[發(fā)明專利]炭黑水性分散體及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680021888.0
• 申請日: 2006-05-26
• 公開（公告）號: CN101198658A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戶田繁美;關(guān)山寧
• 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;C09C3/00;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)明涉及可適用于具有包括用于噴墨印刷機(jī)等用途的水性黑色油墨等的炭黑水性分散體及其制造方法。

背景技術(shù)

炭黑是疏水性的，對水的潤濕性低，在水中極難以高濃度穩(wěn)定分散。這是由于炭黑表面存在的與水分子親和性高的官能團(tuán)，例如羧基或羥基等的含有親水性的氫的官能團(tuán)極少所致。因此，通過對炭黑進(jìn)行氧化處理、在其表面上生成親水性官能團(tuán)，以改善炭黑在水中的分散性能，該工作從以往以來一直在進(jìn)行嘗試。

例如，專利文獻(xiàn)1(日本公開特許48-018186號公報)公開了用次鹵酸鹽的水溶液對炭黑進(jìn)行氧化處理的方法，另外，專利文獻(xiàn)2(日本公開特許57-159856號公報)公開了用低溫氧等離子體對炭黑進(jìn)行氧化處理的方法。

也有對實施過輕氧化處理的炭黑，使用偶合劑或表面活性劑等謀求提高在水中的分散性的水性油墨的制造方法(例如，日本公開特許04-189877號公報)，但是，由于溫度變化及經(jīng)時變化而使表面活性劑等發(fā)生氧化或分解而引起變質(zhì)，因而，難以長期穩(wěn)定地保持分散性能。

另外，專利文獻(xiàn)4(日本公開特許08-003498號公報)公開了一種水性顏料油墨制造方法，該水性顏料油墨含有水與炭黑，其是一種該炭黑具有1.5mmol/g以上的表面活性氫含量并含有水與炭黑的水性顏料油墨的制造方法，其中，其具有：(a)制得酸性炭黑的工序；(b)該酸性炭黑在水中用次鹵酸鹽進(jìn)一步氧化的工序。專利文獻(xiàn)5(日本公開特許08-319444號公報)公開了一種水性顏料油墨的制造方法，其中，其具有：使吸油量100ml/100g以下的炭黑在水性介質(zhì)中微分散的工序；以及，采用次鹵酸鹽氧化該炭黑的工序。

上述專利文獻(xiàn)4及專利文獻(xiàn)5中，通過氧化炭黑使表面含有大量作為親水性官能團(tuán)的活性氫，得到水分散性良好，長期的分散穩(wěn)定性優(yōu)良的水性顏料油墨。

然而，為了使炭黑在水中分散后保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)，在炭黑粒子表面與水分子的接觸界面上存在的親水性官能團(tuán)的量具有大的作用，因此，僅通過每單位重量的炭黑的官能團(tuán)的量，難以準(zhǔn)確判斷分散性的好壞。另外，在作為邊提高分散性邊對炭黑進(jìn)行表面處理的方法的把炭黑在水中用玻璃珠進(jìn)行微粉碎后用次鹵酸鹽進(jìn)行氧化的方法中，在水中玻璃珠由于浮力而降低了粉碎效果，故難以進(jìn)一步形成活性點(diǎn)，難以在炭黑表面形成均勻的官能團(tuán)。

專利文獻(xiàn)6(日本公開特許11-148027號公報)提供一種易水分散性炭黑，該炭黑是通過氧化處理改性的炭黑，其特征在于，表面存在的含氫官能團(tuán)中的羧基與羥基的總量，為每單位表面積3μeq/m²以上。

另外，專利文獻(xiàn)7(日本公開特許09-286938號公報)提供一種水性顏料油墨，其是，用次鹵酸及/或其鹽對炭黑進(jìn)行氧化，在該氧化炭黑表面存在的酸性基團(tuán)中有至少一部分與胺化合物結(jié)合而形成銨鹽。

但是，使用的胺化合物是氨、碳原子數(shù)1～3的烷基取代的揮發(fā)性胺、由烷醇基取代的烷醇胺或烷基烷醇胺等，而氨以外的化合物的解離度非常小，因而，與酸性基中的氫的置換反應(yīng)難以發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題點(diǎn)而提出的，目的是提供一種在水性介質(zhì)中的分散性能優(yōu)良的，可適用于具有包括用于噴墨印刷機(jī)等用途的水性黑色油墨等的炭黑水性分散體及其制造方法。

即，本發(fā)明的炭黑水性分散體，其特征在于，是由炭黑顏料在水性介質(zhì)中分散而制成，該炭黑顏料為用堿性氨基酸中和液相氧化處理炭黑后生成的酸性基團(tuán)而使酸性基團(tuán)的氫的一部分或全部被堿性氨基酸堿所取代的炭黑顏料。

另外，該炭黑水性分散體的制造方法，其特征在于，液相氧化處理炭黑，接下來，除去淤漿中的還原性鹽，然后，用堿性氨基酸中和，使酸性基團(tuán)的氫的一部分或全部被堿性氨基酸堿取代，制成堿性氨基酸鹽化合物，然后，進(jìn)行精制。

具體實施方式

本發(fā)明中，對可適用的炭黑未作特別限定，可以采用爐黑、槽法炭黑、乙炔炭黑、熱黑等任何一種。

炭黑的氧化，可通過向硝酸、硫酸、氯酸鹽、過硫酸鹽、過硼酸鹽、過碳酸鹽等的氧化劑水溶液中加入炭黑進(jìn)行攪拌混合的液相氧化處理來進(jìn)行。液相氧化處理，是通過在氧化劑水溶液中添加炭黑，調(diào)整氧化劑濃度、炭黑量比等，于室溫～90℃左右的溫度條件下攪拌適當(dāng)時間來進(jìn)行。

通過氧化處理，在炭黑粒子表面上生成羧基或羥基等的親水性的酸性基團(tuán)，但是，本發(fā)明的炭黑水性分散體，其特征在于，該酸性基團(tuán)的末端氫的一部分或全部被用堿性氨基酸中和，被堿性氨基酸堿取代。