DE69920041T2

DE69920041T2 - Polyelektrolyt enthaltende dispergiermittel fuer hydrophobe partikel in waessrigen systemen

Info

Publication number: DE69920041T2
Application number: DE69920041T
Authority: DE
Inventors: S. Prabhakara RAO; S. Ahmed ABUELYAMAN; N. Babu GADDAM
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: EP1140345A1; KR20010093844A; AU3869299A; EP1140345B1; US6395804B1; KR100546967B1; JP2002532243A; DE69920041D1; WO2000037168A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Dispergiermittel für hydrophobe Teilchen und Dispersionsteilchen, inklusive Pigmente, in Systemen auf Wasserbasis. Insbesondere kann das Dispergiermittel der Erfindung für Pigmente, wie denen, die als an Tintenstrahldruckanwendungen angepasste Tinten nützlich sind, verwendet werden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wenn hydrophobe Teilchen in Wasser eingebracht werden, neigen sie dazu, zu agglomerieren. Diese Neigung erschwert es, eine Dispersion hydrophober Teilchen in einem System auf Wasserbasis zu erhalten. Um diese Neigung zum Agglomerieren zu vermindern, kann ein Dispergiermittel zu der Mischung zugegeben werden. Wenn das Dispergiermittel sowohl hydrophobe als auch hydrophile Teile aufweist, wird der hydrophobe Teil zu der hydrophoben Teilchenoberfläche hingezogen und der hydrophile Teil wird durch das Wasser solvatisiert.
In den letzten Jahren hat die Verwendung von thermischen Tintenstrahldruckern bei zahlreichen Anwendungen dramatisch zugenommen. Solche Drucker nutzen Tinten auf Flüssigkeitsbasis, die auf einen Rezeptor, typischerweise ein Blatt Papier oder eine Folie, gesprüht werden, um ein Bild zu produzieren. Durch die Verwendung von vier Tinten-Grundfarben (schwarz, gelb, cyanfarbig und magentafarbig oder schwarz, rot, blau und gelb) sowie weißen Pigmenten (wie TiO₂) in verschiedenen Kombinationen und Konzentrationen kann fast jede beliebige Farbe als Teil des gedruckten Bildes produziert werden. Außerdem ist die Tintenstrahl technologie für hochauflösende Graphiken, insbesondere die, die unter Verwendung von elektronischen Drucksystemen produziert werden, gut geeignet. Solche Systeme setzen typischerweise Computertechnologie ein, um Bilder, Text, Graphiken und desgleichen zu erzeugen, modifizieren oder speichern.
Viele der Tinten, die in der Vergangenheit mit Tintenstrahl- und anderen Druckern verwendet worden sind, umfassen primär Farbstoffe, die in Trägerflüssigkeiten auf organischer Basis enthalten sind. Obwohl solche Tinten bei bestimmten Anwendungen eine zufrieden stellende Leistung bieten können, geht der gegenwärtige Trend von solchen Systemen weg, da solche Systeme dazu neigen können, Bilder zu produzieren, denen die Lichtstabilität und Haltbarkeit, die für Außen- und ähnlich anspruchsvolle Anwendungen erforderlich sind, fehlt. Außerdem kann die Verwendung von Trägerflüssigkeiten auf organischer Basis Umwelt- und Materialhandhabungsbeschränkungen involvieren. Die Druckindustrie hat Tinten gesucht, die primär auf Wasserbasis sind, um dadurch Beschränkungen, die mit Systemen auf der Basis von organischen Lösemitteln verbunden sind, zu reduzieren oder eliminieren.
Tinten können eine Suspension von Pigmentteilchen in einem Träger auf Wasserbasis umfassen. Die suspendierten Pigmente können jedoch zum Agglomerieren neigen. Da Tintenstrahldrucker sehr kleine Strahldüsen verwenden (in der Größenordnung von unter 40 Mikrometern mit Tropfenvolumen in der Größenordnung von Pikolitern), um hochauflösende Bilder zu liefern, können Pigmentagglomerationen die Druckköpfe einengen oder verstopfen. Dieser Effekt wird hierin als "Verstopfen" bezeichnet. Außerdem wird im Fall von thermischen Tintenstrahlsystemen die Tinte als ein Resultat des Heizelements in der Düse hohen Temperaturen (ungefähr 350 °C) ausgesetzt. Bei hohen Temperaturen neigen Tinten typischerweise dazu, schneller zu agglomerieren und können sich auch auf den Heizelementen der Druckköpfe absetzen und sie beschichten. Dies führt zu einem verminderten thermischen Wirkungsgrad des Druckkopfes, was in der Bildung kleinerer Tintentropfen und geringerer Bildqualität resultiert. Dieser Effekt wird häufig als "Kogation" bezeichnet.
Um die oben beschriebenen Probleme zu bewältigen, sind die Pigmentteilchen in einigen Tintenstrahltinten auf Wasserbasis mit Dispergiermitteln gegen Agglomeration stabilisiert worden. In einer Herangehensweise wurden die Dispergiermittel aus grenzflächenaktiven Stoffen mit einem hydrophilen Teil sowie einem hydrophoben Teil, deren hydrophober Teil an Pigmentoberflächen von verschiedener Hydrophobie adsorbiert, gebildet. In einer anderen Herangehensweise wurden Copolymere mit hydrophilen Segmenten und hydrophoben Segmenten verwendet. Beispiele für diese Herangehensweisen sind in US-Pat. Nr. 4,597,794 und US-Pat. Nr. 5,085,698 beschrieben.
