包封顏料外部更薄 的聚合物層。在一個具體實施方式
中，第一聚合物層與第二聚合物層的重量比可以大于約 1.5 1，第二聚合物層的親水性可以強于第一聚合物層。在一個方面，包封顏料的粒度可 小于約500納米，或者小于約300納米。在一方面，一個或兩個聚合物層可包括交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在一個具體實施方式
中，第一聚 合物層可包括交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在另一方面，在一種或多種聚合物組合物中可包含鏈轉(zhuǎn)移劑。在 一個具體實施方式
中，第二聚合物組合物可包含鏈轉(zhuǎn)移劑。當對用于各聚合物層的單體的量和類型進行選擇時，經(jīng)常希望這種選擇能提高包 封顏料的物理性質(zhì)，例如耐久性、噴射能力、印刷能力和/或穩(wěn)定性。通常，這些性質(zhì)在某種 程度上相互牽制，即提高其中的一種性質(zhì)必然會降低其它性質(zhì)中的至少一種。但是，在本發(fā) 明所述的一些結(jié)構(gòu)的包封顏料中，可以改善所述的這些性質(zhì)的多種，甚至全部，并由此提供
7明顯改善的包封顏料。聚合物層中的酸濃度可以提高顏料在水性溶液中的噴射性能和穩(wěn)定性。當酸位于 最接近包封顏料表面的位置時，其通常最有用，即位于該顆粒與環(huán)境(例如液體介質(zhì))之間 的界面。通常，在包封材料中酸濃度高可以使水相中含酸低聚物和聚合物的含量明顯增加。 在油墨情況中，液體載劑中酸的增多會明顯改變油墨性質(zhì)，并且會影響油墨組分和/或油 墨整體的有用性。但是，本發(fā)明所述的包封顏料可以經(jīng)過設(shè)計，其酸含量較低，但是更接近表面，這 樣可以減少會導致水相聚合酸增多的酸的量，同時保持或提高整個包封聚合物中包含酸所 帶來的益處。在一個具體實施方式
中，第二或最外包封層中可存在大量酸。此外，在一個實 施方式中，第一聚合物層可包含小于2重量％的聚合的酸單體。在另一個實施方式中，第一 聚合物層可基本上不含酸。雖然酸不優(yōu)選存在于內(nèi)層或第一聚合物層上，但是酸可以存在 于內(nèi)層或第一聚合物層上，更優(yōu)選地，希望在外層或第二聚合物層中包含酸。在一個實施方 式中，包封顏料可具有包含至少2重量％的聚合的酸單體的第二聚合物層。在另一些實施 方式中，包封顏料可具有包含大于約5重量％的聚合的酸單體，甚至大于約8重量％的聚合 的酸單體的第二聚合物層。在另一方面，這種第二組合物酸濃度可以是計算值。在另一個 其中包封顏料在第二聚合物層中包含大于約5重量％的酸性聚合單體的實施方式中，水性 介質(zhì)中可包含小于2重量％的酸。另外，在酸主要或只包含在第二聚合物層中時，包封聚合 物中酸的總量可以降低。因此，分散或溶解到水相中的酸的量將減少，并由此提高長期穩(wěn)定 性。因此，噴射能力和穩(wěn)定性同時得到提高。在另一個實施方式中，第一層單體可基本上不含親水性單體，而第二層單體包含 高濃度親水性單體。親水性單體的非限制性例子包括丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥乙 酯和丙烯酰胺。在一個具體實施方式
中，在用于形成第二聚合物層或最外聚合物層的包封 單體中包含HEA。HEA的親水特性可以提供改善的分散性和噴射性，但是，它難以用于油墨， 因為它增加了油墨干燥的難度。當HEA用于本發(fā)明的包封設(shè)計時，HEA的總含量可以減少， 同時在第二層單體中包含HEA。當HEA用作第二層單體，并且第一層單體中不含或僅含少量 HEA時，HEA可以改善油墨的分散性和噴射性，同時對油墨干燥性能的影響達到最低(如果 存在影響)。在另一個實施方式中，第一聚合物層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)小于第二聚合物層的 Tg。已經(jīng)表明，高Tg膠乳顆粒更容易噴射，而具有較低Tg的膠乳顆粒更軟，因此容易污損電 阻器，導致印刷問題。但是，具有高Tg的膠乳顆粒對介質(zhì)的粘附性低，在不額外加熱的情況 下需要很長時間才能形成膜。通過對用于將顏料包封在多層中的單體進行選擇使得第一聚 合物層的Tg小于第二聚合物層的Tg，可以保持易于噴射的硬顆粒的益處，同時由于存在具 有較低Tg的第一聚合物層，最大程度地減少了膜形成和粘附性方面的問題。在一個具體實 施方式中，第一聚合物層的1可以約為0°C至105°C，以及/或者第二聚合物層的Tg可以約 為 75°C至 125°C。或者，制備包封顏料的另一種方法可包括首先形成外部聚合物組合物，例如第二 組合物，然后引入與第二組合物相比疏水的內(nèi)部組合物，該內(nèi)部組合物可遷移通過外部聚 合物組合物，形成類似于第一組合物的內(nèi)部材料組合物。這種遷移可在動力學或熱力學機 理作用下推動。
