色素材料以及色素分散物的製作方法
2023-05-11 22:58:21 1
專利名稱:色素材料以及色素分散物的製作方法
技術領域:
本發明涉及含有微細的分散性顏料粒子的色素材料以及色素分散物。
背景技術:
作為利用了液相法的微細化顏料分散物的製造方法,提出有各種改良技術。
例如提出有通過並用含氮高分子化合物和特定結構的具有氨基的化合物或者具有酸性基的高分子化合物,從而抑制了粒子的二次凝聚的有機顏料粒子的製造方法(參照專利文獻1)。在該文獻方法中,顏料析出時的溶劑中的顏料的凝聚被抑制,但該文獻中沒有記載將顏料分散在與析出時的溶劑不同的溶劑中時的分散性。另外,本發明者們進行研究後發現,在要從通過該文獻中記載的方法而得到的顏料分散液中將顏料微粒取出而分散到其他溶劑中時,顏料的取出非常困難。也就是說,要從所得到的顏料溶液中通過過濾或離心分離等手段將顏料與溶劑分離時,由於顏料粒子的分散性好,因此分離效率非常差,具有生產性顯著降低的問題。如果僅僅以取出顏料粒子作為目的,可以進行減壓或通過加熱等使溶劑蒸發而除去溶劑,但由於需要多餘的能量,因此不希望。進而還存在由顏料溶解時所用的鹼以及為了對其中和而使用的酸得到的無機離子類等的不要成分難以通過溶劑蒸發法而除去的問題。
另外,提出有通過將難溶於不良溶劑的高分子化合物及顏料在鹼存在下溶解於非質子性溶劑而得到的顏料溶液與顏料的不良溶劑混合,從而得到分散性優良的含有高分子顏料微粒的液體組合物的方法(參照專利文獻2)。根據該方法,如該文獻的實施例所記載的,當作為目的的顏料分散液的溶劑的主成分與顏料析出時的不良溶劑相同時,確實可以得到分散穩定性優良的顏料分散液,但將在不良溶劑中已一次得到的顏料微粒分散在與不良溶劑具有不同組成的溶劑中時,存在難以維持分散穩定性的問題。
例如,在將水作為不良溶劑而得到顏料分散液後,經過利用過濾的濃縮以及乾燥而將顏料粉末一次取出,在要將該顏料粉末分散在與水不同的有機溶劑中時,顏料微粒發生凝聚、或分散液的粘度上升。對於在有機溶劑中的分散性,需要並用本領域中公知的顏料衍生物(專利文獻2中記載為晶體生長防止劑)等,還希望進一步的改良。
進而,還提出有將通過液相法形成的顏料微粒分散液濃縮成膏糊狀後,通過使用特定結構的高分子分散劑使得到的膏糊分散,從而得到將納米尺寸的微粒進行了微分散的分散液的方法(參照專利文獻3)。但是該方法中,存在作為得到膏糊的方法而採用的溶劑萃取或離心分離工序以及過濾工序的生產性低的問題。特別是在使用了聚乙烯基吡咯烷酮這樣的水溶性高分子的情況下,溶劑萃取或離心分離的生產性低,不堪實用。
另一方面,在下述專利文獻4、5等中提出了具有烷基結構作為顏料衍生物的取代基的顏料衍生物。在這些技術中,公開了顏料衍生物在使顏料分散在塑料中時的翹曲改良、在含有特殊樹脂的油墨中的降低粘度等特殊用途中的效果,但關於在液相法中得到的微粒顏料分散物的過濾性或分散液的分散性,沒有任何的記載或暗示。除此以外的以往的利用顏料衍生物進行的顏料分散性改良的嘗試一般通過在顏料骨架上具有酸性基或鹼性基等極性基團的化合物來進行(參照專利文獻6、7、8)。
專利文獻1日本特開2007-23169號公報 專利文獻2日本特開2007-119586號公報 專利文獻3日本特開2007-262378號公報 專利文獻4日本特表2007-514798號公報 專利文獻5日本特開平6-49386號公報 專利文獻6日本特開平5-194873號公報 專利文獻7日本特開平4-246470號公報 專利文獻8日本特開平8-188733號公報
發明內容
本發明的目的在於提供一種含有微細且均勻的顏料粒子的色素材料、以及使用了該色素材料的分散性優良的色素分散物。
上述課題通過下述手段而達到。
(1)一種微細色素材料,其特徵在於,包含通過溶解於良溶劑中的有機顏料溶液與不良溶劑的接觸而析出得到的有機顏料微粒、以及下述通式(I)所表示的化合物 通式(I) P-(X-R)n (式中P表示可具有取代基的有機色素結構殘基或雜環殘基,X表示選自下述t-1~t-28的連結基團,R表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基中的任一種基團,n表示1~4的整數。) (2)根據(1)所述的色素材料,其特徵在於,所述有機顏料微粒的析出是在所述通式(I)所表示的化合物的存在下進行的。
(3)根據(1)所述的色素材料,其特徵在於,所述有機顏料微粒與所述通式(I)所表示的化合物的混合是在所述有機顏料微粒的析出後進行的。
(4)根據(1)~(3)中任一項所述的色素材料,其特徵在於,所述色素材料是在所述有機顏料微粒析出後除去所述良溶劑的至少一部分而得到的。
(5)根據(1)~(4)中任一項所述的色素材料,其特徵在於,所述通式(I)所表示的化合物由下述通式(I)-(1)表示 通式(I)-(1)
(式中,R1表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基中的任一種基團;R2、R3、R4和R5各自獨立地表示氫原子、脂肪族烴基、芳基、烷氧基、芳氧基、滷原子、氰基中的任一種基團。) (6)一種色素分散物,其特徵在於,包含(1)~(5)中任一項所述的色素材料、以及與所述良溶劑組成不同的分散溶劑。
(7)根據(6)所述的色素分散物,其特徵在於,所述分散溶劑實質上包含選自由醚系溶劑、酯系溶劑、酮系溶劑、芳香族烴系溶劑、和脂肪族烴系溶劑組成的組中的至少1種。
本發明的色素材料含有微細且均勻的顏料微粒,能夠在分散劑中分散性良好地分散。使用該色素分散物,在用於濾色器等中時可以得到高對比度。
具體實施例方式 對本發明的通式(I)所表示的化合物(有時稱為色素物質)進行說明。
通式(I) P-(X-R)n 式中,P表示可以具有取代基的有機色素結構殘基或雜環殘基(含有雜環的n價的有機基團),X表示特定的連結基團,R表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基中的任一種基團,n表示1~4的整數。
作為有機色素結構或雜環,沒有特別的限制,更具體地,作為有機色素結構,例如可以列舉出酞菁化合物、不溶性偶氮化合物、偶氮色澱化合物、蒽醌化合物、喹吖啶酮化合物、二噁嗪化合物、二酮吡咯並吡咯化合物、蒽素吡啶(anthrapyridine)化合物、三苯並[cd.jk]芘-5,10-二酮(anthanthrone)化合物、陰丹酮化合物、磺蒽酮化合物、紫環酮(Perinone)化合物、苝化合物、硫靛(thioindigo)化合物等。另外,作為雜環,例如可以列舉出噻吩、呋喃、呫噸、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧戊環、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、嗎啉、噠嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、異吲哚啉、異吲哚啉酮、苯並咪唑啉酮、琥珀醯亞胺、鄰苯二甲醯亞胺、萘二甲醯亞胺、乙內醯脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌、苯並咪唑(benzimidazole)、腺嘌呤等。
另外,上述有機色素結構或者雜環也可以具有取代基T1,作為該取代基T1,例如可以列舉出甲基、乙基等碳原子數為1~20的烷基、苯基、萘基等碳原子數為6~16的芳基、乙醯氧基等碳原子數為1~6為止的醯氧基、甲氧基、乙氧基等碳原子數為1~6的烷氧基、氯、溴等滷原子、甲氧基羰基、乙氧基羰基、環己基氧基羰基等碳原子數為2~7的烷氧基羰基、氰基、叔丁基碳酸酯等碳酸酯基、羥基、氨基、羧基、氨磺醯(sulfonamide)基、N-磺醯胺基等。
X表示選自下述t-1~t-28的連結基團。該連結基團X也可以具有上述取代基T1。
R碳原子數為1~4的烷基m1~4的整數 作為上述X所表示的「2價的連結基團」,特別優選為也可以具有取代基的直鏈、支鏈或環狀的亞烷基、亞芳基、或亞芳烷基、-O-、-S-、-C(=O)-、-NH(R19)-、-SO-、-SO2-、-CO2-、或-N(R20)SO2-、或將2個以上的這些基團組合而成的2價基團(上述R19以及R20各自獨立地表示氫原子或碳原子數為1~4的烷基)。其中優選為有機連結基團。
在通式(I)中,R表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基。其中,R也可以具有後述的取代基,優選由選自碳原子、氧原子和氫原子的原子構成。
脂肪族烴基為直鏈、支鏈或者環狀的烷基鏈(優選碳原子數為3~30,更優選碳原子數為3~20,最優選碳原子數為4~18。例如可以列舉出異丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正硬脂基、正十六烷基、2-乙基己基、環丙基、環戊基、環己基等)、鏈烯基(優選碳原子數為3~30,更優選碳原子數為3~20,最優選碳原子數為3~12。例如可以列舉出烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基等)、炔基(優選碳原子數為3~30,更優選碳原子數為3~20,進一步優選碳原子數為3~12,例如可以列舉出丙炔基、3-戊炔基等)。其中,優選為烷基。
芳基優選是碳原子數為6~30的單環或二環的芳基(例如可以列舉出苯基、萘基等),更優選是碳原子數為6~20的苯基或者碳原子數為10~24的萘基,進一步優選是碳原子數為6~12的苯基或者碳原子數為10~16的萘基。
芳烷基是指被芳基取代了的低級烷基,烷基部為直鏈狀或者支鏈狀,優選碳原子數為1~5,更優選為1,芳基部優選碳原子數為6~10,更優選為6~8。具體地可以列舉出苄基、苯基乙基、苯基丙基、萘基甲基、萘基乙基等。
氧化烯基是指在亞烷基鏈中導入了氧原子而成的結構。亞烷基鏈可以是直鏈、支鏈、或環狀。另外,碳原子數優選為1~30,更優選為2~20,最優選為4~18。另外,導入的氧原子數優選為1~15、優選為2~10,最優選為2~6。