In den oben beschriebenen Herangehensweisen können die hydrophoben Segmente des grenzflächenaktiven Stoffes oder Polymers durch hydrophobe Wechselwirkung zwischen dem Dispergiermittelmolekül und den Pigmenten auf organischer Basis, deren Oberflächen dazu neigen, hydrophob zu sein, an den Pigmenten adsorbieren. Diese hydrophobe Wechselwirkung ist gewöhnlich nicht sehr stark. Aufgrund dieser schwachen Anziehung ist es in thermischen Tintenstrahlsystemen möglich, dass die Dispergiermittelmoleküle von den Pigmentoberflächen desorbieren können und dabei den Pigmentteilchen erlauben, zu agglomerieren. Während des Druckens kann dies im Verstopfen der Strahldüsen des Druckkopfes resultieren. Obwohl Wärme, die in einem thermischen Tintenstrahlsystem produziert wird, die Adsorption des Dispergiermittels an der hydrophoben Pigmentoberfläche verstärken und daher die Stabilität der Tinte erhöhen kann, bleiben Verstopfen und Kogation ein Problem.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht des Vorhergehenden existiert ein Bedarf an Dispergiermitteln, die fest an hydrophoben Teilchen adsorbieren und die Teilchenagglomeration verhindern. Es besteht auch ein Bedarf an Tinten auf Wasserbasis, die erhöhte Stabilität bieten. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit solchen Bedürfnissen.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung stellt ein Dispergiermittel zum Dispergieren von hydrophoben Teilchen in einem wässrigen System, das ein polymerisiertes hydrophiles Polyelektrolytsegment mit endständigem Kettenübertragungsreagens umfasst, welches ein eine Kohlenwasserstoffeinheit aufweisendes, nichtpolymerisiertes, hydrophobes Segment umfasst, bereit.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft stabile Systeme auf Wasserbasis, in denen ein Dispergiermittel der Erfindung in einer Teilchendispersion auf Wasserbasis, wobei die Teilchen hydrophobe Oberflächen aufweisen, inkorporiert ist. Solche Systeme umfassen im Allgemeinen eine wässrige Suspension aus a) hydrophoben Teilchen und b) einem Dispergiermittel, das ein eine nichtpolymerisierte Kohlenwasserstoffeinheit, die an hydrophobe Teilchenoberflächen adsorbieren kann, aufweisendes hydrophobes Segment umfasst, das mit mindestens einem endständigen polymeren hydrophilen Segment, das einen Polyelektrolyt umfasst, verknüpft ist.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung stellt ein Dispergiermittel bereit, wobei die Kohlenwasserstoffeinheit zwei entgegengesetzte Enden aufweist und wobei an jedem Ende der Kohlenwasserstoffeinheit ein Polyelektrolyt hängt.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung stellt eine Mischung aus linearen hydrophilen Copolymeren mit hydrophoben Endgruppen und mehrfach verzweigten hydrophilen Copolymeren bereit.
Eine spezielle Anwendung der vorliegenden Erfindung betrifft stabile Pigmenttinten auf Wasserbasis, die die hohen Anforderungen von Tintenstrahl- und anderen Druckanwendungen erfüllen. In diesen Tinten wird ein Dispergiermittel der Erfindung in eine Pigmentdispersion auf Wasserbasis inkorporiert, um die Agglomeration der hydrophoben Pigmentteilchen zu verhindern.
Wie in dieser Erfindung verwendet:
bezieht sich "adsorbieren" auf die Anhaftung eines Atoms, Ions oder Moleküls an der Oberfläche einer anderen Substanz;
bedeutet "Dispergiermittel-/Teilchen-Verbund" ein Dispergiermittelmolekül und das Teilchen oder Dispersionsteilchen, an dem das Dispergiermittel adsorbiert ist, typischerweise umfasst der Verbund Schichten der Dispergiermittelmoleküle auf dem Teilchen oder Dispersionsteilchen;
bedeutet "aliphatische Gruppe" oder "aliphatische Einheit", „langkettige aliphatische Gruppe/Einheit" ein linearer, verzweigter, cyclischer, substituierter oder unsubstituierter, unpolarer Kohlenwasserstoff mit ungefähr 6 bis 100, vorzugsweise 8 bis 20, Kohlenstoffatomen;
bedeutet "aromatische Gruppe" oder "aromatische Einheit" ein unpolarer Kohlenwasserstoff mit ungefähr 6 bis 100, vorzugsweise 8 bis 20, Kohlenstoffatomen, der mindestens eine cyclische Struktur, die mindestens eine n-konjugierte Ringstruktur enthält, umfasst;
bedeutet "Kohlenwasserstoffgruppe" oder "Kohlenwasserstoffeinheit" eine aliphatische oder aromatische Gruppe oder Einheit;
bezieht sich "Streifenbildung" auf sichtbare Streifen oder Linien von geringerer optischer Dichte, die auftreten können, wenn eine Tinte auf ein Substrat gedruckt wird;
bedeutet "ionisierbar" ein neutrales Molekül, das Atome umfasst, die in der Lage sind, Elektronen abzugeben oder aufzunehmen und dabei eine elektrische Nettoladung zu erwerben und ein Ion zu bilden, z.B. wenn es sich in einem polaren Medium wie Wasser befindet;
bedeutet "Polyelektrolyt", "polyelektrolytisch", "elektrolytisch" ein Oligomer, Polymer oder Copolymer, das ionische Bestandteile enthält, wobei eine wässrige Lösung des Oligomers oder (Co)-Polymers einen elektrischen Strom leitet;
bedeutet „Oligomer" ein Polymer mit ungefähr 10 bis 50 Monomereinheiten;
bedeutet "statistisches Copolymer" ein Copolymer, das mindestens zwei Arten von Monomereinheiten umfasst, z.B. A und B, wobei die Reihenfolge einer Kombination der Monomereinheiten willkürlich ist;
bedeutet "hydrophiles Segment" den Teil (die Teile) des Dispergiermittels, der von dem hydrophoben Teil des Dispergiermittels verschieden ist und der ein Polymer aus wasserlöslichen Einheiten umfasst;
bedeutet "hydrophobes Segment" den Teil des Dispergiermittelmoleküls, der von dem hydrophilen Teil des Dispergiermittels verschieden ist und der wasserunlösliche, unpolare Einheiten umfasst, wobei der hydrophobe Teil mit der Oberfläche eines hydrophoben Teilchens assoziieren oder eine Bindung eingehen kann; das hydrophobe Segment ist nicht polymerisiert, sondern leitet sich stattdessen von einer einzelnen aliphatischen oder aromatischen Vorstufe, z.B. Octadecylisocyanat, ab;
bedeutet "hydrophobes Teilchen" ein Teilchen, das unpolar ist und eine unpolare Oberfläche aufweist;
bezieht sich "Solvat" auf ein Phänomen, wobei eine starke Affinität eines Lösemittels, z.B. Wasser, zu Teilchen von gelösten oder suspendierten Substanzen dazu führt, dass die Teilchen einen fest gebundenen Film des Lösemittels an ihren Oberflächen erwerben;
bedeutet "endständig", dass wenn das Dispergiermittel mehr als ein hydrophiles Segment umfasst, die hydrophilen Segmente immer Endgruppen des hydrophoben Segments darstellen, solche Strukturen sind durch die 2 und 3 beispielhaft erläutert; und
bezieht sich "wasserlöslich" auf ein Material, das in der Lage ist, homogen in Wasser verteilt zu sein, wie zum Beispiel ein Material, das eine wässrige Lösung oder Dispersion bildet.