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如上所述，在油墨中可包含該包封顏料。在一個具體實施方式
中，噴墨油墨可包含包封顏料或多種包封顏料和/或其它分散在液體載劑中的顏料。在一個方面，噴墨油墨可 設(shè)計用于熱噴墨機構(gòu)中。可與本發(fā)明所述的包封顏料一起使用的典型的液體載劑配方可包括水和任選的 一種或多種助溶劑。另外，可包含一種或多種非離子型、陽離子型和/或陰離子型表面活性 齊U。配方中的余量可以是經(jīng)過純化的水或其它本領(lǐng)域中已知的載劑組分，例如殺生物劑、粘 度調(diào)節(jié)劑、調(diào)節(jié)PH值的材料、掩蔽劑、防腐劑等。通常，液體載劑主要是水。可用的助溶劑種類的非限制性例子包括脂族醇、芳族醇、二醇、二醇醚、聚二醇 醚、己內(nèi)酰胺、甲酰胺、乙酰胺和長鏈醇。這些化合物的例子包括脂族伯醇、脂族仲醇、1， 2-醇、1，3-醇、1，5-醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的高級同系物、N-烷 基己內(nèi)酰胺、未取代的己內(nèi)酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等?？墒?用的溶劑的具體例子包括三羥甲基丙烷、2-吡咯烷酮和1，5_戊二醇。還可以使用許多表面活性劑中的一種或多種。這些表面活性劑可包括非離子型、 兩性、陰離子型和陽離子型表面活性劑。這些表面活性劑是油墨配方領(lǐng)域的技術(shù)人員已知 的，可包括烷基聚環(huán)氧乙烷、烷基苯基聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物、乙炔式聚環(huán)氧 乙烷、聚環(huán)氧乙烷(二)酯、聚環(huán)氧乙烷胺、質(zhì)子化的聚環(huán)氧乙烷胺、質(zhì)子化的聚環(huán)氧乙烷酰 胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、取代的胺氧化物等。與本發(fā)明方法相容的各類其它添加劑可用于針對具體應用優(yōu)化油墨組合物的性 質(zhì)。這些添加劑的例子是加入后能抑制有害微生物生長的添加劑。這些添加劑可以是常用 于油墨制劑的殺生物劑、殺真菌劑和其它微生物試劑?？梢胙诒蝿┤鏓DTA(乙二胺四乙酸)以消除重金屬雜質(zhì)的不良影響，可以使用 緩沖溶液控制所得油墨的PH值。如果存在，其用量可以例如為0.01重量％至2重量％。也 可以包含粘度調(diào)節(jié)劑和緩沖劑以及其它本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的添加劑，以根據(jù)需要調(diào)節(jié)油 墨的性質(zhì)。如果存在，這些添加劑的含量可以為0. 01重量％至20重量％。依據(jù)本發(fā)明方法制得的噴墨油墨通常提供若干優(yōu)點。例如，聚合物包封的顏料的 使用往往減少溶液中總的顆粒數(shù)量(與具有與顏料共分散的單獨膠乳微粒相比)，并減少 其總計的表面面積，以使顏料懸浮液(例如，油墨)的粘度減小。包封還可在施加到基底時、 例如油墨印刷在介質(zhì)基底上時，防止顏料-膠乳分離，以使耐久性和光密度更加優(yōu)化。聚合 物包封的顏料還便于形成這樣的結(jié)果各顏料顆?；虼蠖鄶?shù)顏料顆粒被截留在膠乳形成膜 的表面下方(打印之后)，使得光澤和顏色之間的光澤均勻性得到提高。