R所表示的脂肪族烴基、芳基以及芳烷基可以具有取代基,作為取代基,例如可以列舉出烷基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~12,特別優選碳原子數為1~8,例如可以列舉出甲基、乙基、異丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、環丙基、環戊基、環己基等)、鏈烯基(優選碳原子數為2~20,更優選碳原子數為2~12,特別優選碳原子數為2~8,例如可以列舉出乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基等)、炔基(優選碳原子數為2~20,更優選碳原子數為2~12,特別優選碳原子數為2~8,例如可以列舉出丙炔基、3-戊炔基等)、芳基(優選碳原子數為6~30,更優選碳原子數為6~20,特別優選碳原子數為6~12,例如可以列舉出苯基、p-甲基苯基、萘基等)、烷氧基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~12,特別優選碳原子數為1~8,例如可以列舉出甲氧基、乙氧基、丁氧基等)、芳氧基(優選碳原子數為6~20,更優選碳原子數為6~16,特別優選碳原子數為6~12,例如可以列舉出苯氧基、2-萘氧基等)、醯基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~16,特別優選碳原子數為1~12,例如可以列舉出乙醯基、苯甲醯基、甲醯基、三甲基乙醯基等)、烷氧基羰基(優選碳原子數為2~20,更優選碳原子數為2~16,特別優選碳原子數為2~12,例如可以列舉出甲氧基羰基、乙氧基羰基等)、芳氧基羰基(優選碳原子數7~20,更優選碳原子數7~16,特別優選碳原子數7~10,例如可以列舉出苯氧基羰基等)、醯氧基(優選碳原子數為2~20,更優選碳原子數為2~16,特別優選碳原子數為2~10,例如可以列舉出乙醯氧基、苯甲醯氧基等)、氨基甲醯基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~16,特別優選碳原子數為1~12,例如可以列舉出氨基甲醯基、甲基氨基甲醯基、二乙基氨基甲醯基、苯基氨基甲醯基等)、烷基硫代基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~16,特別優選碳原子數為1~12,例如可以列舉出甲基硫代、乙基硫代等)、芳基硫代基(優選碳原子數為6~20,更優選碳原子數為6~16,特別優選碳原子數為6~12,例如可以列舉出苯基硫代等)、磺醯基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~16,特別優選碳原子數為1~12,例如可以列舉出甲磺醯基、對甲苯磺醯基等)、亞磺醯基(優選碳原子數為1~20,更優選碳原子數為1~16,特別優選碳原子數為1~12,例如可以列舉出甲烷亞磺醯基、苯亞磺醯基等)、滷原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基等。這些取代基還可以進一步被取代。另外,在取代基為二個以上的情況下,可以相同也可以不同。另外,在可能的情況下,也可以相互連結而形成環。
本發明的通式(I)所表示的化合物中,特別優選為下述通式I-(1)所表示的化合物。
通式I-(1)
式中,R1與上述R表示相同的含義。
另外,式中R2、R3、R4以及R5各自獨立地表示氫原子、脂肪族烴基、芳基、烷氧基、芳氧基、滷原子、氰基。
另外,通式(I)中的R2、R3、R4以及R5優選為氫原子,也就是說,通式I-(1)優選為通式I-(2)所表示的結構。
通式I-(2)
另外,通式I-(1)以及I-(2)中的R1更優選為直鏈、支鏈或者環狀的烷基。R1的碳原子數優選為1~30,更優選碳原子數為1~20,最優選碳原子數為4~18。例如可以列舉出甲基、乙基、異丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正硬脂基、正十六烷基、2-乙基己基、環丙基、環戊基、環己基等,更優選為正丁基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正硬脂基。
下面,列舉出上述通式I-(1)、I-(2)所表示的優選具體例,但本發明不限於此。
上述通式I-(1)所表示的化合物大多為白色固體,由於無損於顏料本來的顏色特性,因此能夠用於一般市售的幾乎所有的顏料,是優選的。
在與並用的顏料呈現類似的色相的情況下,作為上述通式(I)所表示的化合物,也能夠優選使用著色的化合物。具體地,能夠優選使用通式(I)中的P為著色的有機色素結構或者含雜環結構的化合物。
在P為有機色素結構的情況下,優選為與並用的顏料分子具有相同骨架的有機色素結構。作為P而特別優選的有機色素結構或者雜環結構,特別優選為苯並咪唑、喹吖酮、蒽醌、二酮吡咯並吡咯、酞菁。
以下列舉出優選化合物的例子。
本發明中,優選將通式(I)所表示的化合物作為微細色素材料的分散助劑而使用。對其使用量沒有特別的限制,如果過少,則難以得到作為分散助劑的效果,如果過多,則有時會阻礙並用的分散劑的吸附等,因此,優選在相對於顏料1質量份為0.5~100質量份的範圍內使用,更優選在3~20質量份的範圍內使用。
另外,通式(I)的化合物可以單獨使用一種化合物,也可以優選地並用多種化合物而進行。在並用多種化合物的情況下,優選使通式(I)的化合物的總使用量在上述範圍而使用。
在並用多種化合物的情況下,通式(I)中的P的結構可以分別相同也可以不同,通過並用不同結構的化合物,有時可能會對顏料晶體的不同面起作用,因此更優選作為P而並用不同結構的化合物。
本發明中,對通式(I)所表示的化合物的添加時機以及導入方法沒有特別的限制,可以在色素材料作成為止的任一個時機使用。具體地,可以優選地適用下述任一種方法(i)與顏料一起溶解於良溶劑的方法;(ii)與顏料分開地準備將通式(I)所表示的化合物溶解而成的分散助劑溶液,在顏料溶液與不良溶劑混合時同時添加混合的方法;(iii)在不良溶劑中的顏料析出結束後的良溶劑不良溶劑混合溶液中,添加混合另外準備的分散助劑溶液的方法;(iv)在將包含析出的顏料粒子的良溶劑不良溶劑混合溶液通過過濾以及水洗等而將不要的離子類或溶劑除去後的顏料組合物中添加分散助劑溶液的方法;(v)在將濃縮了不溶的離子類或溶劑的色素材料濃縮為膏糊狀後,將該膏糊與分散助劑溶液混合的方法、(vi)在將濃縮而得到的膏糊狀、或乾燥而得到的粉末狀的色素材料再次分散於溶劑中時,與膏糊或粉末狀的色素材料混合併一起分散的方法等。
這些方法中,將通式(I)所表示的化合物與顏料一起同時溶解於良溶劑的方法從下述觀點出發是特別優選的,所述觀點是通過在與不良溶劑接觸時與顏料一起析出,容易形成同時包含分散助劑和顏料的混合微粒,容易使通式(I)所表示的化合物作為分散助劑而適當地發揮功能、對顏料粒子有效地作用的觀點;以及在從得到的包含析出顏料粒子的良溶劑不良溶劑混合溶液中通過過濾以及水洗等除去不要的離子類或溶劑時,可以得到改善顏料粒子與溶劑的分離性(在採用過濾作為分離手段的情況下,是過濾時的沉降性以及排水性)的效果的觀點。在不考慮過濾時的沉降性等、顏料粒子與溶劑的分離性的觀點的情況下,從容易得到通式(I)所表示的化合物作為分散性改良劑的效果的觀點出發,還優選為將在粒子形成後經過水洗、濃縮而得到的膏糊狀或者粉末狀的色素材料與固體狀、溶液狀或分散液之中任一種形態的通式(I)的化合物進行混合,在作為目的的溶劑中進行分散的方法。通式(I)的化合物的導入方法可以將如上所述的多種方法進行組合,另外,在將多種的通式(I)的化合物並用的情況下,各個化合物的導入方法可以相同也可以不同。
本發明中所用的有機顏料,例如可以列舉出苝系顏料、紫環酮系顏料、喹吖酮系顏料、喹吖酮醌系顏料、蒽醌系顏料、嵌二蒽酮系顏料、苯並咪唑酮系顏料、二重氮縮合系顏料、二重氮系顏料、偶氮系顏料、陰丹酮系顏料、酞菁系顏料、三芳基碳鎓系顏料、二噁嗪系顏料、氨基蒽醌系顏料、二酮吡咯並吡咯系顏料、硫靛系顏料、異吲哚啉系顏料、異吲哚啉酮系顏料、異吲哚啉系顏料、皮蒽酮系顏料、異宜和藍酮系顏料、它們的混合物等。
其中,優選為喹吖酮系顏料、二酮吡咯並吡咯系顏料、二噁嗪系顏料、酞菁系顏料、異吲哚啉系顏料或者偶氮系顏料,更優選為二酮吡咯並吡咯系顏料、酞菁系顏料、異吲哚啉系顏料或者二噁嗪系顏料。
第1溶劑(良溶劑)只要是可以溶解上述的有機顏料、且與第2溶劑(不良溶劑)相溶(均勻地混合)就沒有特別的限制。有機顏料在第1溶劑中的溶解度優選為0.2質量%以上,更優選為0.5質量%以上。該溶解度沒有特別的上限,如果考慮到通常所用的有機顏料,則實際上為50質量%以下。
對於第1溶劑與第2溶劑的相溶性,優選第1溶劑相對於第2溶劑的溶解量為30質量%以上,更優選為50質量%以上。第1溶劑相對於第2溶劑的溶解量沒有特別的上限,實際上可以以任意的比例混合。
作為第1溶劑,沒有特別的限制,可以優選地列舉出有機酸(例如甲酸、二氯醋酸、甲磺酸等)、有機鹼(例如二氮雜雙環十一烯(DBU)、四丁基氫氧化銨、甲醇鈉等)、水系溶劑(例如水、或者鹽酸、氫氧化鈉水溶液)、醇系溶劑(例如甲醇、乙醇、正丙醇等)、酮系溶劑(例如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等)、醚系溶劑(例如四氫呋喃、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯等)、亞碸系溶劑(例如二甲基亞碸、六亞甲基亞碸、環丁碸等)、酯系溶劑(例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、乳酸乙酯等)、醯胺系溶劑(例如N,N-二甲基甲醯胺、1-甲基-2-吡咯烷酮等)、芳香族烴系溶劑(例如甲苯、二甲苯等)、脂肪族烴系溶劑(例如辛烷等)、腈系溶劑(例如乙腈等)、滷素系溶劑(例如四氯化碳、二氯甲烷等)、離子性液體(例如1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽等)、二硫化碳溶劑、或者它們的混合物等。
其中,更優選為有機酸、有機鹼、水系溶劑、醇系溶劑、酮系溶劑、醚系溶劑、亞碸系溶劑、酯系溶劑、醯胺系溶劑、或者它們的混合物,特別優選為有機酸、有機鹼、亞碸系溶劑、醯胺系溶劑、或者它們的混合物。
作為有機酸,可以列舉出例如磺酸化合物、羧酸化合物、酸酐化合物等,但不限於這些。
作為上述的磺酸化合物,可以列舉出烷基磺酸、滷代烷基磺酸、芳香族磺酸等,烷基鏈或芳香環可以無取代也可以被取代基T2取代。
本發明中,除了羧酸以及磺酸以外,可以使用酸酐作為上述酸,具體地可以列舉出醋酸酐、丙酸酐、三氟甲磺酸酐、三氯醋酸酐等酸酐。另外,作為除了這些以外的有機酸,例如可以列舉出磷酸異丙酯、磷酸甲酯、苯基膦酸、乙二胺四膦酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸、亞甲基二膦酸。
作為有機酸,其中優選為烷基磺酸、烷基羧酸、滷代烷基羧酸、芳香族磺酸,更優選為甲磺酸、三氟甲磺酸、乙磺酸、三氟醋酸、二氯醋酸、氯醋酸、甲酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸。
作為有機鹼的例子,可以列舉出伯胺類、仲胺類、叔胺類、季胺類、苯胺類、哌啶類、哌嗪類、脒類、甲脒類、吡啶類、胍類、嗎啉類、含氮雜環類、金屬醇鹽類等,但不限於這些。其中,優選為叔胺類、季胺類、嗎啉類、含氮雜環類、金屬醇鹽類等。