Weitere Gesichtspunkte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren und ausführliche Beschreibung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine Strichzeichnung, die im Allgemeinen ein Dispergiermittel gemäß der Erfindung mit einem einfach verzweigten, hydrophilen Polyelektrolytsegment und einem linearen, langkettigen, aliphatischen, hydrophoben Segment veranschaulicht.
2 ist eine Strichzeichnung, die im Allgemeinen ein Dispergiermittel gemäß der Erfindung mit einem verzweigten, hydrophilen Polyelektrolytsegment an jedem Ende eines linearen, langkettigen, aliphatischen, hydrophoben Segment veranschaulicht.
3 ist eine Strichzeichnung, die im Allgemeinen ein Dispergiermittel gemäß der Erfindung mit einem verzweigten, hydrophilen Polyelektrolytsegment an jedem Zweigende eines verzweigten, aliphatischen, hydrophoben Segments veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die wasserlöslichen Dispergiermittel der vorliegenden Erfindung umfassen einen oder mehrere wasserlösliche Polyelektrolyte. Der Polyelektrolyt kann ein hydrophiles Homopolymer oder ein hydrophiles statistisches Copolymer umfassen, wobei das das Homopolymer umfassende Monomer und mindestens ein das Copolymer umfassendes Monomer ionisierbar ist. Die Dispergiermittel umfassen ferner ein unpolares, nichtpolymerisiertes, hydrophobes Kohlenwasserstoffsegment, wobei das hydrophobe Segment an einem Teilchen mit einer hydrophoben Oberfläche adsorbieren kann. Obwohl die Dispergiermittel wasserunlösliche Segmente enthalten, sind die Dispergiermittel wasserlöslich, d.h. sie bilden wässrige Dispersionen.
Wenn zu einem Dispersionssystem zugegeben, kann (können) das hydrophile Segment (die hydrophilen Segmente), wobei das Segment (die Segmente) von unterschiedlicher Länge sein kann (können), der Dispersion sterische und elektrostatische Stabilisierung liefern, während das hydrophobe Segment Adsorption (Verankerung) des Dispergiermittels an einer hydrophoben Teilchenoberfläche liefert.
Die durch das hydrophile Segment (die hydrophilen Segmente) gelieferte sterische und elektrostatische Stabilisierung resultiert aus einer starken gegenseitigen Abstoßung zwischen individuellen Dispergiermittel-/Teilchen-Verbünden. Diese abstoßenden Kräfte sind darauf zurückzuführen, dass das hydrophile Segment ionische funktionelle Gruppen enthält, die bewirken, dass jeder Dispergiermittel/Teilchen-Verbund effektiv hoch geladen wird. Die ionischen Gruppen können kationisch oder anionisch sein, sollten jedoch typischerweise alle den gleichen Ladungstyp aufweisen. Die gleichen Ladungen führen dazu, dass sich die Verbünde gegenseitig abstoßen und dabei Teilchenausflockung verhindern. Wie oben diskutiert, ist Beständigkeit gegen Teilchenausflockung erwünscht, um der hohen thermischen Energie entgegenzuwirken, die während des Tintenstrahlens generiert wird und die häufige und energetische Teilchenwechselwirkungen verursachen kann, was zu Ausflockung führt. Die Reduktion von Teilchenausflockung ist ferner wünschenswert, da Ausflockung die Stabilität und Lagerbeständigkeit der Tintendispersion vermindern kann. Die abstoßenden Kräfte können helfen, Dispersionsstabilität für eine längere Zeitspanne, z.B. mindestens ein Jahr, bereitzustellen.
Das hydrophile Polyelektrolytsegment bzw. die hydrophilen Polyelektrolytsegmente des Dispergiermittels können linear oder verzweigt sein. Der Polyelektrolyt bzw. die Polyelektrolyte umfassen mindestens eine ionisierbare monomere Komponente, wie eine Säuregruppe, und sind in einem wässrigen Medium elektrolytisch. Beispiele für geeignete monomere Materialien, die elektrolytische und ionisierbare Einheiten bereitstellen können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, zum Beispiel Acrylsäure, 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (AMPS), Salze von Sulfopropylacrylat, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, β-Carboxyethylacrylat, Vinylazlacton-Glycolsäure-Addukt, Natriumstyrensulfonat oder Kombinationen dieser Materialien.
Ein Kettenübertragungsreagens (CTA) mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen kann verwendet werden, um die hydrophilen und hydrophoben Segmente des Dispergiermittelmoleküls zu verbinden. Das CTA steuert die Länge des polymeren hydrophilen Polyelektrolytsegments. Die Menge an CTA, die mit den Vorstufenmaterialien, die das hydrophile Segment (die hydrophilen Segmente) bilden, zur Reaktion gebracht wird, kann variiert werden, um die Länge des polymeren hydrophilen Segments zu verändern. Erhöhen der Konzentration an CTA verursacht eine kürzere Kettenlänge.
Bei dem Kettenübertragungsreagens selbst handelt es sich um eine Vorstufe des hydrophoben Segments, die eine aliphatische oder aromatische Einheit umfasst. Die Dispergiermittel der Erfindung werden durch Kettenabbruch eines hydrophilen Polyelektrolyten mit solchen hydrophoben Kettenübertragungsreagenzien hergestellt. Dieses Verfahren ermöglicht die Synthese von Dispergiermitteln, die mehrfache Verzweigungen mit endständigen Polyelektrolyten enthalten, durch die Verwendung multifunktioneller Kettenübertragungsreagenzien.
