專利名稱：含有改性碳產(chǎn)品的水性油墨和涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是美國專利系列申請08/356,660和08/356,653的繼續(xù)申請部分，這兩篇專利是在1994年12月15日提交的，其公開內(nèi)容這里引為參考。
本發(fā)明涉及含有改性碳產(chǎn)品的水性油墨和涂料。
目前使用的油墨有許多種類。這些種類包括印刷油墨、紫外線固化油墨、圓珠筆油墨、印油或打印油墨。從本質(zhì)上來講，油墨可有四類主要材料組成。它們是著色劑、連接料或清漆、添加劑和溶劑。
更詳細(xì)地，包括顏料、調(diào)色劑和染料的著色劑，提供了與底物相對比的顏色。連接料或清漆在印刷操作中作著色劑的載體。添加劑影響適印性、膜的性能、干燥速率和最終使用性能。最后，溶劑除了參與形成連接料外，還用來減少油墨的粘度，并用來調(diào)整干燥的容易程度和樹脂的性能。通常，根據(jù)所想要的配方，把選自這四類的各組分稱重、混合和研磨(即分散)(一起或分別研磨)。
目前，主要的黑顏料是炭黑，如爐法炭黑，它可以干粉狀、擠水色漿(flushed paste)或液體濃縮狀用作著色劑。擠水色漿和液體濃縮物形式是更經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)樗鼈冃枰钌俚姆稚⒆饔谩Ｒ话?，著色劑的形式影響其色調(diào)、耐久性、松密度(bulk)、不透明性、光澤度、流變學(xué)、最終用途和印刷質(zhì)量。
通常，可通過活版印刷、平版印刷、苯胺印刷、凹版印刷、絲網(wǎng)印刷、鏤花版、復(fù)印和靜電印刷來涂布油墨。因此油墨可用在如報(bào)紙、印刷品、商業(yè)廣告、折疊卡通、書籍、瓦楞盒、紙袋、包裝紙、標(biāo)簽、金屬容器、塑料容器、塑料膜、箔、薄層、食品中的插入物、衛(wèi)生巾、紡織品等用途中。McGraw-Hill的“科學(xué)和技術(shù)百科全書”(Encyclopedia of Science andTechnology)，第7卷，第159-164頁，提供了其他可用油墨種類和其用途的細(xì)節(jié)，所有這些內(nèi)容這里引為參考。
即使使用可市購的油墨，仍需要提供更易于制備的油墨。
涂料用于許多種類表面的裝飾、防護(hù)和功能性處理。這些表面包括線圈、金屬、器具、家俱、硬紙板、木材和膠合板、船舶、維護(hù)、汽車、罐頭和紙板。一些涂料，如那些海底管道上的涂料，是用于保護(hù)性的目的。其他一些涂料，如汽車外用涂料，既具有裝飾性功能又具有保護(hù)性功能。另外還有涂料提供船甲板和汽車底座上的摩擦控制。一些涂料防止船底弄臟，另外一些保護(hù)罐頭里的食品和飲料。硅片、印刷電路板、信號傳輸?shù)牟▽?dǎo)纖維上的涂料、錄像磁帶和計(jì)算機(jī)磁盤上的磁性涂料是涂料中的一些所謂的高科技應(yīng)用。
每年制備出成千上萬種涂料。一般來說，它們由一種或多種粘合劑(如樹脂或粘合劑)、至少一種溶劑、一種或多種顏料和任選的幾種添加劑組成。大多數(shù)涂料制備成液狀體且以液體狀應(yīng)用，當(dāng)涂布到底物上后轉(zhuǎn)化成“固體”膜。
顏料和涂料提供了不透明度和顏色。顏料內(nèi)含物控制最終膜的光澤度，并可對其機(jī)械性能有很重要的影響。一些顏料甚至防止腐蝕。另外，顏料影響向其粘度并提高該涂料的涂布性。一個(gè)決定顏料性能的重要變量是顏料的粒徑和粒徑分布。把顏料制備方法設(shè)計(jì)成能提供最佳綜合考慮了該顏料粒子的粒徑和粒徑分布的方法。在涂料的制備中，希望以得到一個(gè)穩(wěn)定的分散體的這樣一種方式分散該顏料，其中大多數(shù)顏料粒子，如果不是全部的話，被分散成顏料制造商設(shè)計(jì)成產(chǎn)品的單個(gè)粒子。顏料的分散包括潤濕、分離和穩(wěn)定。