對有機顏料溶液的調製條件沒有特別的限制,可以在從常壓到亞臨界、超臨界條件的範圍內選擇。常壓下的溫度優選為-10~150℃,更優選為-5~130℃,特別優選為0~100℃。
在將有機顏料均勻地溶解於第1溶劑中時,一般在分子內具有可以被鹼性解離的基團的顏料的情況下優選使用鹼性,在不存在可以被鹼性解離的基團、而在分子內具有大量可以容易地與質子加成的氮原子的情況下,優選使用酸性。例如喹吖酮、二酮吡咯並吡咯、二重氮縮合化合物顏料可以被鹼性溶解,酞菁化合物顏料可以被酸性溶解。
作為被鹼性溶解時使用的鹼,除了上述有機鹼以外,還可以使用氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇等無機鹼。對使用的鹼量沒有特別的限制,在無機鹼的情況下,相對於有機顏料優選為1.0~30摩爾當量,更優選為1.0~25摩爾當量,特別優選為1.0~20摩爾當量。在有機鹼的情況下,相對於有機顏料優選為1.0~100摩爾當量,更優選為5.0~100摩爾當量,特別優選為20~100摩爾當量。
作為被酸性溶解時使用的酸,除了上述有機酸以外,還可以使用硫酸、鹽酸、磷酸等無機酸。對使用的酸量沒有特別的限制、與鹼相比採用過剩量的情況較多,相對於有機顏料優選為3~500摩爾當量,更優選為10~500摩爾當量,特別優選為30~200摩爾當量。
在將無機鹼或無機酸與有機溶劑混合、作為有機顏料的良溶劑(第1溶劑)使用時,為了使鹼或者酸完全溶解,可以在有機溶劑中添加一些水或低級醇等對鹼或酸具有高溶解度的溶劑。水或低級醇的量相對於有機顏料溶液總量優選為50質量%以下,更優選為30質量%以下。具體地可以使用水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇等。
有機顏料溶液的粘度優選為0.5~100.0mPa·s,更優選為1.0~50.0mPa·s。
有機顏料溶液只要是在第1溶劑中溶解有機顏料而成的溶液就沒有特別的限定,也可以包含其它成分。
作為其它成分,沒有特別的限制,可以適合地列舉出具有酸性基的有機化合物、具有鹼性的有機化合物等。在將上述有機顏料溶液與上述第2溶劑混合而使顏料析出時,這些成分迅速地吸附在析出的顏料上,是具有對顏料表面進行酸性或鹼性處理的作用的成分。上述其它成分在上述第2溶劑中的溶解性沒有特別的限制,但優選為以上述第2溶劑為不良溶劑的化合物。
作為本發明中所用的具有酸性基的有機化合物的酸性基,可以列舉出羧酸基、磺酸基、亞磺酸基、次磺酸基、膦酸基、羥基、硫醚基等,但不限定於這些。另外,分子中可以含有1種單獨的官能團,也可以含有2種以上的相同或者不同的官能團。另外,這些具有酸性基的有機化合物可以單獨使用1種也可以2種以上並用。其中,優選為具有羧酸基、磺酸基、磷酸基的有機化合物。
本發明中,作為具有酸性基的有機化合物的添加量,優選為相對於顏料1質量份為0.01~30質量份的範圍,更優選為0.05~20質量份的範圍,特別優選為0.05~15質量份的範圍。
作為具有鹼性基的有機化合物,可以列舉出烷基胺、芳基胺、芳烷基胺、吡唑衍生物、咪唑衍生物、三唑衍生物、四唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、吡啶衍生物、噠嗪衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、三嗪衍生物等,優選列舉出烷基胺、芳基胺、咪唑衍生物。
作為具有上述鹼性基的有機化合物,優選相對於顏料1質量份為0.01~30質量份的範圍,更優選為0.05~20質量份的範圍,特別優選為0.05~15質量份的範圍。
另外,還優選添加由鹼性基和雜環基構成的有機化合物。
作為上述由鹼性基和雜環基構成的有機化合物的添加量,優選相對於顏料1質量份為0.01~30質量份的範圍,更優選為0.05~20質量份的範圍,特別優選為0.05~15質量份的範圍。
除了上述列舉的以外,可以列舉出日本特開2007-9096號公報或日本特開平7-331182號公報等中記載的顏料衍生物。這裡所謂的顏料衍生物,是指從作為母體物質的有機顏料開始衍生、通過對該母體結構進行化學修飾而製造的顏料衍生物型的化合物;或通過被化學修飾了的顏料前體的顏料化反應而得到的顏料衍生物型的化合物。作為市售品,可以列舉出例如EFKA公司制「EFKA6745(酞菁衍生物)」、Lubrizol公司制「Solspers5000(酞菁衍生物)」等(均為商品名)。在使用顏料衍生物的情況下,作為其使用量,優選相對於顏料為0.5~30質量%的範圍,更優選為3~20質量%的範圍,特別優選為5~15質量%的範圍。
對第2溶劑(不良溶劑)沒有特別的限制,有機顏料相對於第2溶劑的溶解度優選為0.02質量%以下,更優選為0.01質量%以下。對有機顏料在第2溶劑中的溶解度,沒有特別的下限,考慮到通常所用的有機顏料,實際上為0.0001質量%以上。
作為第2溶劑,沒有特別的限制、可以適合地列舉出水系溶劑(例如水、或者鹽酸、氫氧化鈉水溶液)、醇系溶劑(例如甲醇、乙醇、正丙醇等)、酮系溶劑(例如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等)、醚系溶劑(例如四氫呋喃、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯等)、亞碸系溶劑(例如二甲基亞碸、六亞甲基亞碸、環丁碸等)、酯系溶劑(例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、乳酸乙酯等)、醯胺系溶劑(例如N,N-二甲基甲醯胺、1-甲基-2-吡咯烷酮等)、芳香族烴系溶劑(例如甲苯、二甲苯等)、脂肪族烴系溶劑(例如辛烷等)、腈系溶劑(例如乙腈等)、滷素系溶劑(例如四氯化碳、二氯甲烷等)、離子性液體(例如1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽等)、二硫化碳溶劑、或者它們的混合物等。
其中,更優選為水系溶劑、醇系溶劑、酮系溶劑、亞碸系溶劑、酯系溶劑、醯胺系溶劑、腈系溶劑、或者它們的混合物,特別優選為水系溶劑、醇系溶劑、或者它們的混合物。
作為水系溶劑,可以列舉出例如水、鹽酸、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液等。
作為醇系溶劑,可以列舉出例如甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、1-甲氧基-2-丙醇等。
作為第1溶劑的具體例而列舉的物質與作為第2溶劑而列舉的物質有相同的,但不將相同的物質作為第1溶劑以及第2溶劑而組合,根據與所採用的各有機顏料的關係,只要有機顏料相對於第1溶劑的溶解度比相對於第2溶劑的溶解度充分高就好,關於顏料,例如優選該溶解度差為0.2質量%以上,更優選為0.5質量%以上。對相對於第1溶劑和第2溶劑的溶解度的差沒有特別的上限,但考慮到通常所用的有機顏料,則實際上為50質量%以下。
對第2溶劑的狀態沒有特別的限制,可以在從常壓到亞臨界、超臨界條件的範圍內選擇。常壓下的溫度優選為-30~100℃,更優選為-10~60℃,特別優選為0~30℃。有機顏料溶液的粘度優選為0.5~100.0mPa·s,更優選為1.0~50.0mPa·s。
在將有機顏料溶液與第2溶劑混合時,可以添加兩者中的任一個進行混合,但優選將有機顏料溶液噴流到第2溶劑中進行混合,優選此時第2溶劑處於被攪拌的狀態。攪拌速度優選為100~10000rpm,更優選為150~8000rpm,特別優選為200~6000rpm。對於添加,可以使用泵等,也可以不用。另外,可以是液中添加也可以是液外添加,更優選為液中添加。進而優選為介由供給管用泵向液中連續地供給。供給管的內徑優選為0.1~200mm,更優選為0.2~100mm。作為從供給管向液中供給的速度,優選為1~10000ml/min,更優選為5~5000ml/min。
對於有機顏料溶液與第2溶劑的混合,可以通過調節雷諾數來控制析出生成的顏料納米粒子的粒徑。這裡的雷諾數是表示流體的流動狀態的無量綱數,由下式表示。
Re=ρUL/μ 數學式(1) 數學式(1)中,Re表示雷諾數,ρ表示有機顏料溶液的密度[kg/m3],U表示有機顏料溶液與第2溶劑相遇時的相對速度[m/s],L表示有機顏料溶液與第2溶劑相遇部分的流路或供給口的等價直徑[m],μ表示有機顏料溶液的粘性係數[Pa·s]。
所謂等價直徑L,是當相對於任意截面形狀的配管的開口徑或流路假定為等價的圓管時,該等價圓管的直徑。在將配管的截面積設為A、配管的浸潤周邊長度(周長)或者流路的外周設為p時,等價直徑L由下述數學式(2)表示。
L=4A/p數學式(2) 優選通過配管將有機顏料溶液注入第2溶劑中而形成粒子,在使用圓管作為配管的情況下,等價直徑與圓管的直徑一致。例如可以變化液體供給口的開口徑來調節等價直徑。對等價直徑L的值沒有特別的限制,例如與上述的供給口的優選內徑相同。
有機顏料溶液與第2溶劑相遇時的相對速度U被定義為相對於兩者相遇部分的面的垂直方向的相對速度。也就是說,例如在將有機顏料溶液注入靜止的第2溶劑中進行混合的情況下,相對速度U等於從供給口注入的速度。對相對速度U的值沒有特別的限制,例如優選為0.5~100m/s,更優選為1.0~50m/s。
有機顏料溶液的密度ρ是根據所選擇的材料的種類而定的值,例如實際上為0.8~2.0kg/m3。另外,有機顏料溶液的粘性係數μ也是根據材料或環境溫度等而定的值,其優選範圍與上述的有機顏料溶液的優選粘度相同。
雷諾數(Re)的值越小越容易形成層流,越大越容易形成亂流。例如可以將雷諾數調節為60以上來控制顏料納米粒子的粒徑,優選設定為100以上,更優選設定為150以上。雷諾數沒有特別的上限,例如通過調節在100000以下的範圍中來進行控制,可以控制得到良好的顏料納米粒子,是優選的。或者也可以設定為提高雷諾數的條件,以使得所得到的納米粒子的平均粒徑為60nm以下。此時,在上述的範圍內,通常通過提高雷諾數,可以控制得到粒徑更小的顏料納米粒子。
有機顏料溶液與第2溶劑的混合比以體積比計優選為1/50~2/3,更優選為1/40~1/2,特別優選為1/20~3/8。對使有機顏料微粒析出時的液體中的粒子濃度沒有特別的限制,但優選相對於溶劑1000ml,有機顏料微粒為10~40000mg的範圍,更優選20~30000mg的範圍,特別優選50~25000mg的範圍。另外,對使有機顏料微粒生成時的調製規模沒有特別的限制,優選為第2溶劑的混合量為10~2000L的調製規模,更優選為50~1000L的調製規模。