實施例以下實施例說明了目前已知的本發(fā)明的實施方式。因此，這些實施例不應被認為 是本發(fā)明的限制，而僅僅用于說明如何根據(jù)現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)制得本發(fā)明的已知最佳組合 物。因此，本文中揭示了代表性數(shù)量的組合物和它們的制備方法。實施例1-多層聚合物包封的顏料向配有懸吊的槳式攪拌器、熱電偶探頭和冷凝器的250毫升三頸圓底燒瓶中加入 顏料黃213(10克)、十二烷基硫酸鈉(1. 75克)和水(179. 25克)的分散體。將該燒瓶在 200rpm轉(zhuǎn)速的條件下攪拌，并加熱到82°C。同時，通過劇烈混合以下組分30分鐘制得單體乳液甲基丙烯酸甲酯(6克)，丙烯酸丁酯(2克)，Abex EP120 (O.264克)，Triton X-305 (0. 16克)，Aerosol 0T-75(0. 1克)和水(2克)。隨著反應容器達到77 °C，加入 過硫酸鉀(0. 4克)，在160分鐘內(nèi)將單體乳液加入到反應混合物中。在單體進料完成后， 立即在60分鐘內(nèi)向反應混合物中加入第二單體乳液(按照類似的步驟制備，但組成為甲基 丙烯酸甲酯(1.5克)，丙烯酸丁酯(0.5克)，甲基丙烯酸(0.2克)，Abex EP120 (0.066 克)，Triton X-305 (0· 04 克)，Aerosol ΟΤ-75 (0· 026 克)和水(0· 5 克))。在整個進 料過程中，反應溫度保持在82°C，并且在最后的單體進料完成后在該溫度再保持1小時。然 后，將反應冷卻，通過1微米過濾器過濾。反應產(chǎn)物包含5重量％的顏料(用紫外可見光譜 (UV-vis)測得)和5重量％的包封聚合物。實施例2-多層聚合物包封的顏料向配有懸吊的槳式攪拌器、熱電偶探頭和冷凝器的250毫升三頸圓底燒瓶中加入 顏料黃213(10克)、十二烷基硫酸鈉(1. 75克)和水(179. 25克)的分散體。將該燒瓶在 200rpm轉(zhuǎn)速的條件下攪拌，并加熱到82°C。同時，通過劇烈混合以下組分30分鐘制得單 體乳液甲基丙烯酸甲酯(6克)，丙烯酸丁酯(2克)，Abex EP120 (0. 264克)，Triton X-305 (0. 16克)，Aerosol 0T-75 (0. 1克)和水(2克)。隨著反應容器達到77 °C，加入 過硫酸鉀(0. 4克)，在160分鐘內(nèi)將單體乳液加入到反應混合物中。在單體進料完成后， 立即在60分鐘內(nèi)向反應混合物中加入第二單體乳液(按照類似的步驟制備，但組成為甲基 丙烯酸甲酯(1.5克)，丙烯酸丁酯(0.5克)，甲基丙烯酸(0.3克)，Abex EP120 (0.066 克)，Triton X-305 (0· 04 克)，Aerosol 0T-75 (0· 026 克)和水(0· 5 克))。在整個進 料過程中，反應溫度保持在82°C，并且在最后的單體進料完成后在該溫度再保持1小時。然 后，將反應冷卻，通過1微米過濾器過濾。反應產(chǎn)物包含5重量％的顏料(用紫外可見光譜 (UV-vis)測得)和5重量％的包封聚合物，固體含量為10. 2重量％。實施例3-對比例向配有懸吊的槳式攪拌器、熱電偶探頭和冷凝器的250毫升三頸圓底燒瓶中加入 顏料黃213(10克)、十二烷基硫酸鈉(1.75克)和水(179. 25克)的分散體。將該燒瓶 在200rpm轉(zhuǎn)速的條件下攪拌，并加熱到82°C。同時，通過劇烈混合以下組分30分鐘制得 單體乳液甲基丙烯酸甲酯(7. 5克)，丙烯酸丁酯(2. 5克)，甲基丙烯酸(1克)，Abex EP120 (0.33 克)，Triton X-305 (0.2 克)，Aerosol 0T-75 (0. 13 克)和水(2. 5 克)。隨 著反應容器達到77°C，加入過硫酸鉀(0. 4克)，在200分鐘內(nèi)將單體乳液加入到反應混合 物中。在單體進料完成后將反應溫度在82°C再保持1小時。然后，將反應冷卻，通過1微 米過濾器過濾。反應產(chǎn)物包含5重量％的顏料(用紫外可見光譜(UV-vis)測得)和5重 量％的包封聚合物。實施例4-對比例將以下材料在250毫升燒杯中混合甲基丙烯酸甲酯(7.5克)，丙烯酸丁酯(2.5 克)，甲基丙烯酸(O. 1克)，十六烷(0. 5克)，十二烷基硫酸鈉(0. 8克)和水(88. 7克)。用 磁力攪拌器將混合物攪拌30分鐘，直到混合良好。