有三類漆料其中粘合劑可溶于水的漆料、在其中膠態(tài)分散的漆料以及在其中乳化形成膠乳的漆料。表面涂料組合物通常是多少有點(diǎn)粘的液體，它具有三種基本組份成膜物質(zhì)或稱為粘合劑的物質(zhì)混合物、一種顏料或多種顏料的混合物以及揮發(fā)性液體。粘合劑和揮發(fā)性液體的組合物稱為漆料，該漆料可以一種溶液或細(xì)粘合劑粒子在非溶劑中的分散體。顏料是磨碎的、不溶的、分散在涂料漆料中的固體粒子，并在最終膜中分散在整個(gè)粘合劑中。表面活性劑被用作顏料分散劑。水性涂料的組份和制備進(jìn)一步討論在“聚合物、科學(xué)和工程的精選百科全書”(Concised Encyclopedia of Polymer，Scienceand Engineering)，第160-171頁(1990)，其內(nèi)容這里引為參考。
仍需要一種既可在水性油墨又可在涂料中更易制備的水性涂料。溶劑是(或含有)水。
因此，本發(fā)明涉及含有水和改性碳產(chǎn)品的水性油墨組合物或水性涂料組合物，該改性碳產(chǎn)品含有連有有機(jī)基團(tuán)的碳。該有機(jī)基團(tuán)被一個(gè)離子或一個(gè)可離子化的基團(tuán)所取代。這里所用的碳，能與重氮鹽反應(yīng)形成上述改性的碳產(chǎn)品。該碳可以是結(jié)晶形的或無定形的。其例子包括，但不局限于石墨、炭黑、玻璃碳、活性炭、活性碳以及它們的混合物。上述碳的磨碎形式是優(yōu)選的。
該有機(jī)基團(tuán)包括a)至少一個(gè)芳基，和b)至少一個(gè)離子基團(tuán)、至少一個(gè)可離子化的基團(tuán)、或一個(gè)離子基團(tuán)和一個(gè)可離子化的基團(tuán)的混合物。該具有芳基的有機(jī)基團(tuán)通過該芳基直接連到該碳上。
另外，該改性碳產(chǎn)品的有機(jī)基團(tuán)包括a)至少一個(gè)C1-C12取代或未取代的烷基，和b)至少一個(gè)離子基團(tuán)、至少一個(gè)可離子化的基團(tuán)或一個(gè)離子基團(tuán)和一個(gè)可離子化的基團(tuán)的混合物。
本發(fā)明的水性油墨和涂料提供了所希望的分散穩(wěn)定性、印刷質(zhì)量和圖像光密度。
下面的說明書介紹了本發(fā)明其他特征和優(yōu)點(diǎn)。通過該說明或通過實(shí)施所述的本發(fā)明，將更清楚或更領(lǐng)會這些功能。通過在下面說明書和所附權(quán)利要求書中具體指出的方法、產(chǎn)品和組合物，將認(rèn)識和實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)。
這里所用的碳，能與重氮鹽反應(yīng)以形成上述改性的碳產(chǎn)品。該碳可以是結(jié)晶或無定形的。其例子包括、但不局限于石墨、炭黑、玻璃碳、活性炭、活性炭黑和它們的混合物。優(yōu)選是上述碳的磨碎形式。
本發(fā)明涉及含有水性連接料和改性碳產(chǎn)品的水性油墨和涂料組合物。與常規(guī)碳顏料相反，用于本發(fā)明油墨或涂料中的改性碳產(chǎn)品不難分散在水性連接料中。該改性的碳產(chǎn)品未必需要常規(guī)的研磨過程，也未必需要得到可用的油墨或涂料所需要的分散劑。優(yōu)選該改性的碳產(chǎn)品僅需要低的剪切攪拌或混合，就把顏料很容易地分散在水中。
該碳產(chǎn)品的制備如下在液體反應(yīng)介質(zhì)中把上述定義的碳與重氮鹽反應(yīng)，來把至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)連到該碳的表面上。優(yōu)選的反應(yīng)介質(zhì)包括水、含水的任何介質(zhì)和含醇的任何介質(zhì)。水是最優(yōu)選的介質(zhì)。這些改性的碳產(chǎn)品(其中該碳是炭黑)和其各種制備方法介紹在1994年12月15日提交的題為“炭黑與重氮鹽的反應(yīng)、生成的炭黑產(chǎn)品及其用途”(“Reaction of Carbon MaterialsWith Diazonium Salts，Resultant Carbon Black Products and Their Uses”)的美國專利申請系列號08/356,660以及與該申請同時(shí)提交的其接續(xù)部分申請中，這兩個(gè)申請本文引為參考。這些改性碳產(chǎn)品(其中該碳不是炭黑)和其各種制備方法介紹在1994年12月15日提交的題為“碳材料與重氮鹽的反應(yīng)和生成的碳產(chǎn)品”(“Reaction of Carbon Materials With Diazonium Salts，Resultant CarbonBlack Products”)的專利申請系列號08/356,653中，該申請本文也引為參考。