關於有機顏料微粒乃至微細色素材料的粒徑,有通過計測法進行數值化來表示集團的平均大小的方法,作為經常使用的粒徑,有表示分布的最大值的模徑、相當於積分分布曲線的中央值的中值徑、各種平均徑(數平均、長度平均、面積平均、質量平均、體積平均等)等,在本發明中,只有沒有特別的說明,平均粒徑是指體積加權平均的粒徑。
本發明中,有機顏料微粒(一次粒子)的平均粒徑以體積加權平均計優選為1nm~1μm,更優選為1~200nm,進一步優選為2~100nm,特別優選為5~80nm。另外,所形成的粒子可以為晶質粒子或非晶質粒子,或者它們的混合物。
另外,在本發明中,只要沒有特別的說明,使用體積平均粒徑(Mv)與數均粒徑(Mn)的比(Mv/Mn)作為表示粒子的單分散性的指標。本發明中,顏料微粒(一次粒子)的單分散性、即Mv/Mn優選為1.0~2.0,更優選為1.0~1.8,特別優選為1.0~1.5。
作為有機顏料微粒(微細色素)的粒徑的測定方法,可以列舉出顯微鏡法、質量法、光散射法、光遮斷法、電阻法、音響法、動態光散射法,特別優選為顯微鏡法、動態光散射法。作為顯微鏡法中使用的顯微鏡,例如可以列舉出掃描型電子顯微鏡、透射型電子顯微鏡等。作為動態光散射法的粒子測定裝置,例如可以列舉出日機裝公司制的ナノトラツクUPA-EX150、大塚電子公司制的ダイナミツク光散射光度計DLS-7000系列等。
在調製使有機顏料微粒(微細色素)析出的分散液時,可以使有機顏料溶液及第2溶劑中的至少一方含有至少以第2溶劑為良溶劑(相對於第2溶劑的溶解度為4.0質量%以上)的化合物(下面有時稱為粒徑調整劑)。
作為高分子粒徑調整劑,例如可以列舉出聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯醯胺、乙烯基醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯基醇-部分甲縮醛化物、聚乙烯基醇-部分丁縮醛化物、乙烯基吡咯烷酮-醋酸乙烯酯共聚物、聚環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉鹽、聚乙烯基硫酸鹽、聚(4-乙烯基吡啶)鹽、聚烯丙基胺、聚烯丙基胺鹽酸鹽、聚乙烯基胺鹽酸鹽、烯丙基胺鹽酸鹽/二烯丙基胺鹽酸鹽共聚物、二烯丙基胺系單體/SO2共聚物、二烯丙基胺鹽酸鹽/馬來酸共聚物、聚二烯丙基甲基胺鹽酸鹽、聚二烯丙基二甲基氯化銨、二烯丙基二甲基氯化銨/丙烯醯胺共聚物、縮合萘磺酸鹽、纖維素衍生物、澱粉衍生物等。除此以外,還可以使用褐藻酸鹽、明膠、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯樹膠、黃蓍膠(tragacanth gum)、木質素磺酸鹽等天然高分子類。其中優選為聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚烯丙基胺、聚烯丙基胺鹽酸鹽、聚乙烯基胺鹽酸鹽、烯丙基胺鹽酸鹽/二烯丙基胺鹽酸鹽共聚物、二烯丙基胺系單體/SO2共聚物等。這些粒徑調整劑可以單獨使用1種或組合2種以上使用。
質均分子量優選為1,000~500,000,更優選為10,000~500,000,特別優選為10,000~100,000。
作為陰離子性的粒徑調整劑(陰離子性表面活性劑),可以列舉出N-醯基-N-烷基牛磺酸鹽、脂肪酸鹽、烷基硫酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、琥珀酸二烷基酯磺酸鹽、烷基磷酸酯鹽、萘磺酸甲醛縮合物、聚氧乙烯烷基硫酸酯鹽等。其中優選為N-醯基-N-烷基牛磺酸鹽。作為N-醯基-N-烷基牛磺酸鹽,優選為日本特開平3-273067號公報中記載的物質。這些陰離子性的粒徑調整劑可以單獨使用或組合2種以上使用。
對於陽離子性的粒徑調整劑(陽離子性表面活性劑),可以列舉出四級銨鹽、烷氧基化多胺、脂肪族胺聚甘醇醚、脂肪族胺、由脂肪族胺和脂肪族醇衍生得到的二胺以及多胺、由脂肪酸衍生得到的咪唑啉的陽離子性物質的鹽。這些陽離子性粒徑調整劑可以單獨使用或組合2種以上使用。
兩離子性的粒徑調整劑是在分子內同時具有上述陰離子性的粒徑調整劑在分子內所具有的陰離子基部分和陽離子性的粒徑調整劑在分子內所具有的陽離子基部分的粒徑調整劑。
作為非離子性的粒徑調整劑(非離子性表面活性劑),可以列舉出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、縮水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯縮水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、甘油脂肪酸酯等。其中優選為聚氧乙烯烷基芳基醚。這些非離子性的粒徑調整劑可以單獨使用或組合2種以上使用。
為了進一步提高顏料微粒的粒徑控制,粒徑調整劑的含量相對於顏料優選為0.1~100質量%的範圍,更優選為0.1~50質量%的範圍,進一步優選為0.1~20質量%的範圍。另外,粒徑調整劑可以單獨使用,也可以多個組合使用。
本發明的微細色素材料中的有機顏料微粒是通過將溶解於良溶劑的有機顏料溶液與不良溶劑接觸而析出得到的聚集(buildup)有機顏料微粒,與將大塊(bulk)顏料經過粉碎等而得到的破裂(break down)顏料粒子不同。
本發明的微細色素材料只要含有有機顏料微粒和由上述通式(I)表示的化合物就沒有特別的限制,優選為從使上述的有機顏料微粒析出的混合液中除去溶劑成分(良溶劑(第1溶劑)以及不良溶劑(第2溶劑))的一部分或者全部而得到的材料。本發明中,對通式(I)所表示的化合物相對於有機顏料微粒的存在狀態沒有特別限制,優選為吸附在有機顏料微粒的表面的狀態、一部分或全部進入有機顏料微粒的狀態、或與有機顏料微粒形成為固溶體的狀態中的任一種狀態。然而,為了實現更高的效果,希望通式(I)所表示的化合物的至少一部分存在於有機顏料粒子表面,優選為吸附在有機顏料微粒的表面的狀態、或部分進入有機顏料微粒的狀態。
作為從有機顏料微粒析出後的混合液中除去溶劑成分的工序,沒有特別的限制,例如可以列舉出通過過濾器等過濾的方法、通過離心分離使有機顏料微粒沉降而濃縮的方法等。
過濾器過濾的裝置例如可以使用減壓或加壓過濾這樣的裝置。作為優選的過濾器,可以列舉出濾紙、納米過濾器、超濾器等。
對於離心分離機,只要可以使有機顏料微粒沉降就可以使用任何的裝置。例如,除了通用的裝置以外可以列舉出附帶撇取(skimming)功能(旋轉中吸取上清液層並排出體系外的功能)的裝置、或連續地排出固形物的連續離心分離機等。對於離心分離條件,以離心力(表示施加了相當於重力加速度的幾倍的離心加速度的值)計優選為50~10000,更優選為100~8000,特別優選為150~6000。離心分離時的溫度根據分散液的溶劑種類而不同,優選為-10~80℃,更優選為-5~70℃,特別優選為0~60℃。
另外,作為溶劑成分的除去工序,可以使用通過真空凍結乾燥使溶劑升華而濃縮的方法、通過加熱或減壓使溶劑乾燥而濃縮的方法、將它們組合而成的方法等。
上述微細色素材料可以利用與第1溶劑組成不同的分散溶劑(第3溶劑)製成色素物質分散物(下面,有時簡稱為「色素分散物」)。
對第3溶劑的種類沒有特別的限制,優選為有機溶劑,例如優選為醚系溶劑、酯系溶劑、酮系溶劑、芳香族烴系溶劑、脂肪族烴系溶劑。該第3溶劑可以是上述溶劑的純溶劑,也可以是多個溶劑的混合溶劑。
另外,本發明中,不限於上述的第3溶劑而包含後述的第4溶劑,將作為分散物的介質的、與上述良溶劑(第1溶劑)以及上述不良溶劑(第2溶劑)的任一個均不同的溶劑總稱為「第3溶劑」。
作為醚系溶劑,例如可以列舉出四氫呋喃、丙二醇單甲基醚等。作為酯系溶劑,例如可以列舉出2-(1-甲氧基)丙醇乙酸酯、醋酸乙酯、乳酸乙酯等。作為酮系溶劑,例如可以列舉出甲基醚酮、甲基異丁基酮、環己酮等。作為芳香族烴系溶劑,例如可以列舉出苯、甲苯、二甲苯等。作為脂肪族烴系溶劑,例如可以列舉出正己烷、環己烷等。
其中優選為乳酸乙酯、醋酸乙酯、2-(1-甲氧基)丙醇乙酸酯,更優選為乳酸乙酯、2-(1-甲氧基)丙醇乙酸酯。這些可以單獨使用1種,也可以2種以上並用。另外,第3溶劑不與第1溶劑或第2溶劑相同。
對第3溶劑的添加量沒有特別的限制,相對於有機顏料微粒100質量份,優選為100~300000質量份,更優選為500~10000質量份。
有機顏料微粒例如可以以分散在展色料中的狀態使用。上述所謂展色料,以塗料來說,是處於液體狀態時使顏料分散的媒質的部分,包含液狀的與上述顏料結合使塗膜固化的部分(粘合劑)和將其溶解稀釋的成分(有機溶劑)。另外,在本發明中,將形成有機顏料微粒時所用的高分子化合物及/或再分散化時所用的顏料分散劑總稱為粘合劑。
再分散化後的有機顏料微粒的分散物中的有機顏料微粒濃度可以根據目的而適當地設定,優選相對於分散物總量,有機顏料微粒優選為2~30質量%,更優選為4~20質量%,特別優選為5~15質量%。在分散在上述這樣的展色料中的情況下,粘合劑以及溶解稀釋成分的量可以根據有機顏料的種類等而適當設定,相對於分散物總量,粘合劑優選為1~30質量%,更優選為3~20質量%,特別優選為5~15質量%。溶解稀釋成分優選為5~80質量%,更優選為10~70質量%。
對本發明的色素分散物中的有機顏料微粒的含量沒有特別的限制,優選為1.0~35.0質量%,更優選為5.0~25.0質量%。
在將本發明的色素材料再分散在第3溶劑中時,具有即使不添加別的分散劑等,也可以在第3溶劑中使得有機顏料微粒的凝聚狀態自發地解開而分散在介質中的性質,具有該性質被稱為「可自分散」或「具有自分散性」。但是,在本發明中為了進一步提高再分散性,在色素材料的再分散時也可以添加顏料分散劑等。有時將這樣的凝聚狀態相對於沒有自分散性的凝聚(硬凝聚)稱之為「軟凝聚」。該用語的意思可以如下地進行說明。
○硬凝聚(aggregate,聚集)例如一次粒子的結晶面彼此粘附而一起結晶生長而成,不能通過分散工序(不伴隨晶體的破壞)而分離的狀態。
○軟凝聚(agglomarate,附聚)例如僅僅通過粒子的角或稜進行粘附,可以通過分散工序而分離的狀態。在該狀態中,包含暫時分散的顏料粒子在分散介質中發生再凝聚這樣的鬆散的絮凝(flocculate)。另外,有時將軟凝聚體稱為絨屑(flock)。
作為將處於這樣的凝聚狀態的微細色素材料再分散的方法,例如可以使用利用超聲波的分散方法或施加物理能量的方法。可以使用的超聲波照射裝置優選具有可以施加10kHz以上的超聲波的功能,例如可以列舉出超聲波均質器、超聲波洗淨機等。如果在超聲波照射中液溫上升,則納米粒子發生熱凝聚,因此優選將液溫設定為1~100℃,更優選為5~60℃。溫度的控制方法可以通過分散液溫度的控制、對分散液進行溫度控制的溫度調整層的溫度控制等進行。