Beispiele für geeignete monofunktionelle Kettenübertragungsreagenzien, die aliphatische oder aromatische Ketten enthalten, umfassen alkylsubstituierte Phenylmercaptane, allyl-terminierte Alkane, Alkylmercaptonaphthalene, Alkylmercaptothiophene oder Kombinationen dieser Materialien. Andere monofunktionelle CTAs umfassen zum Beispiel endständige bromsubstituierte Alkane, wie Octylbromid, 1,1-Dibromoctan und 1,1,1-Tribromoctadecan. Beispiele für diese Materialien umfassen Isooctylmercaptopropionat, n-Tetradecylmercaptan, n-Octylmercaptan, n-Tetradecylbromid, n-Octylbromid und Alkylhalogenide. Diese CTAs ergeben Strukturen des in 1 gezeigten Typs.
Beispiele für multifunktionelle Kettenübertragungsreagenzien umfassen Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat), Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) oder Kombinationen dieser Materialien. Die multifunktionellen CTAs können auch von α,ω-Mercaptoalkanen oder α,ω-Allylalkanen abgeleitet werden. Die Beispiele umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf 1,10-Dimercaptodecan, 1,14-Dimercaptotetradecan, 1,10-Diallyldecan. Andere CTAs umfassen α,ω-halogensubstituierte Alkane. Zum Beispiel (α,α,α,ω,ω,ω-Hexabrom)decan. Diese liefern den in den 2 und 3 gezeigten Dispergiermitteltyp.
Die hydrophoben Reaktionspartner, d.h. die Kettenübertragungsreagenzien, die hydrophobe Kohlenwasserstoffketten tragen, stellen vorzugsweise insgesamt ungefähr 6 bis 100, vorzugsweise 8 bis 20, Kohlenstoffatome pro Gruppe bereit und sind vorzugsweise aliphatisch. Die Kohlenwasserstoffgruppen können linear oder verzweigt, unsubstituiert oder substituiert sein, solange der Substituent unpolar ist.
Das hydrophobe Segment liefert starke hydrophobe Adsorption des Dispergiermittels an hydrophoben Teilchenoberflächen. Im Allgemeinen hängt der Grad an hydrophober Wechselwirkung, der durch das Dispergiermittel mit hydrophoben Teilchen erreichbar ist, von der Anzahl an hydrophoben funktionellen Gruppen, wie Methylen- oder aromatische Gruppen, die an dem hydrophoben Segment des Dispergiermittels verfügbar sind und die sich auf der Oberfläche jedes hydrophoben Teilchens ausbreiten können, ab.
Die hydrophoben Segmente und deren funktionelle Gruppe(n) können so gewählt werden, dass die physikochemischen Eigenschaften des resultierenden Dispergiermittels den Bedürfnissen der speziellen Dispersion, die zu stabilisieren ist, angepasst werden. Die Anzahl an Kohlenstoffatomen in dem hydrophoben Segment kann gesteuert werden und kann so gewählt werden, dass die Teilchenadsorption maximiert wird, ohne die Gesamtwasserlöslichkeit des Dispergiermittels zu beeinträchtigen. Zum Beispiel kann größere Löslichkeit für das Dispergiermittel durch Verkürzen der Länge der Kohlenwasserstoffgruppe erreicht werden.
Die relative Menge an Hydrophilie und Hydrophobie in dem Dispergiermittel kann auch durch Variieren der Anzahl an hydrophilen Polyelektrolyten, die an dem hydrophoben Segment hängen, gesteuert werden. Die Anzahl und Position der Polyelektrolyte am Dispergiermittel wird z.B. durch die Anzahl, Position und Art der reaktiven, kettenabbrechenden funktionellen Gruppe(n) an den hydrophoben Kohlenwasserstoffeinheiten bestimmt. Im Allgemeinen könnte jede beliebige Struktur funktionieren, solange die Platzierung der hydrophilen Segmente nicht die Konzentration oder den Grad an Hydrophobie, der notwendig ist, um mit dem hydrophoben Teilchen wechselzuwirken, störend beeinflusst und solange das hydrophile Segment (die hydrophilen Segmente) hinreichend ionisch und solvatisiert ist (sind), um den Dispergiermittel-/Teilchen-Verbund in einem wässrigen System dispergiert zu halten.
Das Molekulargewicht des Dispergiermittelmoleküls kann bis zu 100.000, vorzugsweise 50.000, noch bevorzugter unter 25.000 und insbesondere im Bereich von 15.000 bis 35.000 betragen.
Der Aufbau und die Synthese des Dispergiermittels resultiert vorzugsweise letztendlich in einer stabilen kolloiden Dispersion der Teilchen-/Dispergiermittel-Verbünde mit Durchmessern von unter 250 Nanometern (nm), vorzugsweise unter 200 nm und insbesondere 100 bis 150 nm.
Funktionelle Gruppen an den reagierenden Materialien, die nicht direkt in den Reaktionsschritten zur Bildung der Dispergiermittelverbindungen involviert sind, können weiter reagiert werden, um die gewünschten Anforderungen an die physiko-chemischen Eigenschaften der endgültigen Dispergiermittel zu erfüllen. Dies erlaubt die Bildung von maßgeschneiderten Dispergiermitteln.
Die Herstellung der Dispergiermittel wird typischerweise als ein thermischer, durch freie Radikale initiierter Prozess ausgeführt. Beispiele für geeignete thermisch aktivierte Radikalinitiatoren umfassen Azoinitiatoren wie die, die unter der Handelsbe zeichnung VAZO 52 von DuPont Chemical Co., Wilmington, DE erhältlich sind und Azoinitiatoren, die unter der WAKO-Handelsbezeichnung von Wako Chemicals USA, Richmond, VA erhältlich sind.