為了制備上述的改性碳產(chǎn)品，該重氮鹽僅需要足夠穩(wěn)定來與碳反應(yīng)就行。因此，該反應(yīng)可用一些在其他情況下認(rèn)為是不穩(wěn)定并易于分解的重氮鹽來進(jìn)行。一些分解過程可與該碳和重氮鹽之間的反應(yīng)競爭，并可減少連接到該碳上的有機(jī)基團(tuán)的總數(shù)。另外，該反應(yīng)可在較高的溫度下進(jìn)行，這時(shí)許多重氮鹽易于分解。較高的溫度也可有利地增加該重氮鹽在反應(yīng)介質(zhì)中的溶解性并提高在其該方法中的加工性。然而，由于其他的分解過程，較高的溫度可導(dǎo)致一些重氮鹽的損失。
當(dāng)碳作為稀的、易于攪拌的水性漿料存在時(shí)，或在用來炭黑造粒的適量水存在時(shí)，該炭黑可與重氮鹽反應(yīng)。如果需要，可用常規(guī)的造粒工藝形成炭黑粒料。其他的碳可類似地與重氮鹽反應(yīng)。另外，當(dāng)把用碳而不是炭黑的改性碳產(chǎn)品用于水性油墨和涂料中時(shí)，優(yōu)選在與重氮鹽反應(yīng)之前，應(yīng)該先將碳研磨成細(xì)小的粒徑，來避免在該油墨中形成不希望要的沉淀?？蛇B到該碳上的有機(jī)基團(tuán)是用作為官能團(tuán)的離子或可離子化基團(tuán)取代的有機(jī)基團(tuán)?？呻x子化基團(tuán)是一個(gè)在使用介質(zhì)中能形成離子基的基團(tuán)。該離子基可以是陰離子基或陽離子基，且該可離子化的基團(tuán)可以形成一個(gè)陰離子或陽離子。
形成陰離子的可離子化的官能團(tuán)包括例如，酸基或酸基的鹽。因此，該有機(jī)基團(tuán)包括從有機(jī)酸衍生的基團(tuán)。優(yōu)選當(dāng)它含有一個(gè)形成陰離子的可離子化的基團(tuán)時(shí)，這樣的一個(gè)有機(jī)基團(tuán)具有a)一個(gè)芳基，或一個(gè)C1-C12取代或未取代的烷基和b)至少一個(gè)pKa小于11的酸基，或至少一個(gè)pKa小于11的酸基的鹽，或至少一個(gè)pKa小于11的酸基和至少一個(gè)pKa小于11的酸基的鹽的混合物。該酸基的pKa是指整個(gè)有機(jī)基團(tuán)的pKa，而不只是該酸基取代基的。更優(yōu)選，該pKa小于10，且最優(yōu)選小于9。優(yōu)選該有機(jī)基團(tuán)的芳族基或烷基直接連到該碳上。該芳族基可進(jìn)一步被取代或未取代，如用烷基。該C1-C12烷基可以是支化或未支化的，并優(yōu)選是乙基。更優(yōu)選，該有機(jī)基團(tuán)是苯基或萘基，且該酸基是磺酸基、亞磺酸基、膦酸基或羧酸基。其例子包括-COOH、-SO3H、-PO3H2、-SO2NH2、-SO2NHCOR以及它們的鹽。如-COONa、-COOK、-COO-NR4+、-SO3Na、-HPO3Na、-SO3-NR4+和PO3Na2，其中R是烷基或苯基。特別優(yōu)選的可離子化的取代基是-COOH和-SO3H以及它們的鈉鹽和鉀鹽。
更優(yōu)選，該有機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的磺基苯基或其鹽；取代或未取代的(多磺基)苯基或其鹽；取代或未取代的磺基萘基或其鹽；取代或未取代的(多磺基)萘基或其鹽。一種優(yōu)選的取代的磺基苯基是羥基磺基苯基或其鹽。
具體的具有形成陰離子的可離子化的官能團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)是對-磺苯基、4-羥基-3-磺苯基和2-磺乙基。