作為施加物理能量使色素材料分散時所使用的分散機,沒有特別的限制,例如可以列舉出捏合機、輥磨機、超微磨碎機、超級磨機(supermill)、溶解器、均質混合機、砂磨機等分散機。另外,高壓分散法或使用微小粒子珠粒的分散方法也可以作為優選的方法而列舉。
在本發明的色素分散物中,為了進一步提高顏料的分散性,只要不損害本發明的效果,就可以加入以往公知的顏料分散劑或表面活性劑等分散劑等。
作為顏料分散劑,可以列舉出高分子分散劑(例如直鏈狀高分子、嵌段型高分子、接枝型高分子、末端改性型高分子等)、表面活性劑(聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺等)、顏料衍生物等。分散劑吸附在顏料的表面發生作用以防止再凝聚。因此,作為優選結構,可以列舉出具有向顏料表面的錨固部位的嵌段型高分子、接枝型高分子、末端改性型高分子。另一方面,顏料衍生物通過對顏料表面進行改質,具有促進高分子分散劑的吸附的效果。
作為高分子化合物的例子,作為嵌段型高分子,可以列舉出BYKChemie公司制的「Disperbyk-2000、2001」、EFKA公司制的「EFKA4330、4340」(均為商品名)等。作為接枝型高分子的例子,可以列舉出Lubrizol公司制「Solspers 24000、28000、32000、38500、39000、55000」、BYK Chemie公司制的「Disperbyk-161、171、174」(均為商品名)等。
作為末端改性型高分子的例子,可以列舉出Lubrizol公司制的「Solspers 3000、17000、27000」等(均為商品名)。
另外,作為可以在本發明中優選使用的上述以外的顏料分散劑,可以列舉出下述通式(1)所表示的高分子分散劑。
通式(1)
(式中、R1表示(m+n)價的連結基團,R2表示單鍵或2價的連結基團。A1表示具有選自由酸性基、含有鹼性氮原子的基團、脲基、氨基甲酸酯基、含有配位性氧原子的基團、碳原子數為4以上的烴基、烷氧基甲矽烷基、環氧基、異氰酸酯基、以及羥基組成的組中的基團的1價有機基;或者含有可以具有取代基的有機色素結構或雜環的1價有機基。其中,n個A1可以相互相同,也可以不同。m表示1~8的數,n表示2~9的數,m+n滿足3~10。P1表示高分子骨架。) 另外,上述高分子分散劑更優選為下述通式(2)所表示的物質。
通式(2)
(式中,R3表示(x+y)價的連結基團。R4以R5各自獨立地表示單鍵或者2價的連結基團。A2表示具有選自由酸性基、含有鹼性氮原子的基團、脲基、氨基甲酸酯基、含有配位性氧原子的基團、碳原子數為4以上的烴基、烷氧基甲矽烷基、環氧基、異氰酸酯基、以及羥基組成的組中的基團的1價有機基;或者含有可以具有取代基的有機色素結構或雜環的1價有機基。其中,x個A2可以相互相同,也可以不同。y表示1~8的數,x表示2~9的數,x+y滿足3~10。P2表示高分子骨架。) 進而,上述A1或者上述A2優選為具有選自由酸性基、含有鹼性氮原子的基團、脲基、以及碳原子數為4以上的烴基組成的組中的基團的1價有機基,上述P1或者上述P2所表示的高分子骨架更優選為來自選自由乙烯基單體的聚合物或共聚物、酯化合物聚合物、醚化合物聚合物、尿烷化合物聚合物、醯胺化合物聚合物、環氧化合物聚合物、矽氧烷化合物聚合物、以及它們的改性物及共聚物組成的組中的至少一種。
作為上述高分子分散劑的具體例子,可以列舉出日本特開2007-262378號公報
~
記載的具有接枝基的顏料分散劑、該公報
~
記載的通式(1)所表示的化合物、日本特開2007-23169號公報
記載的含氮高分子化合物、該公報
~
記載的具有酸性基的高分子化合物等。
對於將這些顏料分散劑導入色素物質分散物中的方法沒有特別的限制,可以優選地使用與有機顏料一起溶解於良溶劑的方法、添加到不良溶劑中的方法、在良溶劑與不良溶劑接觸的同時混合或者將依次與這些良溶劑和不良溶劑分別地溶解而成的顏料分散劑溶液混合的方法、在將本發明的色素物質分散在第3溶劑中時加入的方法等。
本發明中的所謂顏料衍生物(下面也稱為「顏料衍生物型分散劑」)被定義為從作為母體物質的有機顏料出發進行衍生,通過對其母體結構進行化學修飾而製造得到的顏料衍生物型分散劑;或通過經化學修飾了的顏料前體的顏料化反應而得到的顏料衍生物型分散劑。一般也叫做增效劑(Synergist)型分散劑。
雖然沒有特別的限制,但適合使用例如日本特開2007-9096號公報、日本特開平7-331182號公報等中記載的具有酸性基的顏料衍生物、具有鹼性基的顏料衍生物、導入了鄰苯二甲醯亞胺甲基等官能團的顏料衍生物等。
作為市售品,可以列舉出EFKA公司制「EFKA6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮顏料衍生物)」、Lubrizol公司制「Solspers5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮顏料衍生物)」等(均為商品名)。
作為線狀高分子,可以列舉出後述的鹼溶性樹脂,優選與上述顏料衍生物並用。
本發明的色素分散物中與有機顏料微粒共存的分散劑可以僅使用一種,也可以並用二種以上而使用,但優選考慮到上述通式(I)所表示的化合物作為分散助劑的功能而可以適宜地得到其相互作用的組合。對本發明的色素材料或其分散物中的上述分散劑的含量沒有特別的限制,相對於有機顏料100質量份,優選為5~1000質量份,更優選為10~300質量份。相對於通式(I)所表示的化合物100質量份,優選為10~10000質量份,更優選為50~1000質量份。
本發明的色素材料以及色素分散物可以用於光固化性組合物。該光固化性組合物優選包含上述色素分散物、光聚合性化合物、光聚合引發劑(下面,有時也稱為光聚合引發劑系),更優選進一步包含鹼溶性樹脂。下面,對光固化性組合物的各成分進行說明。
已經對色素材料及其分散物的製作方法進行了詳細的描述。光固化性組合物中的有機顏料微粒的含量相對於全固體成分(本發明中,所謂全固體成分是指除了有機溶劑的組合物的總計)優選為3~90質量%,更優選為20~80質量%,進一步優選為25~60質量%。該含量如果過多,則分散液的粘度上升,在製造適合性上成為問題。如果過少,則著色力不充分。另外,為了調色,可以與通常的顏料組合使用。顏料可以使用上述記載的顏料。
作為光聚合性化合物(下面,有時稱為聚合性單體或聚合性低聚物),優選為具有2個以上的烯鍵式不飽和雙鍵、通過光的照射而加聚的多官能單體。
光聚合性化合物可以單獨使用,也可以二種類以上混合使用,相對於光固化性組合物的全固體成分的含量一般為5~50質量%,優選為10~40質量%。該含量如果過多,則顯影性的控制困難,在製造適應性上成為問題。如果過少,則曝光時的固化力不足。
作為光聚合引發劑或光聚合引發劑系(所謂聚合引發劑系,是指通過多種化合物的組合來實現引發光聚合的功能的混合物),可列舉出美國專利第2367660號說明書中記載的vicinal polyketaldonyl化合物、美國專利第2448828號說明書中記載的偶姻醚化合物、美國專利第2722512號說明書中記載的被α-烴基取代的芳香族偶姻化合物、美國專利第3046127號和第2951758號說明書中記載的多核醌化合物、美國專利第3549367號說明書中記載的三芳基咪唑二聚物與對氨基酮的組合、日本特公昭51-48516號公報中記載的苯並噻唑化合物和三滷代甲基-s-三嗪系化合物、美國專利第4239850號說明書中記載的三滷代甲基-三嗪化合物、美國專利第4212976號說明書中記載的三滷代甲基噁二唑化合物等。特別優選為三滷代甲基-s-三嗪、三滷代甲基噁二唑以及三芳基咪唑二聚物。
另外,可以列舉出其他的如日本特開平11-133600號公報中記載的「聚合引發劑C」、作為肟系的1-苯基-1,2-丙二酮-2-(o-乙氧基羰基)肟、O-苯甲醯基-4』-(苯巰基)苯甲醯基-己基-酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦醯氧、六氟偶磷-三烷基苯基鏻鎓鹽等作為優選的物質。
光聚合引發劑或光聚合引發劑系可以單獨使用,也可以2種類以上混合使用,但特別優選使用2種類以上。如果使用至少2種的光聚合引發劑,則顯示特性、特別是顯示的斑點可以變少。相對於光固化性組合物的全固體成分,光聚合引發劑或光聚合引發劑系的含量一般為0.5~20質量%,優選為1~15質量%。該含量如果過多,則感度變得過高,控制變得困難。如果過少,則曝光感度變得過低。
作為鹼溶性樹脂,可以在光固化性組合物或濾色器用噴墨油墨的調製時添加,但也優選在製造上述有機顏料微粒的分散組合物時、或者在形成有機顏料微粒時添加。也可以將鹼溶性樹脂添加在有機顏料溶液以及用於通過添加有機顏料溶液而使有機顏料微粒生成的第2溶劑之中的兩方或一方中。或者也優選將鹼溶性樹脂溶液以其他體系的形式在有機顏料微粒形成時添加。
作為鹼溶性樹脂,優選為具有酸性基的粘合劑,優選為在側鏈具有羧酸基或羧酸鹽基等極性基團的鹼溶性的聚合物。作為其例子,可以列舉出日本特開昭59-44615號公報、日本特公昭54-34327號公報、日本特公昭58-12577號公報、日本特公昭54-25957號公報、日本特開昭59-53836號公報以及日本特開昭59-71048號公報中記載的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物等。另外也可以列舉出在側鏈具有羧酸基或羧酸鹽等的纖維素衍生物,另外,除此以外,可以優選地使用具有羥基的聚合物與環狀酸酐加成的產物。另外,作為特別優選的例子,可以列舉出美國專利第4,139,391號說明書中記載的(甲基)丙烯酸苄酯與(甲基)丙烯酸的共聚物、或(甲基)丙烯酸苄酯與(甲基)丙烯酸和其它單體的多元共聚物。
鹼溶性樹脂可以單獨使用,或者以與通常的膜形成性聚合物並用的組合物的狀態使用,相對於有機顏料微粒100質量份的添加量一般為10~200質量份,優選為25~100質量份。
另外,為了提高交聯效率,在鹼溶性樹脂的側鏈上也可以具有聚合性基,UV固化性樹脂或熱固化性樹脂等也是有用的。進而,作為鹼溶性樹脂,也可以使用在側鏈的一部分具有水溶性原子團的樹脂。
在光固化性組合物中,除了上述成分以外,還可以進一步使用光固化性組合物調製用的有機溶劑(第4溶劑)。作為第4溶劑的例子,沒有特別的限制,例如可以優選地列舉出醇系溶劑、酮系溶劑、醚系溶劑、亞碸系溶劑、酯系溶劑、醯胺系溶劑、芳香族烴系溶劑、脂肪族烴系溶劑、腈系溶劑、或者它們的混合物等,其中,更優選為酮系溶劑、醚系溶劑、酯系溶劑、芳香族烴系溶劑、脂肪族烴系溶劑、或者它們的混合物等。