Dispergiermittel dieser Erfindung, die unter Verwendung monofunktioneller Mercaptane als das hydrophobe Kettenübertragungsreagens hergestellt wurden, umfassen vorzugsweise:

a) Poly(AMPS-Co-N,N-Dimethylacrylamid) mit endständigem n-Dodecyl
b) Poly(AMPS-Co-N,N-Dimethylacrylamid) mit endständigem n-Octyl
c) Poly(AMPS-Co-N,N-Dimethylacrylamid) mit endständigem n-Tetradecyl
d) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem n-Dodecyl
e) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem n-Octyl
f) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem Tetradecyl
g) Poly(AMPS-Co-N,N-Dimethylacrylamid) mit endständigem t-Dodecyl (t-Dodecan ist ein Isomerengemisch)
h) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem t-Dodecyl
i) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem 1-Dodecyl
j) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem Octadecyl
k) Poly(AMPS-Co-Sulfopropylacrylat, K-Salz) mit endständigem n-Tetradecyl
l) Poly(AMPS-Co-N,N-Dimethylacrylamid) mit end ständigem Isooctyl

Dispergiermittel der vorliegenden Erfindung können auch Zusammensetzungen umfassen, die Mischungen der linearen hydrophilen Copolymere mit hydrophoben Endgruppen, die oben als (a) bis (1) notiert sind, mit mehrfach verzweigten hydrophilen (Co)-Polymeren, die durch Kettenabbruch unter Verwendung der oben beschriebenen multifunktionellen Kettenübertragungsreagenzien erhalten wurden, umfassen. Dispergiermittelmischungen, die in der Erfindung nützlich sind, können zum Beispiel durch die Copolymerisation von AMPS und NNDMA in Gegenwart von sowohl einem verzweigten Kettenübertragungsreagens (z.B. Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat)) als auch einem linearen Kettenübertragungsreagens (z.B. n-Octylmercaptan) hergestellt werden. Ohne zu wünschen, durch Theorie gebunden zu sein, ist zu erwarten, dass die resultierende Mischung Polymerketten mit n-Octylthiol-Endgruppen gemischt mit einer Mischung aus Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat)-Kernmolekülen, die eine statistische Verteilung von 1, 2, 3 und 4 Polymerketten tragen, die durch die Reaktion mit 1, 2, 3 oder 4 endständigen Thiolgruppen des Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat)-Moleküls terminiert worden sind, enthalten würde. Nützliche Eigenschaften von Dispergiermittelmischungen dieses Typs können je nach Menge an jedem vorliegenden Kettenübertragungsreagens gesteuert werden. Da das lineare Copolymer (das Copolymer mit endständigem n-Octylmercaptyl) zum Beispiel das einzige Copolymer mit einem hydrophoben Teil umfasst, kann ein höherer Anteil dieses Bestandteils in einer erhöhten Anzahl an Molekülen, die an den hydrophoben Teilchen, die zu dispergieren sind, gebunden sind, resultieren.
Dispergiermittelmischungen wurden wie folgt hergestellt:

m) Copolymerisation von AMPS und NNDMA in Gegenwart von einem 2,5:1 Gewichtsverhältnis von Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und Octylmercaptan;
n) Copolymerisation von AMPS und Sulfopropylacrylat-Kaliumsalz in Gegenwart von einem 2,5:1 Gewichtsverhältnis von Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und Octylmercaptan;
o) Copolymerisation von AMPS und Sulfopropylacrylat-Kaliumsalz in Gegenwart von einem 2:1 Gewichtsverhältnis von Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und Octylmercaptan und
p) Copolymerisation von AMPS und NNDMA in Gegenwart von einem 2:1 Gewichtsverhältnis von Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und Octylmercaptan.

TINTENSYSTEME
Die Dispergiermittel der vorliegenden Erfindung sind als Pigmentdispergiermittel in Tintenstrahl- und anderen Druckertinten anwendbar. Die Tinten der vorliegenden Erfindung können mit einer Vielfalt von Pigmenten gebildet werden. Insbesondere können die Tinten der Erfindung mit schwarzen, cyanfarbigen, gelben, magentafarbigen, roten, blauen, grünen und weißen Pigmenten bereitgestellt werden. Durch Variieren der individuellen Farbdichten und der darüber liegenden monochromen Bilder ist es möglich, nahezu jede beliebige Farbe auf einem entsprechenden Substrat bereitzustellen. Wenn mit elektronischen Graphiksystemen kombiniert, kann nahezu jedes beliebige Bild, das elektronisch erzeugt oder gespeichert werden kann, unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers reproduziert werden. Es versteht sich natürlich, dass die vorliegende Erfindung nicht dafür gedacht ist, auf die Tinten der oben besprochenen Farben beschränkt zu werden. Stattdessen können Tinten, die ein beliebiges, mit elektronischen Graphiksystemen kompatibles Pigment oder eine beliebige Kombination von Pigmenten einsetzen, verwendet werden.
Für schwarze Tinten kann Ruß als das schwarze Pigment verwendet werden. Die Auswahl der Ruße, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, basiert primär auf Erwägungen der Oberflächenoxidation und dem Schwärzegrad des Pigments. Pigmente, die sauer oder oberflächenbehandelt sind, stellen geeignete Wechselwirkungsstellen für starke Dispergiermitteladsorption bereit. Pigmente mit hohem Schwärzegrad liefern ein gedrucktes Bild von hoher Qualität.
Für gelbe Tinten bietet die Verwendung von gelbem Nickel-Azopigment mehrere Vorteile. Erstens stellen solche Pigmente Tinten bereit, die in Freiluftumgebungen hochbeständig sind. Zweitens enthalten solche Pigmente Nickelionen, die in der Lage sein können, Komplexbindungen mit den neuen Dispergiermitteln zu bilden. Schließlich nimmt man an, dass solche Pigmente einen hohen Grad an thermischer Leitfähigkeit bieten. Wenn Teilchenablagerung auf einem Heizelement während des Ausspritzprozesses auftritt, reduziert demzufolge der abgelagerte Film die Heizeffizienz der Tinte nicht maßgeblich und erlaubt dadurch korrekte Blasenbildung.
Für magentafarbige Tinten ist Lichtechtheit eine primäre Erwägung, da es sehr wünschenswert ist, Graphiken zu produzieren, die Außenanwendungen angepasst sind. Magentafarbiges Chinacridon-Pigment ist dafür bekannt, ausgezeichnete Lichtechtheit aufzuweisen und ist daher ein bevorzugtes magentafarbiges Pigment.
Für cyanfarbige Tinten treffen die obigen Erwägungen auch zu (d.h. Lichtechtheit, Beständigkeit usw.). Da eine Vielfalt von befriedigenden Eigenschaften bei Verwendung von Kupferphthalocyanin als ein cyanfarbiges Pigment gefunden werden können, sind Tinten, die solche Pigmente umfassen, eine bevorzugte Ausführungsform.