胺代表形成陽離子基團(tuán)的可離子化的官能團(tuán)的例子且可連到與上述形成陰離子的可離子化的基團(tuán)相同的有機(jī)基團(tuán)上。例如，胺在酸性介質(zhì)中可質(zhì)子化形成銨基。優(yōu)選，具有胺基取代基的有機(jī)基團(tuán)的pKb小于5。季銨基(-NR3+)和季磷鎓基(-PR3+)也代表陽離子基團(tuán)的例子且可連到與上述形成陰離子的可離子化的基團(tuán)相同的有機(jī)基團(tuán)上。優(yōu)選，該有機(jī)基團(tuán)含有一個(gè)如苯基或萘基的芳基和一個(gè)季銨基或一個(gè)季磷鎓基。該芳基優(yōu)選直接連到碳上。季環(huán)狀胺、甚至季芳香胺，也可用作該有機(jī)基團(tuán)。因此，N-取代的吡啶鎓化合物，如N-甲基-吡啶基，可用在此處。有機(jī)基團(tuán)的例子包括，但不局限于(C5H4N)C2H5+、C6H4(NC5H5)+、C6H4COCH2N(CH3)3+、C6H4COCH2(NC5H5)+、(C5H4N)CH3+和C6C4CH2N(CH3)3+。
連有用離子或可離子化的基團(tuán)取代的有機(jī)基團(tuán)的改性碳產(chǎn)品的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是相對于相應(yīng)的未處理碳，該改性的碳產(chǎn)品具有提高的水分散性。通常，改性的碳產(chǎn)品的水分散性隨著連接到碳(具有可離子化基團(tuán))上的有機(jī)基團(tuán)的數(shù)目的增加而增加，或隨著連接到指定有機(jī)基團(tuán)上的可離子化的基團(tuán)的數(shù)目的增加而增加。因此，增加連到該改性碳產(chǎn)品上的可離子化基團(tuán)的數(shù)目應(yīng)提高其水分散性，并允許把水分散性控制在一個(gè)所希望的水平上。應(yīng)注意通過酸化水性漆料，也可提高含有胺作為連接到該碳上的有機(jī)基團(tuán)的改性碳產(chǎn)品的水分散性。
由于該碳產(chǎn)品的水分散性在某種程度上取決于電荷的穩(wěn)定性，所以優(yōu)選該水性介質(zhì)的離子強(qiáng)度小于0.1摩爾濃度。更優(yōu)選，該離子強(qiáng)度小于0.01摩爾濃度。本發(fā)明的改性的碳產(chǎn)品優(yōu)選不含有副產(chǎn)物或鹽。
當(dāng)制備本發(fā)明的水分散的改性的碳產(chǎn)品時(shí)，優(yōu)選在該反應(yīng)介質(zhì)中離子化該離子或可離子化的基團(tuán)。該生成的產(chǎn)品分散液或漿料可照原狀使用或使用前加以稀釋。另外，該改性的碳產(chǎn)品可用常規(guī)炭黑所用的工藝進(jìn)行干燥。這些工藝包括，但不局限于在烘箱或旋轉(zhuǎn)爐中干燥。然而，過度干燥可引起水分散性程度的損失。在上述改性的碳產(chǎn)品在水性連結(jié)料中不如所希望的那樣容易分散時(shí)，可用常規(guī)的已知工藝如磨碎或研磨來分散該改性的碳產(chǎn)品。
本發(fā)明的改性炭黑產(chǎn)品特別適用于水性油墨配方。因此，本發(fā)明提供了含有水和本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品的改進(jìn)油墨組合物?？砂哑渌阎乃杂湍砑觿┘拥皆撍杂湍浞街?。
一般來說，油墨包括四個(gè)基本組份(1)著色劑或顏料，(2)在印刷時(shí)起著載體作用的連接料或清漆，(3)提高適印性、干燥性等的添加劑，和(4)調(diào)節(jié)粘度、干燥性和與其他油墨組份相容性的溶劑。對油墨的性能、制備和用途的一般性研究，參見“印刷手冊”(The Printing Manual)，第五版，Leach等人編(Chapman & Hall，1993)。各種水性油墨組合物也公開在，例如，美國專利2,833,736、3,607,813、4,104,833、4,308,061、4,770,706和5,026,755中，所有這些專利引入本文作為參考。
可用標(biāo)準(zhǔn)工藝把本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品作為預(yù)分散體或固體加到水性油墨配方中。使用本發(fā)明的水可分散的改性碳產(chǎn)品具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，并由于減少或消除了常規(guī)炭黑通常所使用的研磨步驟而節(jié)約了成本。
