[發(fā)明專利]炭黑水分散體及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580040091.0
• 申請日: 2005-11-04
• 公開（公告）號: CN101107330A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中田英尚;新井啟哲
• 申請（專利權(quán)）人: 東海碳素株式會社
• 主分類號: C09C1/56
• 分類號: C09C1/56;C09C1/58;C09C3/04;C09C3/06;C09D17/00
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 高龍鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適合作為噴墨打印機用為主的水性黑色油墨的炭黑水分散體及其制造方法。

背景技術(shù)

由于炭黑具有疏水性，相對于水的潤濕性低，因此將其在水中高濃度地、穩(wěn)定地分散是極其困難。這是由于存在于炭黑表面的與水分子的親和力高的官能團、例如羧基或羥基等的親水性的含氫官能團極少所致。因此，很早就有了對炭黑進行氧化處理，通過在其表面形成親水性官能團來改善炭黑在水中的分散性能的方法。

例如，日本特許公開昭48-018186號公報中公開了將炭黑用次鹵酸鹽水溶液進行氧化處理的方法，另外，日本特許公開昭57-159856號公報中公開了將炭黑用低溫氧等離子體進行氧化處理的方法。但是，通過低溫等離子體的氧化處理，存在著難以對大量的炭黑進行均勻的反應(yīng)的問題。

對實施了輕微氧化處理的炭黑，采用偶合劑或表面活性劑等，以此來謀求提高對水的分散性的水性油墨的制造方法(例如，日本特許公開平04-189877號公報等)也已為人們所知，但因溫度變化及經(jīng)時變化的表面活性劑等的氧化或分解引起的變質(zhì)，很難將分散性能長時間、穩(wěn)定地保持下去。另外，作為提高分散性的同時對炭黑進行表面處理的方法，有人提出了在水中將炭黑用玻璃珠進行細粉碎，用次鹵酸鹽進行氧化的方法(日本特許公開平08-319444號公報)，但在水中用玻璃珠進行的粉碎，具有由于浮力降低粉碎效果的缺點。

另外，日本特許公開平08-003498號公報中公開了一種水性顏料油墨的制造方法，所述水性顏料油墨的制造方法為在含水與炭黑的水性顏料油墨中，該炭黑含有1.5mmol/g以上的表面活性氫的水性顏料油墨以及含有水和炭黑的水性顏料油墨的制造方法，其中包括(a)制得酸性炭黑的工序；(b)在水中將上述酸性炭黑用次鹵酸鹽進一步進行氧化的工序。而日本特許公開平08-319444號公報中則公開了一種水性顏料油墨的制造方法，其中包括：將吸油量為100ml/100g以下的炭黑在水性介質(zhì)中微分散的工序；以及，采用次鹵酸鹽對該炭黑進行氧化的工序。

上述日本特許公開公報中記載的方法，是通過對炭黑進行氧化，使其表面含大量的作為親水性官能團的活性氫，由此可以得到水分散性良好，長時間的分散穩(wěn)定性優(yōu)良的水性顏料油墨的方法。但是，為了維持炭黑在水中分散的穩(wěn)定的分散狀態(tài)，炭黑粒子表面與水分子的接觸界面中存在的親水性官能團的量發(fā)揮很大的功能，單憑炭黑單位重量的官能團量，則難以準確判斷其分散性的好壞。

因此，本申請人作為準確判斷分散性能好壞的新指標，著眼于炭黑的單位表面積中存在的親水性的含氫官能團量，開發(fā)出易水分散性炭黑(日本特許公開平11-148027號公報)，所述易水分散性炭黑是通過氧化處理被改性的炭黑，其特征在于，存在于表面的含氫官能團中羧基與羥基的單位表面積總量為3μeq/m²以上。

而且，僅用在炭黑表面形成親水性官能團的方法來提高炭黑在水中的分散性、且保持長時間的分散穩(wěn)定性是有限度，因此進行了進一步研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了水中的易分散性或分散穩(wěn)定性等的分散性能與炭黑的聚集形態(tài)有密切的關(guān)系，并開發(fā)、提出了一種易水分散性炭黑(日本特許公開平11-148026號公報)，所述易水分散性炭黑是對氮吸附比表面積(N₂SA)為80m²/g以上、DBP吸油量為70ml/100g以下的炭黑進行氧化處理的炭黑，其特征在于，聚集體的斯托克思(スト-クスモ-ド)直徑Dst(nm)與附聚體的平均粒徑Dupa(nm)之比Dupa/Dst值為1.5～2.0。

另一方面，日本特許公表2003-535949號公報公開了一種自分散型顏料的制造方法，其特征在于，該方法包括：對顏料實施能夠給予至少200秒^-1的有效剪切速度的至少一種分散混合操作的同時，在水性環(huán)境中采用臭氧使顏料氧化的工序。該方法是同時進行顏料的粉碎與氧化的方法，但由于臭氧氣體在水中的溶解度低，因此存在著氧化處理不充分的缺點。

發(fā)明的公開

因此，本發(fā)明人等為了進一步改善炭黑水分散體的分散性能及油墨性能，進行了悉心探討研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將炭黑分散在水性介質(zhì)中時，將炭黑與表面化學(xué)修飾劑混合在水中而形成漿液，對該漿液進行加壓并噴射出，使噴射流互相碰撞或碰撞壁面，則噴射流中炭黑發(fā)生微粒化的同時能夠在炭黑粒子表面形成均勻的化學(xué)修飾基。