DISPERSIONSMITTELAUSWAHL: Da es Pigmentteilchen typischerweise an funktionellen Gruppen an der Oberfläche, um Bindungsstellen für ein Dispergiermittel bereitzustellen, mangelt, umfasst ein Dispergiermittel vorzugsweise einen hydrophoben Teil, um mit der hydrophoben Feststoffpigmentoberfläche in einer wässrigen Umgebung wechselzuwirken. Die Dispergiermittel dieser Erfindung stellen hydrophobe Einheiten bereit, um mit Pigmentteilchen wechselzuwirken. Das eine hydrophile Segment oder mehrere hydrophile Segmente können der kolloiden Pigmentdispersion effektive elektrostatische und sterische Stabilisierung liefern. Die Stabilität der Dispersion wird auch erhöht, wenn die Dispergiermittel-Teilchen-Anziehung stärker ist als die Teilchen-Teilchen-Anziehung, besonders bei hohen Temperaturen.
Gewöhnlich trägt ein Pigmentteilchen kein einzelnes Dispergiermittelmolekül, sondern stattdessen mehrere Schichten von Dispergiermittelmolekülen. Dies geschieht, da wenn die Kohlenwasserstoffeinheit eines Dispergiermittels an dem Teilchen adsorbiert, es die Adsorption eines zweiten Dispergiermittelmoleküls erleichtert und sich dies fortsetzt, bis eine Gleichgewichtsdicke der adsorbierten Dispergiermittelschicht erreicht wird.
Kompatibilität zwischen dem Dispergiermittel, Pigment und anderen Komponenten der Tinte muss auch in Betracht gezogen werden. Die für die verschiedenen Farbpigmente, die auf die gleiche Rezeptoroberfläche aufgebracht werden, verwendeten Dispergiermittel sollten vorzugsweise thermodynamisch mischbar sein und die gleiche Art an ionischer Ladung besitzen, um Koagulation der Tinten zu verhindern, wenn sie auf die Rezeptoroberfläche aufgebracht werden.
Ein sekundäres Dispergiermittel bzw. sekundäre Dispergiermittel können auch verwendet werden, um den stabilisierenden Effekt der Dispergiermittel dieser Erfindung zu erhöhen, wenn sie als primäre Dispergiermittel verwendet werden.
TINTEN: Zusätzlich zu den oben beschriebenen Pigmenten und Dispergiermitteln umfassen Tinten vorzugsweise Wasser als ein Medium, in dem Pigmente dispergiert werden können. Solche Tinten umfassen typischerweise auch weitere Zusätze, um verschiedene Eigenschaften bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein Polyol eingesetzt werden, um die Trocknungsgeschwindigkeit der Tinte zu steuern. Geeignete Polyole umfassen zum Bei spiel Polyalkylenglycole, wie Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, Alkylenglycole, deren Alkylengruppe 2-6 Kohlenstoffatome aufweist, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Hexylenglycol und Diethylenglycol, Glycerin und niedere Alkylether von alkoholischen Polyolen, wie Ethylenglycolmonomethylether oder -monoethylether, Diethylenglycolmethylether oder -ethylether und Triethylenglycolmonomethylether oder -monoethylether. Diethylenglycol ist das am meisten bevorzugte Polyol. Ein grenzflächenaktiver Stoff, der zum Befeuchten des Pigments und Reduzieren der Oberflächenspannung des Tintensystems nützlich ist, kann auch bereitgestellt werden. Zusätzlich zu dem Obigen können auch andere Tintenzusätze, die im Fachgebiet allgemein bekannt sind, verwendet werden. Diese umfassen wasserlösliche organische Hilfslösemittel, Befeuchtungsmittel (zusätzlich zu den oben genannten Polyolen), Biozide, Fungizide, Antischaummittel, Korrosionshemmstoffe, Viskositätsmodifizierungsmittel, pH-Puffer, Penetriermittel, Maskierungsmittel und desgleichen.
TINTENVERARBEITUNG: Die gegenwärtige Mischtechnologie für die Verarbeitung von Pigmentdispersionen setzt zahlreiche Verarbeitungstechnologien ein. Eine solche Technologie macht von Ultraschallenergie Gebrauch, um das Mischen und die Entflockung der Teilchen zu erreichen. Eine andere Technologie macht von Medienmühlen wie Kugelmühlen, Sandmühlen oder Rührwerkskugelmühlen Gebrauch. Medienmühlen ereichen akzeptable Pigmentdispersionen durch Aussetzen der Pigmentmischung zu Hochintensitätsmikroscheren und -kugelabrollen, welches die Agglomerationen der Pigmentteilchen aufspaltet. Medienmühlen-Verarbeitungssysteme leiden jedoch häufig unter Nachteilen, inklusive Produktkontamination durch Medienabrieb. Außerdem wird, wenn die Durchlaufgeschwindigkeit in einer Medienmühle über einen bestimmten Grad hinaus erhöht wird, das resultierende Mahlen und die Dispersion uneinheitlich und ein Großteil des Materials verlässt das System, ohne hinreichend verarbeitet zu werden.
In noch einem anderen Verarbeitungsverfahren kann die Pigmentdispersion durch eine Reihe von kleinen Düsen mit Durchmessern in der Größenordnung von etwa 150 Mikrometern bis etwa 1.000 Mikrometern gepresst werden. Solche Systeme müssen in der Lage sein, sehr hohen Drücken bei hohen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten standzuhalten. Drei verschiedene Konfigurationen können für solche Systeme verwendet werden: a) eine "Keil"-Konfiguration mit Öffnungen von abnehmendem Durchmesser, b) eine „Keil"-Konfiguration in der die Öffnungen Kavitations-Verstärkungs-Vorrichtungen aufweisen und c) eine „Prallstrahl"-Konfiguration, bei der der Dispersionsstrom in mindestens zwei Elemente gespalten wird, wobei jeder Strom durch eine Öffnung geleitet wird, um einen Strahl zu erzeugen, und die Strahlströme kombiniert werden, indem sie aufeinander aufprallen gelassen werden. Es ist gefunden worden, dass jedes dieser Systeme befriedigende Ergebnisse liefert, wenn es Pigmenttinten auf Wasserbasis verarbeitet.