苯胺油墨代表一組油墨組合物。苯胺油墨通常包括著色劑、粘合劑和溶劑。本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品可用于苯胺油墨著色劑。實(shí)施例3示出了本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品在水性苯胺油墨組合物中的應(yīng)用。
本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品可用于水性新聞油墨。例如，水性新聞油墨組合物可包括水、本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品、樹脂和常規(guī)添加劑(如防泡添加劑或表面活性劑)。
本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品也可用于水性涂料組合物，如油漆或涂飾劑。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是一種含有水、樹脂和本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品的改進(jìn)水性涂料組合物。其他已知的常規(guī)涂料添加劑可加到該水溶性涂料組合物中。參見，例如，“科學(xué)和技術(shù)的McGraw-Hill百科全書”(McGraw-HillEncyclopedia of Science & Technology)，第五版，(McGraw-Hill，1982)，這里引為參考。也可參見美國專利5,051,464、5,319,044、5,204,404、5,051,464、4,692,481、5,356,973、5,314,945、5,266,406和5,266,361，所有這些專利這里引為參考。
可用標(biāo)準(zhǔn)工藝，把作為預(yù)分散體或固體的本發(fā)明改性碳產(chǎn)品加到水性涂料配方中。使用水可分散的改性碳產(chǎn)品使用本發(fā)明的水可分散的改性碳產(chǎn)品具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，并由于減少或消除了常規(guī)炭黑通常所使用的研磨步驟而節(jié)約了成本。下面一些實(shí)施例介紹本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品在水性汽車頂層配方中的應(yīng)用。
當(dāng)使用上述碳產(chǎn)品時(shí)，可用最少的組份和加工步驟，制備含有水性連接料和作為顏料的穩(wěn)定分散的碳產(chǎn)品的水性油墨或涂料。這樣的油墨或涂料可用于各種用途。優(yōu)選，在本發(fā)明的水性油墨和涂料中，該改性碳產(chǎn)品的存在是小于或等于油墨或涂料重量的20％。使用含有未改性的碳和本發(fā)明的改性碳產(chǎn)品的混合物的水性油墨或涂料配方也在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？砂严旅嫠懻摰哪切┏Ｒ?guī)添加劑加到該分散液中來進(jìn)一步提高該水性油墨或涂料的性能。
實(shí)施例分析方法根據(jù)ASTM D-4820，得到用于表面積測定的BET氮?dú)獗砻娣e。根據(jù)ASTM D-2414得到DBPA(鄰苯二甲酸正二丁酯)數(shù)據(jù)。
如下測定揮發(fā)物含量。炭黑樣品在125℃下干燥至恒重。把45ml于燥炭黑樣品置于一已在950℃下干燥過的加蓋的50ml坩堝中，并在隔焰爐中950℃下加熱7分鐘。揮發(fā)物含量表示為炭黑樣品失重的百分?jǐn)?shù)。
在下面的各個(gè)實(shí)施例中用下述方法來測定本發(fā)明炭黑產(chǎn)品和未處理炭黑的水性殘余物。用45g水振動炭黑產(chǎn)品(5g)5分鐘。將該生成的懸浮液傾倒通過一個(gè)篩子，并用水洗滌直到洗液呈無色。除了另外說明，使用325目篩子。干燥該篩子后，測定該篩子上殘余物的重量，并表示為試驗(yàn)中所用的炭黑的百分?jǐn)?shù)。