通過使用具有型號CL4超聲轉(zhuǎn)換器的熱 系列⑧超聲處理器(Heat Systems Ultrasonic Processor with Model CL4 Ultrasonic Converter)在最大功率下超聲處理2分鐘來制備微乳液。向其中加入顏料黃213 (10克)、 十二烷基硫酸鈉(1. 75克)和水(88. 25克)的分散體。然后，將該混合物在最大功率下超聲處理2分鐘。然后，將該單體/顏料混合物加入配有懸吊的槳式攪拌器、熱電偶探頭和冷凝器的250毫升三頸圓底燒瓶中。將該燒瓶在200rpm轉(zhuǎn)速的條件下攪拌，加入0. 95克 Aerosol OT-75。將燒瓶加熱到82°C。在77°C，加入0. 2克過硫酸鉀，將反應在82°C保持 4-5小時。然后，將產(chǎn)物冷卻，通過1微米過濾器過濾。反應產(chǎn)物包含5重量％的顏料(用 紫外可見光譜(UV-vis)測得)和5重量％的包封聚合物，固體含量為10. 6重量％。粒度 約為D50 0.11微米。實施例5-對比例將以下材料在250毫升燒杯中混合甲基丙烯酸甲酯(7.5克)，丙烯酸丁酯(2.5 克)，甲基丙烯酸(0. 3克)，十六烷(0. 5克)，十二烷基硫酸鈉(0. 8克)和水(88. 7克)。用 磁力攪拌器將混合物攪拌30分鐘，直到混合良好。通過使用具有型號CL4超聲轉(zhuǎn)換器的熱 系列 超聲處理器(Heat Systems Ultrasonic Processor with Model CL4 Ultrasonic Converter)在最大功率下超聲處理2分鐘來制備微乳液。向其中加入顏料黃213 (10克)、 十二烷基硫酸鈉(1. 75克)和水(88. 25克)的分散體，然后在最大功率下超聲處理2分鐘。 然后，將該單體/顏料混合物加入配有懸吊的槳式攪拌器、熱電偶探頭和冷凝器的三頸圓 底燒瓶中。將該燒瓶在200rpm轉(zhuǎn)速的條件下攪拌，加入0. 95克磺基琥珀酸二辛酯。將該燒 瓶加熱到82°C，在77°C加入0.2克過硫酸鉀。將反應在82°C保持4-5小時。然后，將產(chǎn)物 冷卻，通過1微米過濾器過濾。反應產(chǎn)物包含5重量％的顏料(用紫外可見光譜(UV-vis) 測得)和5重量％的包封聚合物，固體含量為10. 6重量％，粒度為D5tl 0. 11微米。實施例6-單層包封顏料和多層包封顏料中酸含量的比較依據(jù)實施例1-5制備五種包封顏料，并進行分析。 如表中所示，實施例1和2中的雙層包封顏料所包含的總酸量較少，因此較少的酸 分配發(fā)生，例如，相對于所實現(xiàn)的表面酸密度，進入水相中的酸較少。
雖然已經(jīng)根據(jù)某些優(yōu)選的實施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識 至IJ，在不背離本發(fā)明精神的情況下可以作出各種修改、變化、省略和替代。因此，本發(fā)明僅受 所附權(quán)利要求的范圍的限定。
權(quán)利要求
一種包封顏料，其包含顏料；包封所述顏料的第一聚合物層，所述第一聚合物層包含小于2重量％的聚合的酸單體；和包封所述第一聚合物層或顏料的第二聚合物層，其中所述第二聚合物層的親水性強于所述第一聚合物層的親水性，所述包封顏料的粒度小于約500納米。
2.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述第一聚合物層與所述第二聚合物 層的重量比大于約1.5 1。
3.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述第一聚合物層中基本不含酸。
4.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述第一聚合物層基本包封所述顏料， 所述第二聚合物層基本包封所述第一聚合物層。
5.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述包封顏料具有包含至少2重量％的 聚合的酸單體的第二聚合物層。
6.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述包封顏料具有包含大于約5重量％ 的聚合的酸單體的第二聚合物層。