作為酮系溶劑,可以列舉出例如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、2-庚酮等。作為醚系溶劑,可以列舉出例如丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯等。作為酯系溶劑,可以列舉出例如1,3-丁二醇二乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖素乙酸酯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯等。作為芳香族烴系溶劑,可以列舉出例如甲苯、二甲苯等。作為脂肪族烴系溶劑,可以列舉出例如環己烷、正辛烷等。
這些溶劑可以單獨使用或2種以上組合使用。另外,根據需要可以使用沸點為180℃~250℃的溶劑。有機溶劑的含量相對於光固化性組合物總量優選為10~95質量%。
另外,優選光固化性組合物中含有適當的表面活性劑。作為表面活性劑,可以列舉出日本特開2003-337424號公報、日本特開平11-133600號公報中公開的表面活性劑作為合適的表面活性劑。表面活性劑的含量相對於光固化性組合物總量優選為5質量%以下。
光固化性組合物優選含有熱聚合防止劑。作為該熱聚合防止劑的例子,可以列舉出氫醌、氫醌單甲基醚、對甲氧基苯酚、二叔丁基對甲酚、聯苯三酚、叔丁基兒茶酚、苯醌、4,4』-硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2』-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-巰基苯並咪唑、酚噻嗪等。熱聚合防止劑的含量相對於光固化性組合物總量優選為1質量%以下。
在光固化性組合物中,根據需要,除了上述著色劑(顏料)以外,可以添加著色劑(染料、顏料)。著色劑中在使用顏料的情況下,最好在光固化性組合物中均勻地分散。作為染料或顏料,具體地,作為上述顏料,可以優選地使用日本特開2005-17716號公報
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中記載的色材、日本特開2005-361447號公報
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中記載的顏料、或日本特開2005-17521號公報
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中記載的著色劑。輔助地使用的染料或顏料的含量相對於光固化性組合物總量優選為5質量%以下。
在光固化性組合物中,根據需要可以含有紫外線吸收劑。作為紫外線吸收劑,除了日本特開平5-72724號公報記載的化合物,可以列舉出水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯並三唑系、氰基丙烯酸酯系、鎳螯合物系、受阻胺系等。紫外線吸收劑的含量相對於光固化性組合物總量優選為5質量%以下。
另外,光固化性組合物中,除了上述添加劑以外,可以含有日本特開平11-133600號公報中記載的「粘接助劑」或其它添加劑等。
上述的使用了本發明的色素材料或者色素分散物的光固化性組合物,通過適當地調節其組成,可以制為噴墨油墨。作為噴墨油墨,除了濾色器用以外,也可以作為列印用油墨等通常的噴墨油墨,但其中優選制為濾色器用噴墨油墨。
使用了本發明的色素材料或者色素分散物的噴墨油墨只要含有上述的有機顏料微粒就可以,是使上述的有機顏料微粒含有在包含聚合性單體以及/或者聚合性低聚物的介質中而成的噴墨油墨。作為這裡的聚合性單體以及/或者聚合性低聚物,可以使用先前在光固化性組合物中說明的物質。
此時,優選控制溫度,以使得粘度的變動幅度在±5%以內。優選噴出時的粘度為5~25mPa·s,更優選為8~22mPa·s,特別優選為10~20mPa·s(本發明中的粘度,只要沒有特別的說明,是25℃時的值)。除了上述噴出溫度的設定以外,通過調節油墨中含有的成分的種類和添加量,可以調整粘度。上述粘度能夠通過例如圓錐平板型旋轉粘度計或E型粘度計等通常的裝置而測定。
另外,從提高像素的平坦性的觀點出發,優選噴出時的油墨的表面張力為15~40mN/m(本發明中,只要沒有特別的說明,表面張力為23℃時的值)。更優選為20~35mN/m,最優選為25~30mN/m。表面張力可以通過表面活性劑的添加或溶劑的種類進行調整。上述表面張力可以利用例如表面張力測定裝置(協和界面科學株式會社制的CBVP-Z)、或全自動平衡式電子表面張力計ESB-V(協和科學公司制)等測定器通過鉑金板法測定。
關於使用了光固化性組合物的塗布膜中的含有成分,與已經記載的成分相同。另外,使用了光固化性組合物的塗布膜的厚度可以根據其用途而適宜地決定,但優選為0.5~5.0μm,更優選為1.0~3.0μm。在使用了該光固化性組合物的塗布膜中,使上述的單體或低聚物聚合而製成光固化性組合物的聚合膜,可以製作含有該聚合膜的濾色器(對於濾色器的製作,如後所述)。光聚合性化合物的聚合能夠通過光照射使光聚合引發劑或光聚合引發劑系發生作用而進行。
使用了本發明的色素材料或者色素分散物的濾色器的對比度優良。本發明中,所謂對比度,表示在2片偏振片之間,在偏振軸平行時與在垂直時的透射光量之比(參照「1990年第7回色彩光學會議、512色顯示10.4」尺寸TFT-LCD用濾色器,植木、小関、福永、山中」等)。
濾色器的對比度高,意味著與液晶組合時的明暗的差別能夠變大,對於用液晶顯示器來替換CRT,是非常重要的性能。
使用了本發明的色素材料或者色素分散物的濾色器在用於電視用途時,F10光源的紅(R)、綠(G)、和藍(B)各自的單色的色度優選與下表記載的值(下面,在本發明中稱為「目標色度」)的差(ΔE)全部在5以內的範圍,更優選在3以內,特別優選為在2以內。
本發明中的色度通過顯微分光光度計(奧林巴斯光學公司制;OSP100或200)測定,作為F10光源視野2度的結果計算,以xyz表色系的xyY值表示。另外,與目標色度的差以La*b*表色系的色差表示。
具備使用了本發明的色素材料或者色素分散物的濾色器的液晶顯示裝置的對比度高,黑色濃密度等的描繪力優良,特別優選為VA方式。也適合用作筆記本電腦用顯示器或電視監視器等大畫面的液晶顯示裝置等。另外,使用了本發明的色素材料或者色素分散物的濾色器可以用於CCD設備,發揮優良的性能。這裡所謂的「黑色濃密度」,是指在液晶顯示裝置中用光閘(shutter)遮斷光而顯示黑畫面時,來自背後的背光(backlight)的光的洩漏少,在畫面上黑看起來像真正的黑色,即看不出白色。黑色濃密度優良是通過高對比度的濾色器而能夠實現的特性。
實施例 下面,基於實施例對本發明進行詳細說明,但本發明不能解釋為限定於這些實施例。
(實施例1) 在室溫下向二甲基亞碸220ml中添加顏料C.I.顏料紅254(商品名為IRGAZIN Red 2030,Ciba Specialty Chemicals株式會社制)11g、四甲基氫氧化銨25%水溶液14.0ml、1.1g上述例示化合物P-2並攪拌。這樣地得到了在良溶劑中溶解了顏料而成的有機顏料溶液。
與此分開地,作為不良溶劑準備了含有1mol/l鹽酸40ml的水2000ml。
這裡,將溫度控制為5℃,向通過GK-0222-10型雷蒙攪拌棒(Ramond stirrer)(商品名,藤沢藥品工業公司制)以500rpm進行攪拌的上述不良溶劑中,利用NP-KX-500型大容量無脈動泵(商品名,日本精密化學公司制)注入上述有機顏料溶液,由此使有機顏料溶液與不良溶劑接觸,使有機顏料微粒析出。此時,有機顏料溶液的注入是將送液配管的流路徑以及供給口徑設為0.5mm、使其供給口進入不良溶劑中,以流速100ml/min進行2分鐘。這樣地得到了使有機顏料微粒分散在溶劑中而成的色素分散液1-1W。
將以上述步驟調製的顏料分散液利用直徑為9cm的吸濾濾紙(Advantech公司制,No.2(商品名))通過吸引器進行減壓過濾,由此得到含有微粒狀的色素物質的膏糊。將得到的膏糊再次分散於蒸餾水,並再次過濾,通過重複這樣的步驟,對膏糊進行水洗,除去良溶劑以及水溶性離子。膏糊的水洗重複進行至將顏料濃度為5%的膏糊分散時的傳導率為1μs以下。
將這樣得到的包含顏料的水膏糊在80℃下乾燥12小時,得到了包含顏料以及上述例示化合物P-2的粉末狀的色素物質1-1P。
色素分散液的調製 將具有下述組成的色素物質、分散劑以及溶劑混合物進行珠磨分散,由此調製了本發明的色素分散液1-1D。
分散利用Motor Mill M-50(商品名,アイガ一·ジヤパン公司制)使用直徑為0.1mm的氧化鋯珠粒以圓周速度9m/s進行5小時。
色素物質1-1P 11.0質量份(顏料10質量份) 分散劑C-110.0質量份 1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯79.0質量份 通過電子顯微鏡的觀察結果是,確認了得到的色素分散液1-1D包含體積加權平均直徑為20.0nm(同體積球換算)、變動係數為15%的微細的顏料粒子。
對分散液1-1D進行了以下的評價。
(1)過濾性 測定了用上述方法對色素分散液1-1W進行過濾時的過濾速度。根據過濾時間進行下述的分級。
5過濾時間為1分30秒以內,為非常優選的水平。
4過濾時間為1分30秒以上且3分鐘以內,為優選的水平。
3過濾時間為3分鐘以上且5分鐘以內,為可以允許的水平。
2過濾時間為5分鐘以上且10分鐘以內,為有問題的水平。
1過濾時間為10分鐘以上,為非常有問題的水平。
(2)對比度評價 將得到的色素分散液1-1D在玻璃基板上以厚度成為2μm的方式進行塗布,製作了樣品。作為背光單元,使用在3波長冷陰極管光源(東芝ライテツク株式會社制,商品名FWL18EX-N)上設置了散射板的背光單元,將該樣品置於2片偏振片(株式會社サンリツ公司制的偏振片,商品名HLC2-2518)之間,測定偏振軸為平行時與為垂直時的透射光量,通過其比值求出對比度(參照「1990年第7回色彩光學會議、512色顯示10.4」尺寸TFT-LCD用濾色器,植木、小関、福永、山中」等)。2片偏振片、樣品、色彩亮度計的設置位置是在離背光13mm的位置設置偏振片,離背光40mm~60mm的位置設置直徑為11mm長為20mm的圓筒,將從其中透射的光照射在設置於離背光65mm的位置上的測定樣品,透射的光通過設置於離背光100mm的位置上的偏振片,利用設置於離背光400mm的位置上的色彩亮度計進行測定。色彩亮度計的測定角被設定為2°。背光的光量被設定為,在沒有設置樣品的狀態下,將2片偏振片設置為平行尼科耳稜鏡時的亮度為1280cd/m2。
將上述得到的對比度值以相對於後述的分散液1-2D的值的比的形式而求出,進行下述分級。