實(shí)施例1在銷式造粒機(jī)中用預(yù)制的重氮鹽制備炭黑產(chǎn)品該實(shí)施例介紹制備本發(fā)明炭黑產(chǎn)品的另外一種方法。向銷式造粒機(jī)中加入400g表面積為80m2/g、DBPA為85ml/100g的飛揚(yáng)性炭黑(fluffy carbonblack)。從27.1g磺胺酸的鈉鹽、10.32g亞硝酸鈉、29.0g濃HCl和293.5g水制得氫氧化4-磺苯基重氮內(nèi)鹽的冷懸浮液，并把該懸浮液加到造粒機(jī)中。造粒2分鐘后，取出樣品并在115℃干燥至恒重。與未處理炭黑的殘余物為81％相比較，該產(chǎn)品有0.1％325目殘余物。用乙醇進(jìn)行Soxhlet萃取過夜，得到含有1.1％硫的炭黑產(chǎn)品，與未處理炭黑含有0.8％硫相比較。這表明27％的對-C6H4SO3-基團(tuán)連到該炭黑產(chǎn)品上。因此，該炭黑產(chǎn)品有0.09mmol/g相連的對-C6H4SO3-基團(tuán)。
實(shí)施例2用現(xiàn)場制備的重氮鹽制備炭黑產(chǎn)品該實(shí)施例介紹制備本發(fā)明炭黑產(chǎn)品的另外一種方法。使用表面積為560m2/g、DBPA為90ml/100g和揮發(fā)物含量為9.5％的飛揚(yáng)性炭黑。把50g飛揚(yáng)性炭黑加到溶于420g水中的8.83g磺胺酸的溶液中。把該生成的懸浮液冷卻到30℃，并加入4.6g濃亞硝酸。在攪拌下逐漸加入含有3.51g亞硝酸鈉的水溶液，現(xiàn)場形成氫氧化4-磺苯基重氮內(nèi)鹽，該內(nèi)鹽與飛揚(yáng)性炭黑反應(yīng)。與未處理炭黑有6％殘余物相比較，該生成的產(chǎn)品有0.1％325目殘余物。該炭黑產(chǎn)品用乙醇進(jìn)行Soxhlet萃取過夜后會有1.97％硫，與未處理飛揚(yáng)性炭黑有0.24％硫相比較。這相當(dāng)于53％的對-C6H4SO3-基團(tuán)連到該炭黑產(chǎn)品上。因此，該炭黑產(chǎn)品有0.54mmol/g相連的對-C6H4SO3-基團(tuán)。
實(shí)施例3炭黑產(chǎn)品在水性油墨的制備中的應(yīng)用該實(shí)施例介紹在水性油墨配方中使用本發(fā)明的炭黑產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)。如下制備油墨組合物A把3.13份實(shí)施例1的炭黑產(chǎn)品加到一種連接料中，并在油漆搖動器中振動該組合物10分鐘，該連接料是通過混合2.92份JONCRYL61LV樹脂、0.21份異丙醇、0.31份ARROWFLEX脫泡劑，7.29份JONCRYL89樹脂和6.98份水而制備的。下表示出了635目殘余物的量。
JONCRYL是由WI.Racine的SC Johnson Polymer生產(chǎn)和銷售的樹脂的注冊商標(biāo)。ARROWFLEX是由NY，New York的Witco制造和銷售的脫泡劑的注冊商標(biāo)。
油墨組合物B的制備如下研磨120份實(shí)施例1所用的炭黑產(chǎn)品，112份JONCRYL 61LV樹脂、8份異丙醇、4份ARROWFLEX脫泡劑、156份水和400g研磨介質(zhì)的混合物。為了檢查研磨程度，定期取樣到組合物C中，該組合物C含有15.0份炭黑產(chǎn)品、140份JONCRYL61LV樹脂、1.0份異丙醇、1.7份ARROWFLEX脫泡劑、35.1份Joncryl 89和33.4份水。
油墨組合物D的制備如下研磨120份實(shí)施例1用的未處理炭黑、112份JONCRYL 61LV樹脂、8份異丙醇、4份ARROWFLEX脫泡劑、156份水和400g研磨介質(zhì)。為了檢查研磨程度，定期取樣到組合物E中，該組合物E含有15.0份炭黑產(chǎn)品、140份JONCRYL 61LV樹脂、1.0份異丙醇、1.7份ARROWFLEX脫泡劑、35.1份JONCRYL89樹脂和33.4份水。
在下表中示出了作為研磨時(shí)間的函數(shù)的油墨組合物A、C和E中的殘余物，并清楚地表明本發(fā)明的炭黑產(chǎn)品比相應(yīng)的那些水性油墨中的未處理炭黑更易分散.