7.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述包封顏料具有包含大于約8重量％ 的聚合的酸單體的第二聚合物層。
8.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述第一聚合物層的Tg小于所述第二 聚合物層的Tg。
9.如權(quán)利要求8所述的包封顏料，其特征在于，所述第一聚合物層的Tg約為-25°C至 105 °C。
10.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述第一聚合物層包括交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述包封顏料還包括基本包封所述第 二聚合物層的第三聚合物層。
12.如權(quán)利要求1所述的包封顏料，其特征在于，所述包封顏料的粒度小于約300納米。
13.—種噴墨油墨，其包含分散在液體載劑中的多種如權(quán)利要求1所述的包封顏料。
14.如權(quán)利要求13所述的噴墨油墨，其特征在于，所述噴墨油墨經(jīng)配制用于熱噴墨機 構(gòu)中。
15.一種制備包封顏料的方法，其包括將顏料分散在水性介質(zhì)中；通過引發(fā)第一層單體聚合來使多種第一層單體在水性介質(zhì)中聚合，形成包封所述顏料 的第一聚合物層，其中所述第一層單體包含小于2重量％的酸性單體；將多種第二層單體分散在水性介質(zhì)中，其中所述第二層單體包含至少一種組成上與所 述第一層單體不同的單體，所述第二層單體包含至少2重量％的酸性單體；和在所述第一聚合物層表面上使所述多種第二層單體聚合，形成包封所述顏料和所述第 一聚合物層的第二聚合物層。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述顏料是不帶電荷的。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一層單體基本不含酸。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二層單體包含選自下組的單體丙 烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺和這些單體的組合。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟將多種第三層 單體分散在水性介質(zhì)中，其中所述第三層單體在組成上與所述第二層單體不同；使所述多 種第三層單體在所述第二聚合物層表面上聚合，形成基本包封所述顏料、所述第一聚合物 層和所述第二聚合物層的第三聚合物層。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在所述包封顏料形成后，所述水性介質(zhì)中 包含小于2重量％的聚合酸。
21.一種制備包封顏料的方法，其包括將顏料分散在水性介質(zhì)中；通過引發(fā)第二層單體聚合來使多種第二層單體在水性介質(zhì)中聚合，形成包封所述顏料 的第二聚合物層；將內(nèi)部組合物分散在水性介質(zhì)中，其中所述內(nèi)部組合物與所述第二組合物相比基本上 是疏水的；提供條件以促進所述內(nèi)部組合物遷移通過所述第二聚合物層。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述遷移在動力學或熱力學機理作用下 推動。
全文摘要
本發(fā)明涉及包封顏料。該顏料被第一聚合物層和第二聚合物層包封，所述第二聚合物層包封所述第一聚合物層和/或顏料。第一聚合物層可包含小于2重量％的聚合的酸單體。第二聚合物層的親水性高于第一聚合物層的親水性，第一聚合物層與第二聚合物層的重量比可以大于約1.5∶1。本發(fā)明還揭示了形成包封顏料的方法。
文檔編號C09C3/10GK101861366SQ200780101578
公開日2010年10月13日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者D·M·英格爾, H·劉, P·C·卡戈勒 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)