6對比度比5倍以上 5對比度比4倍以上且低於5倍 4對比度比3倍以上且低於4倍 3對比度比2倍以上且低於3倍 2對比度比1.5倍以上且低於2倍 1對比度比低於1.5倍 對於色素分散液1-1D的作成方法,如表1中記載的那樣改變向良溶劑中添加的化合物的種類及添加量、以及所用的分散劑種類,進而將珠磨分散時間最優化,除此以外,用相同的方法製作分散液,得到了色素分散液1-2D~1-28D。對於這些色素分散液,與色素分散液1-1D同樣地進行了評價。下面表示了這裡作為分散劑而使用的物質、作為比較化合物而使用的化合物。
比較例化合物 A日本特開2007-23169公報,實施例5記載的化合物
B聚乙烯基吡咯烷酮K-30(商品名,和光純藥公司制) C日本特開2007-23169公報,實施例4記載的化合物 日本特公平5-9469,製造例5的化合物(e)
E與日本特開平8-188733號化合物例f組成相同的化合物
G日本特開平5-194873號,實施例12的化合物
H聚丙烯醯胺 I甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯共聚物(摩爾比28/72) 得到的評價結果示於表1。從表1的結果可以明白本發明優良的效果。也就是說,在使用通式(I)所表示的化合物作為分散助劑的情況下,過濾性以及對比度可以得到良好的水平。另一方面,在使用一般所知的具有極性基團的化合物(化合物A、C、D、E、F、G)或水溶性高的高分子素材(化合物B、H)作為分散助劑的情況下,可以看到對比度的改良,且可知分散性改善,但另一方面得知過濾性發生惡化。另外,在使用難溶於不良溶劑的高分子化合物(化合物I)的情況下,基本看不出過濾性的惡化,但看不出對比度的良化,且可知分散性沒被改良。
表1
另外,通過電子顯微鏡觀察的結果是,確認了色素分散液1-2D以及1一24D均包含體積加權平均直徑為約25nm(同體積球換算)、變動係數約為15%的微細的顏料粒子。而且確認了色素分散液1-3D~1-23D均包含體積加權平均直徑為約20nm(同體積球換算)、變動係數約為15%的微細的顏料粒子。
(實施例2) 在室溫下向二甲基亞碸220ml中添加顏料C.I.顏料紅122(製品名為クロモフタルジエツトマゼンタDMQ,Ciba Japan株式會社制)16g、四甲基氫氧化銨25%水溶液47.0ml、0.16g的上述例示化合物P一2並攪拌。這樣地得到了在良溶劑中溶解了有機顏料而成的有機顏料溶液。
與此分開地,作為不良溶劑準備了含有1mol/l鹽酸47ml的水2000ml。
這裡,將溫度控制為5℃,向通過GK-0222-10型雷蒙攪拌棒(商品名,藤沢藥品工業公司制)以500rpm進行攪拌的不良溶劑2000ml中,利用NP-KX-500型大容量無脈動泵(商品名,日本精密化學公司制)以流速10ml/min注入200ml顏料溶液,這樣地得到了包含顏料粒子和溶劑的色素分散液2-1W。
將以上述步驟調製的色素分散液利用直徑為9cm的吸濾濾紙(Advantech公司制,No.2(商品名))通過吸引器進行減壓過濾,由此得到含有有機顏料微粒的膏糊。將得到的膏糊再次分散於蒸餾水,並再次過濾,通過重複這樣的步驟,對膏糊進行水洗,除去良溶劑以及水溶性離子。膏糊的水洗重複進行至將顏料濃度為5%的膏糊分散時的傳導率為1μs以下。
將這樣得到的包含顏料的水膏糊在80℃下乾燥12小時,得到了包含顏料以及上述例示化合物P-2的粉末狀的色素物質2-1P。
色素分散液的調製 通過將具有下述組成的色素材料、分散劑以及溶劑混合物進行分散,調製了本發明的色素分散液2-1D。
分散利用Motor Mill M-50(商品名,アイガ一·ジヤパン公司制)使用直徑為0.1mm的氧化鋯珠粒以圓周速度9m/s進行5小時。
色素物質2-1P 11.0質量份(顏料10質量份) 分散劑C-110.0質量份 1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯79.0質量份 得到的色素分散液2-1D通過電子顯微鏡的觀察結果是,確認了包含體積加權平均直徑為20.0nm(同體積球換算)、變動係數為15%的微細的顏料粒子。
對於上述色素分散液2-1D的作成方法,如表2中記載的那樣改變向良溶劑中添加的化合物的種類及添加量,進而將珠磨分散時間最優化,除此以外,用相同的方法製作分散液,得到了色素分散液2-2D~2-6D。對於這些色素分散液,與實施例1同樣地進行了評價。這裡,對比度的評價是求出作為相對於色素分散液2-2D的值的相對值,進行下述分級。
6對比度比5倍以上 5對比度比4倍以上且低於5倍 4對比度比3倍以上且低於4倍 3對比度比2倍以上且低於3倍 2對比度比1.5倍以上且低於2倍 1對比度比低於1.5倍 得到的評價結果示於表2。從表2的結果可以明白本發明優良的效果。也就是說,在使用通式(I)所表示的化合物作為分散助劑的情況下,過濾性以及對比度可以得到良好的水平。另一方面,在使用一般所知的具有極性基團的化合物(A、E)作為分散助劑的情況下,可以看到對比度的改良,且分散性改善,但另一方面,得知過濾性發生惡化。
表2
另外,通過電子顯微鏡觀察的結果是,確認了色素分散液2-2D包含體積加權平均直徑為約25nm(同體積球換算)、變動係數約為15%的微細的顏料粒子。而且確認了色素分散液2-3D~2-6D均包含體積加權平均直徑為約20nm(同體積球換算)、變動係數約為15%的微細的顏料粒子。
(實施例3) 在室溫下向二甲基亞碸220ml中添加顏料C.I.顏料黃185(商品名,PALIOTOL YELLOW D1155BASF公司制)11g、28%甲醇鈉的甲醇溶液6.6ml、1.1g上述例示化合物P一22並攪拌。這樣地得到了在良溶劑中溶解了有機顏料而成的有機顏料溶液。
與此分開地,作為不良溶劑準備了含有1mol/l鹽酸37.5ml的水2000ml。
這裡,將溫度控制為5℃,向通過GK-0222-10型雷蒙攪拌棒(商品名,藤沢藥品工業公司制)以500rpm進行攪拌的上述不良溶劑中,利用NP-KX-500型大容量無脈動泵(商品名,日本精密化學公司制)注入上述有機顏料溶液,由此使有機顏料溶液與不良溶劑接觸,使有機顏料微粒析出。此時,有機顏料溶液的注入是將送液配管的流路徑以及供給口徑設為0.5mm、使其供給口進入不良溶劑中,以流速100ml/min進行2分鐘。這樣地得到了包含有機顏料微粒和溶劑的色素分散液3-1W。
將以上述步驟調製的顏料分散液利用直徑為9cm的吸濾濾紙(Advantech公司制,No.2(商品名))通過吸引器進行減壓過濾,由此得到含有有機顏料微粒的膏糊。將得到的膏糊再次分散於蒸餾水,並再次過濾,通過重複這樣的步驟,對膏糊進行水洗,除去良溶劑以及水溶性離子。膏糊的水洗重複進行至將顏料濃度為5%的膏糊分散時的傳導率為1μs以下。
將這樣得到的包含顏料的水膏糊在80℃下乾燥12小時,得到了包含顏料以及上述例示化合物P-22的粉末狀的色素物質3-1P。
色素分散液的調製 通過將具有下述組成的色素材料、分散劑以及溶劑混合物進行分散,調製了本發明的色素分散液3-1D。
分散利用Motor Mill M-50(商品名,アイガ一·ジヤパン公司制)使用直徑為0.1mm的氧化鋯珠粒以圓周速度9m/s進行5小時。
色素物質3-1P 11.0質量份(顏料10質量份) 分散劑C-110.0質量份 1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯79.0質量份 得到的色素分散液3-1D通過電子顯微鏡的觀察結果是,確認了包含體積加權平均直徑為23.0nm(同體積球換算)、變動係數為15%的微細的顏料粒子。
對於上述色素分散液3-1D的作成方法,如表3中記載的那樣改變向良溶劑中添加的化合物的種類及添加量,進而將珠磨分散時間最優化,除此以外,用相同的方法製作分散液,得到了色素分散液3-2D~3-6D。對於這些色素分散液,與實施例1同樣地進行了評價。這裡,對比度的評價是求出作為相對於色素分散液3-1D的值的相對值,進行下述分級。
5對比度比4倍以上且低於5倍 4對比度比3倍以上且低於4倍 3對比度比2倍以上且低於3倍 2對比度比1.5倍以上且低於2倍 1對比度比低於1.5倍 得到的評價結果示於表3。從表3的結果可以明白本發明優良的效果。也就是說,在使用通式(I)所表示的化合物作為分散助劑的情況下,過濾性以及對比度可以得到良好的水平。另一方面,在使用一般所知的具有極性基團的化合物(A、D)作為分散助劑的情況下,可以看到對比度的改良,且分散性改善,但另一方面,得知過濾性發生惡化。
表3
另外,通過電子顯微鏡觀察的結果是,確認了色素分散液3-2D包含體積加權平均直徑為約30nm(同體積球換算)、變動係數約為15%的微細的顏料粒子。而且確認了色素分散液3-3D~3-6D均包含體積加權平均直徑為約23nm(同體積球換算)、變動係數約為15%的微細的顏料粒子。
(實施例4) 相對於實施例1的色素分散液1-2D的調製方法,在使用珠磨的分散時將分散助劑如表4所示那樣添加,除此以外,用同樣的方法調製分散液,得到了色素分散液4-1D~4-5D。這裡,分散助劑以乾燥粉末的狀態添加。另外,對於色素分散液4-1D的調製方法,改變中途的乾燥方法以及分散劑與分散助劑的添加方法,將乾燥前的顏料膏糊、分散助劑P-3、以及分散劑C-1與丙酮以及1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯一起通過溶解器分散後,通過減壓除去水分和丙酮製成膏糊,不將得到的膏糊乾燥就進行珠磨分散,用這樣的方法調製分散液,得到了色素分散液4-6D。另外,對於色素分散液4-6D的調製方法,除了不添加分散助劑P-4,用同樣的方法調製分散液,製成色素分散液4-7D。
與實施例1同樣地求出這些分散液的對比度,結果表示了對比度的改良,而且表示了本發明中特定的分散助劑即使改變了添加時機也有效。
表4
(實施例5) 使用上述實施例2中得到的色素分散液2-1D,通過下述步驟作成濾色器,結果得到了作為濾色器的良好的對比度,確認了本發明的色素分散液適合用於濾色器。
〔黑(K)圖像的形成〕 將無鹼玻璃基板用UV洗淨裝置洗淨後,利用洗淨劑進行刷洗,進而用超純水進行超聲波洗淨。將該基板在120℃熱處理3分鐘,使表面狀態穩定化。
將該基板冷卻,調溫至23℃後,通過具有切口狀噴嘴的玻璃基板用塗布機(F·A·S·Asia公司制,商品名MH-1600),塗布了具有下述表5中記載的組成的著色感光性樹脂組合物K1。接著用VCD(真空乾燥裝置,東京應化工業株式會社制)對溶劑的一部分乾燥30秒時間使得塗布層失去流動性後,在120℃下預烘烤3分鐘,得到了膜厚為2.4μm的感光性樹脂層K1。