實(shí)施例4炭黑產(chǎn)品在水性涂料的制備中的應(yīng)用該實(shí)施例表明本發(fā)明的炭黑產(chǎn)品可用于水性涂料的制備。通過攪拌10分鐘，把實(shí)施例2的炭黑產(chǎn)品(10g)分散在90g水中。如下制備涂料組合物A把4.3g這種分散液攪拌入下面這種混合物中，該混合物含有7.53g CARGILL17-7240丙烯酸樹脂、0.80g二甲基乙醇胺(DMEA)、19.57g水、0.37gSURFYNOL CT 136表面活性劑、1.32g CARGILL 23-2347三聚氰胺樹脂、0.53g乙二醇單丁基醚和0.075g BYK-306表面活性劑。CARGILL 17-7240丙烯酸酯樹脂和CARGILL 23-2347三聚氰胺可購自MN，Minneapolis，Cargill Inc.。SURFYNOL CT 136是PA，Allentown的氣體產(chǎn)品和化學(xué)品公司(Air Products and Chemicals，Inc.)生產(chǎn)和銷售的表面活性劑的注冊商標(biāo)。BYK-306是Wallingford的BYK-Chemie USA制造和銷售的表面活性劑的注冊商標(biāo)。
如下制備研磨料在一種混合物中研磨表面積為560m2/g、DBPA為80ml/100g、揮發(fā)物含量為9％的氧化炭黑產(chǎn)品(15g)直到平均粒徑為0.18微米，該混合物含有74.6g CARGIL 17-7240丙烯酸樹脂、9.53g DMEA、236.5g水和16.35g CT-136表面活性劑。對比涂料組合物B的制備為把這種研磨料24.4g與下面這種混合物混合，該混合物含有17.51g CARGILL 17-7240丙烯酸樹脂、1.74g DMEA、50.56g水、3.97g CARGILL23-2347三聚氰胺樹脂、1.59g乙二醇單丁醚和0.23g BYK-306表面活性劑。
把涂有組合物A和B的光亮lenetla紙?jiān)?50°F下干燥10分鐘。涂布透明的涂層，并把樣品再次干燥。涂有組合物A的紙的亨特L、a、b值分別為1.0、0.01和0.03，與涂有對比組合物B的紙的各值分別為1.1、0.01和-0.06相比較。
實(shí)施例5炭黑產(chǎn)品的制備和其在水性涂料中的應(yīng)用該實(shí)施例介紹本發(fā)明炭黑產(chǎn)品的制備和該炭黑產(chǎn)品在水性涂料中的應(yīng)用。把CTAB表面積為350m2/g、DBPA為120ml/100g的炭黑(200g)加到42.4g磺胺酸在2800g水中的攪拌溶液中。把二氧化氮(25.5g)溶于100g冷水中，并加到該炭黑產(chǎn)品的懸浮液中。放出氣泡。現(xiàn)場生成氫氧化4-磺苯基重氮內(nèi)鹽，該內(nèi)鹽與炭黑反應(yīng)。攪拌1小時(shí)后，把另外5gNO2直接加到該炭黑的分散體中。把該分散體攪拌另外15分鐘，并放置過液。在烘箱中130℃下干燥該分散體來回收該生成的炭黑產(chǎn)品。
把10g炭黑產(chǎn)品攪拌在90g水中，來制備該炭黑產(chǎn)品的分散體。如下制備涂料組合物C把4.3g這種分散體攪拌入一種混合物中，該混合物含有7.53g CARGILL 17-7240丙烯酸樹脂、0.80g DMEA、19.57g水、0.37gSURFYNOL CT 136表面活性劑、1.32g CARGILL 23-2347三聚氰胺樹脂、0.53g乙二醇單丁醚和0.075g BYK-306表面活性劑。
如下制備研磨料(在超微磨碎機(jī)中)在一種混合物中研磨表面積為560m2/g、DBPA為91ml/100g、揮發(fā)物含量為9.5％的氧化炭黑產(chǎn)品(15g)24小時(shí)，該混合物含有74.6g CARGILL 17-7240丙烯酸樹脂、9.53g DMEA、236.5g水和16.35g SURFYNOL CT-136表面活性劑。如下制備對比涂料組合物D把這種研磨料24.4g與一種混合物混合，該混合物含有17.51gCARGILL 17-7240丙烯酸樹脂、1.74g DMEA、50.56g 水、3.97gCARGILL23-2347三聚氰胺樹脂、1.59g乙二醇單丁醚和0.23g BYK-306表面活性劑。