In der vorliegenden Erfindung wird die Pigmenttintenformulierung, die das Pigment, das Dispergiermittel, den grenzflächenaktiven Hilfsstoff, Wasser, DEG und andere Zusätze umfasst, zunächst Mischen unter Bedingungen mit hoher Scherung in einem Hill-Mischer (Modell Nr. 4000 Plus, Wechselstromantrieb), erhältlich von Hill Mixer, Inc., Paterson, NJ, der ein Hochgeschwindigkeits-Prallhomogenisator, der einen Spiralpropeller mit einem „Grapefruit-Stil"-Kopf für größere Saugung durch den Kopf von dem Propeller umfasst, unterzogen. Das Schermischen wurde bei moderaten Geschwindigkeiten von ungefähr 2.000 U/min durchgeführt. In einigen Fällen wurde die Tinte nach Verdünnung auf ein Konzentrat mit 15 bis 25 Gewichts-% an Feststoffen einem Feinteilchenmahlen durch einen „Prallstrahl"-Prozess, im Allgemeinen wie in PCT-Publikation WO 96/14925 beschrieben, unterzogen. Die verarbeitete Konzentration wurde typischerweise zu 4% Feststoffe mit DEG/Wasser-Mischungen mit Verhältnissen von DEG:Wasser von 20:80 bis 12,5:87,5, vorzugsweise 12,5:87,5, verdünnt.
BEISPIELE
Diese Erfindung kann anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht werden.
TESTVERFAHREN
Molekulargewichte der Dispergiermittel
Die Molekulargewichte der Dispergiermittel wurden durch Elution unter Verwendung eines Gelpermeationschromatographen, erhältlich unter der Handelsbezeichnung ULTRAHYDROGEL von Waters Corp., Milford, MA, bestimmt. Lineare 1.000-, 500- und 250-Säulen wurden mit einer Elutionslösung, die 0,1 M Tris-amin-Puffer (Trishydroxymethylaminomethan) plus 0,2 M LiNO₃ umfasste, und Überwachung durch einen Brechungsindex detektor, erhältlich unter der Handelsbezeichnung HP 1037A von Hewlett Packard Instruments, Palo Alto, CA, verwendet. Molekulargewichtsberechnungen basierten auf einer Kalibrierung, die unter Verwendung von Polyethylenglycol- (PEG) und Polyethylenoxid- (PEO) Standarden mit Molekulargewichtsbereichen von 2,8 × 10⁵ bis 200 erzeugt wurde.
Thermische Stabilität
Alle der verarbeiteten Tinten wurden, wenn nicht anderweitig angegeben, auf eine Stärke von 4 Gewichts-% an Feststoffen gebracht. Die Feststoffe umfassen das Pigment, den grenzflächenaktiven Stoff und jegliche andere nichtflüchtige Zusätze wie ein Hilfsdispergiermittel. Die Tinte, die nach der Verarbeitung und Filtration erhalten wurde, wurde in ein Glasfläschchen (8,9 cm lang × 2,54 cm Durchmesser), das mit einem locker sitzenden Metalldeckel bedeckt war, um dabei zu helfen, das Meiste der Flüssigkeit (typischerweise 12,5 Gewichts-% an Diethylenglycol (DEG) in Wasser) in der Tinte zurückzubehalten, gegossen. Die Tinte wurde ungestört in einem Ofen bei 60 °C bis 65 °C für 1 Woche (wenn nicht anderweitig angegeben) gelassen. Wenn bei 60 °C keine Abtrennung der Feststoffe auftrat, wurde die Tinte als thermisch stabil angesehen. Wenn visuelle Inspektion weder Koagulation noch eine auf der Tinte schwimmende kleine Schicht aus abgetrennten Feststoffen offenbarte, wurde das Fläschchen in einen Ofen mit einer Temperatur von 120 °C transferiert und nach mindestens zwei Tagen inspiziert, um zu sehen, ob eine Abtrennung der Feststoffe erfolgte. Wenn die Tinte nach 2 oder mehr Tagen bei 120 °C keine Abtrennung der Feststoffe zeigte, wurde sie als hochstabil angesehen.
Qualität der Drucke auf einem NOVAJET III-Drucker von Encad
Die Tinten wurden auf ein Vinylrezeptorblatt, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SCOTCH-CAL von 3M Co., St. Paul, MN, unter Verwendung eines thermischen Tintenstrahldruckers, erhältlich unter der Handelsbezeichnung NOVAJET III von Encad, Inc., San Diego, CA, gedruckt. Zur Vorbereitung des Druckens wurden die Druckköpfe gereinigt, der Drucker nach undichten Stellen untersucht und die Patronen mit der zu prüfenden Tinte gefüllt. Die Qualität der Drucke wurde visuell nach wiederholten Versuchen nach Farbhomogenität über große Formatblöcke (30 cm × 90 cm), Abwesenheit von Streifenbildung und Haftung auf dem Substrat beurteilt.
Alle in diesen Beispielen erwähnten Materialien sind, wenn nicht anderweitig angegeben, von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, erhältlich.
Synthese der Dispergiermittel
Dispergiermittel A
Poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem n-Octylmercaptyl
Fünfundsiebzig Gramm (g) 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (AMPS) und 75 g Kaliumsulfopropylacrylat wurden in einer Mischung aus 400 g Dimethylformamid (DMF) und 100 g Wasser gelöst. Nach dem Spülen der Monomermischung mit Stickstoff für 20 Minuten bei einer Geschwindigkeit von 50 Bläschen/min wurde 1 g n-Octanthiol, erhältlich von Evans Chemetics, Hampshire Chemical Corp., Lexington, MA, in der Monomermischung zusammen mit 7 g eines thermischen Azoinitiators, erhältlich als VAZO 52 von DuPont Chemical Co., Wilmington, DE, gelöst. Der Behälter, der die Monomerlösung enthielt, wurde für 36 Stunden bei 55 °C mechanisch geschüttelt. Die resultierende Polymerlösung wurde zu 2 Litern Aceton zugegeben, um das Polymer auszufällen. Das Polymer wurde dann mit zwei Inkrementen an ungefähr 300 Millilitern Aceton gewaschen. Nachdem das Lösemittel durch Dekantieren entfernt worden war, wurden die verbleibenden Feststoffe getrocknet und in Wasser gelöst, um eine 30 bis 35 gewichts-%-ige Lösung zu erhalten.
Dispergiermittel B
Poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem Isooctylmercaptyl-propionyl
Dispergiermittel B wurde auf die gleiche Art und Weise wie Dispergiermittel A hergestellt, mit der Ausnahme, dass 1,5 g Isooctylmercaptopropionat anstelle von n-Octanthiol verwendet wurden.