表5 ------------------------------------------- K顏料分散物1(炭黑)25質量份 丙二醇單甲基醚乙酸酯 8.0質量份 甲基乙基酮53質量份 粘合劑2 9.1質量份 氫醌單甲基醚 0.002質量份 DPHA液4.2質量份 聚合引發劑A 0.16質量份 表面活性劑10.044質量份 ---------------------------------------------- 用具有超高壓水銀燈的接近型曝光機(日立ハイテク電子エンジニアリング株式會社制)在基板與掩模(具有圖像圖案的石英曝光掩模)處於垂直豎立的狀態下,將曝光掩模面與該感光性樹脂層之間的距離設定為200μm,以曝光量300mJ/cm2進行圖案曝光。
接著,通過淋浴噴嘴對純水進行噴霧,使該感光性樹脂層K1的表面均勻潤溼後,用KOH系顯影液(含有KOH、非離子表面活性劑,商品名CDK-1,FUJIFILM Electronic Materials公司制,稀釋100倍後的液體)在23℃下以80秒、扁平噴嘴壓力為0.04MPa的條件進行淋浴顯影,得到了圖案圖像。接著,將超純水用超高壓洗淨噴嘴以9.8MPa的壓力進行噴射,除去殘渣,得到了黑(K)的圖像K。接著在220℃下進行30分鐘熱處理。
著色感光性樹脂組合物K1通過下述方式得到首先,量取K顏料分散物1、丙二醇單甲基醚乙酸酯,在溫度24℃(±2℃)下混合,以150rpm攪拌10分鐘,接著量取甲基乙基酮、粘合劑2、氫醌單甲基醚、DPHA液、聚合引發劑A(2,4-雙(三氯甲基)-6-[4』-(N,N-二乙氧基羰基甲基)氨基-3』-溴苯基]-s-三嗪)、表面活性劑1,在溫度25℃(±2℃)下按照該順序添加,在溫度40℃(±2℃)下以150rpm攪拌30分鐘而得到。
·炭黑(商品名·Nipex 35,Degussa Japan株式會社制) 13.1質量份 ·分散劑(下述化合物J1)0.65質量份 ·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比 的無規共聚物,分子量3.7萬)6.72質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯79.53質量份
化合物J1 ·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=78/22摩爾比 的無規共聚物、分子量3.8萬)27質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯73質量份 Megafac F-780-F(商品名大日本油墨化學工業株式會社制),組成如下 ·C6F13CH2CH2OCOCH=CH240質量份和 H(OCH(CH3)CH2)7OCOCH=CH255質量份和 H(OCH2CH2)7OCOCH=CH25質量份的共聚物 (分子量3萬) 30質量份 ·甲基乙基酮 70質量份 〔紅(R)像素的形成〕 在形成了上述圖像K的基板上,使用具有下述表6中記載的組成的著色感光性樹脂組合物R1,通過與上述黑(K)圖像的形成同樣的工序,完成熱處理而形成像素R。該感光性樹脂層R1的膜厚以及顏料的塗布量如下所示。另外,著色感光性樹脂組合物的調製步驟與上述著色感光性樹脂組合物K1相同。
感光性樹脂膜厚(μm) 1.60 顏料塗布量(g/m2) 1.00 C.I.P.R.122塗布量(g/m2) 0.80 C.I.P.R.177塗布量(g/m2) 0.20 表6 ------------------------------------------------- R色素分散液2-1D 40質量份 R顏料分散物2(CIPR177)4.5質量份 丙二醇單甲基醚乙酸酯 7.6質量份 甲基乙基酮 37質量份 粘合劑1 0.7質量份 DPHA液 3.8質量份 2-三氯甲基-(對苯乙烯基苯乙烯基)1,3,4-噁二唑0.12質量份 聚合引發劑A 0.05質量份 酚噻嗪 0.01質量份 表面活性劑1 0.06質量份 ------------------------------------------- ·C.I.P.R.177(商品名Cromophtal Red A2B、 Ciba Specialty Chemicals株式會社制)18質量份 ·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比 的無規共聚物,分子量3萬) 12質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 70質量份 ·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=78/22摩爾比 的無規共聚物,分子量4萬) 27質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 73質量份 〔綠(G)像素的形成〕 在形成了上述圖像K和像素R的基板上,用具有下述表7中記載的組成的著色感光性樹脂組合物G1,通過與上述黑(K)圖像的形成同樣的工序,完成熱處理形成像素G。該感光性樹脂層G1的膜厚以及顏料的塗布量如下所示。另外,著色感光性樹脂組合物的調製步驟與上述著色感光性樹脂組合物K1相同。
感光性樹脂膜厚(μm) 1.60 顏料塗布量(g/m2)1.92 C.I.P.G.36塗布量(g/m2) 1.34 C.I.P.Y.150塗布量(g/m2) 0.58 表7 -------------------------------------------- G顏料分散物1(CIPG36)28質量份 Y顏料分散物1(CIPY150) 15質量份 丙二醇單甲基醚乙酸酯29質量份 甲基乙基酮 26質量份 環己酮 1.3質量份 粘合劑2 2.5質量份 DPHA液 3.5質量份 2-三氯甲基-(對苯乙烯基苯乙烯基)1,3,4-噁二唑 0.12質量份 聚合引發劑A 0.05質量份 酚噻嗪 0.01質量份 表面活性劑 10.07質量份 -------------------------------------------- GT-2(商品名FUJIFILM Electronic Materials公司制) CF yellow EX3393(商品名御國色素公司制) 〔藍(B)像素的形成〕 在形成了上述圖像K、像素R以及像素G的基板上,用具有下述表8中記載的組成的著色感光性樹脂組合物B1,通過與上述黑(K)圖像的形成同樣的工序,完成熱處理形成了像素B。該感光性樹脂層B1的膜厚以及顏料的塗布量如下所示。另外,著色感光性樹脂組合物的調製步驟與上述著色感光性樹脂組合物K1相同。
感光性樹脂膜厚(μm)1.60 顏料塗布量(g/m2) 0.75 C.I.P.B.156塗布量(g/m2) 0.705 C.I.P.V.23塗布量(g/m2) 0.045 表8 --------------------------------------------- B顏料分散物1(CIPB156)8.6質量份 V顏料分散物2(CIPB156+CIPV23) 15質量份 丙二醇單甲基醚乙酸酯 28質量份 甲基乙基酮 26質量份 粘合劑317質量份 DPHA液 4.0質量份 2-三氯甲基-(對苯乙烯基苯乙烯基)1,3,4-噁二唑 0.17質量份 酚噻嗪 0.02質量份 表面活性劑 0.06質量份 --------------------------------------------- CF Blue EX3357(商品名御國色素公司制) CF Blue EX3383(商品名御國色素公司制) ·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯 =36/22/42摩爾比的無規共聚物、分子量3.8萬) 27質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 73質量份 〔ITO電極的製作〕 將形成有各像素的玻璃基板裝入濺射裝置,在100℃下整面真空蒸鍍了1300
厚的ITO(銦錫氧化物)後,在240℃下退火90分鐘,使ITO晶體化,形成ITO透明電極,從而完成了濾色器A1。
權利要求
1.一種微細色素材料,其特徵在於,包含通過溶解於良溶劑中的有機顏料溶液與不良溶劑的接觸而析出得到的有機顏料微粒、以及下述通式(I)所表示的化合物
通式(I)
P-(X-R)n
式中P表示可具有取代基的有機色素結構殘基或雜環殘基,X表示選自下述t-1~t-28的連結基團,R表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基中的任一種基團,n表示1~4的整數;
所述t-1~t-28中的R表示碳原子數為1~4的烷基,m表示1~4的整數。
2.根據權利要求1所述的色素材料,其特徵在於,所述有機顏料微粒的析出是在所述通式(I)所表示的化合物的存在下進行的。
3.根據權利要求1所述的色素材料,其特徵在於,所述有機顏料微粒與所述通式(I)所表示的化合物的混合是在所述有機顏料微粒的析出後進行的。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的色素材料,其特徵在於,所述色素材料是在所述有機顏料微粒析出後除去所述良溶劑的至少一部分而得到的。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的色素材料,其特徵在於,所述通式(I)所表示的化合物由下述通式(I)-(1)表示
通式(I)-(1)
式中,R1表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基中的任一種基團;R2、R3、R4和R5各自獨立地表示氫原子、脂肪族烴基、芳基、烷氧基、芳氧基、滷原子、氰基中的任一種基團。
6.一種色素分散物,其特徵在於,包含權利要求1~5中任一項所述的色素材料、以及與所述良溶劑組成不同的分散溶劑。
7.根據權利要求6所述的色素分散物,其特徵在於,所述分散溶劑實質上包含選自由醚系溶劑、酯系溶劑、酮系溶劑、芳香族烴系溶劑、和脂肪族烴系溶劑組成的組中的至少1種。
全文摘要
本發明提供了含有微細且均勻的顏料粒子的色素材料、以及使用了該色素材料的分散性優良的色素分散物。本發明的微細色素材料包含通過溶解於良溶劑中的有機顏料溶液與不良溶劑的接觸而析出得到的有機顏料微粒、以及下述通式(I)所表示的化合物,通式(I)P-(X-R)n式中P表示可具有取代基的有機色素結構殘基或雜環殘基,X表示特定的連結基團,R表示碳原子數為3~30的脂肪族烴基、芳基、芳烷基、氧化烯基中的任一種基團,n表示1~4的整數。
文檔編號C09B67/20GK101792614SQ201010105480
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月28日 優先權日2009年1月29日
發明者中平真一, 佐佐木大輔 申請人:富士膠片株式會社