把涂有組合物A和B的光亮lenetta紙?jiān)?50°F下干燥10分鐘。涂布透明涂層，并再次干燥這些樣品。涂有組合物C的紙的亨特L、a和b值分別為1.0、0.01和0.03，與涂有對比組合物D的紙的各值分別為1.1、0.01和-0.06相比較。
權(quán)利要求
1.一種含有水和改性碳產(chǎn)品的水性油墨組合物，該改性碳產(chǎn)品具有至少一個(gè)連到該碳上的有機(jī)基團(tuán)，其中該有機(jī)基團(tuán)用一個(gè)離子或可離子化的基團(tuán)取代。
2.權(quán)利要求1的水性油墨組合物，其中該離子或可離子化的基團(tuán)是磺酸基或其鹽、亞磺酸基或其鹽、羧酸基或其鹽、膦酸基或其鹽、或季銨基。
3.權(quán)利要求1的水性油墨組合物，其中該有機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的磺苯基或其鹽，或該有機(jī)基團(tuán)是取代的或未取代的(多磺基)苯基或其鹽。
4.權(quán)利要求1的水性油墨組合物，其中該有機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的磺萘基或其鹽，或該有機(jī)基團(tuán)是取代的或未取代的(多磺基)萘基或其鹽。
5.權(quán)利要求3的水性油墨組合物，其中該有機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的對-磺苯基或其鹽。
6.權(quán)利要求5的水性油墨組合物，其中該有機(jī)基團(tuán)是對-C6H4SO3Na。
7.權(quán)利要求1的水性油墨組合物，其中所說的碳是炭黑、石墨、玻璃碳、磨碎的碳、活性碳、活性炭、或它們的混合物。
8.權(quán)利要求7的水性油墨組合物，其中所說的碳是炭黑。
9.一種含有水、粘合劑和改性碳產(chǎn)品的水性涂料組合物，該改性碳產(chǎn)品具有至少一個(gè)連到碳上的有機(jī)基團(tuán)，其中該有機(jī)基團(tuán)被一個(gè)離子或可離子化的基團(tuán)所取代。
10.權(quán)利要求9的水性涂料組合物，其中該離子或可離子化的基團(tuán)是磺酸基或其鹽、亞磺酸基或其鹽、羧酸基或其鹽、膦酸基或其鹽、或季銨基。
11.權(quán)利要求9的水性涂料組合物，其中該有機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的磺苯基或其鹽，或該有機(jī)基團(tuán)是取代的或未取代的(多磺基)苯基或其鹽。
12.權(quán)利要求9的水性涂料組合物，其中該機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的磺萘基或其鹽，或該有機(jī)基團(tuán)是取代的或未取代的(多磺基)萘基或其鹽。
13.權(quán)利要求11的水性涂料組合物，其中該有機(jī)基團(tuán)是取代或未取代的對-磺苯基或其鹽。
14.權(quán)利要求13的水性涂料組合物，其中該有機(jī)基是對-C6H4SO3Na。
15.權(quán)利要求9的水性涂料組合物，其中所說的碳是炭黑、石墨、玻璃碳、磨碎的碳、活性碳、活性炭、或它們的混合物。
16.權(quán)利要求15的水性涂料組合物，其中所說的碳是炭黑。
全文摘要
介紹了一種包括改性碳產(chǎn)品的水性油墨組合物,該改性碳產(chǎn)品含有連有至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)的碳,該有機(jī)基團(tuán)被一個(gè)離子或可離子化的基團(tuán)所取代。也介紹了一種涂料組合物,該涂料組合物包括水、粘合劑和具有至少一個(gè)連到該碳上的改性碳產(chǎn)品,其中該有機(jī)基團(tuán)被一個(gè)離子或可離子化的基團(tuán)取代。
文檔編號D06P1/44GK1175272SQ95197590
公開日1998年3月4日 申請日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月15日
發(fā)明者詹姆斯·A·貝爾蒙特 申請人:卡伯特公司