Dispergiermittel C
Poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure-Co-N,N-Dimethylacrylamid (NNDMA)) mit endständigem n-Tetradecyl-3-mercaptylisooctylpropionat
60 g AMPS und 30 g NNDMA wurden in einer Mischung aus 150 g DMF und 150 g Acetonitril gelöst. Nach dem Spülen der Lösung mit Stickstoff für 20 Minuten bei einer Geschwindigkeit von 50 Bläschen/min wurden 1,37 g n-Tetradecylmercaptan, gefolgt von 3,75 g des Initiators VAZO 52 in der Lösung gelöst. Der Behälter, der die Monomerlösung enthielt, wurde für 36 Stunden bei 55 °C mechanisch geschüttelt. Die resultierende Polymerlösung wurde zu 1,5 Litern Aceton zugegeben, um das Polymer auszufällen. Das Polymer wurde dann mit zwei Inkrementen an ungefähr 300 ml Aceton gewaschen. Die Lösemittel wurden durch Dekantieren entfernt. Das resultierende Polymer wurde getrocknet und in Wasser gelöst, um eine 30 bis 35 gewichts-%-ige Lösung zu erhalten.
Dispergiermittel D
Mischung aus Poly(AMPS-Co-NNDMA) mit endständigem Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und Poly(AMPS-Co-NNDMA) mit endständigem n-Octylmercaptan
20 g AMPS und 10 g NNDMA wurden in 100 g einer Mischung aus DMF und Acetonitril mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1 gelöst und für 20 Minuten bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 50 Bläschen/min mit Stickstoff gespült. Dann wurden 0,28 g Trimethylolpropantris-(3-mercaptopropionat) und 0,04 g n-Octylmercaptan (ein Gewichtsverhältnis von 2,5 zu 1 von multi- zu monofunktionellen Kettenübertragungsreagenzien bereitstellend), gefolgt von 1,24 g des Initiators VAZO 52, zugegeben. Die homogene Lösung wurde in einem thermostatierten Wasserbad für 36 Stunden bei 55 °C geschüttelt, um die Polymermischung zu erhalten. Die gemischte Polymerlösung wurde zu 500 ml Acetone zugegeben, um das Polymer auszufällen. Der Niederschlag wurde dann mit zwei Inkrementen an ungefähr 100 Millilitern Aceton gewaschen. Die Lösemittel wurden durch Dekantieren entfernt und die Polymermischung getrocknet und in Wasser gelöst, um eine ungefähr 30 gewichts-%-ige Lösung zu erhalten.
Es wird postuliert, dass das Dispergiermittel eine Mischung aus mindestens zwei Strukturen umfasste: (1) (Poly(AMPS-Co-NNDMA)) mit endständigem Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und (2) (Poly(AMPS-Co-NNDMA)) mit endständigem n-Octyl. Es wird angenommen, dass die monofunktionelle Kette mit endständigem n-Octylmercaptan das hydrophobe Segment, mit dem ein hydrophobes Teilchen wechselwirken kann, bereitstellt. Es wird angenommen, dass die hydrophilen, multifunktionellen Copolymere einer Dispersion zusätzliche elektrostatische und sterische Stabilität liefern. Es wird auch angenommen, dass die monofunktionelle Kette die Konzentration an multifunktionellen Copolymeren verdünnt und dabei molekulare Verhakung oder Vernetzung des multifunktionellen Copolymers reduziert, wobei diese Verhakung oder Vernetzung die Bildung eines unlöslichen Netzwerks (Gels) verursachen kann.
Dispergiermittel E
Mischung aus of Poly(AMPS-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und Poly(AMPS-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem n-Octylmercaptan
Dispergiermittel E wurde auf die gleiche Art und Weise wie Dispergiermittel D hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Monomerzusammensetzungen verändert wurden auf: 12,5 g AMPS (anstelle von 20 g), 12,5 g Kaliumsulfopropylacrylat (anstelle von 10 g NNDMA), 0,23 g trifunktionelles Mercaptan (anstelle von 0,28 g) und 0,024 g monofunktionelles Mercaptan (anstelle von 0,04 g) (ein Gewichtsverhältnis von 2,5 zu 1 von multizu monofunktionellen Kettenübertragungsreagenzien bereitstellend).
Das gleiche allgemeine Postulat für Dispergiermittel D trifft auch für Dispergiermittel E zu.
Dispergiermittel F
Mischung aus Poly(AMPS-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und Poly(AMPS-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem n-Octylmercaptan
12,5 g AMPS und 12,5 g Kaliumsulfopropylacrylat wurden in einer Mischung aus 75 g DMF und 25 g Wasser gelöst. Die resultierende Lösung wurde für 20 Minuten bei einer Geschwindigkeit von 50 Bläschen/min mit Stickstoff gespült. Dann wurden 0,19 g Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und 0,28 g n-Octylmercaptan (ein Gewichtsverhältnis von 2:1 von multi- zu monofunktionellen Kettenübertragungsreagenzien bereitstellend), gefolgt von 1,24 g des Initiators VAZO 52 zugegeben. Nachdem alle Feststoffe gelöst waren und die Lösung homogen erschien, fand die Polymerisation statt, während die Lösung bei 55 °C für 2 Stunden geschüttelt wurde. Das Polymer wurde auf die gleiche Art und Weise wie Dispergiermittel D durch Fällung in Aceton iso liert, getrocknet und in Wasser gelöst.
Es wird postuliert, dass das Dispergiermittel eine Mischung aus mindestens zwei Strukturen umfasste: (1) Poly(AMPS-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und (2) Poly(AMPS-Co-Kaliumsulfopropylacrylat) mit endständigem n-Octylmarcaptan. Es wird angenommen, dass die monofunktionelle Kette mit endständigem n-Octylmercaptan das hydrophobe Segment, mit dem ein hydrophobes Teilchen wechselwirken kann, bereitstellt. Es wird angenommen, dass die hydrophilen, multifunktionellen Copolymere einer Dispersion zusätzliche elektrostatische und sterische Stabilität liefern. Es wird auch angenommen, dass die monofunktionelle Kette die Konzentration der multifunktionellen Copolymere verdünnt und dabei molekulare Verhakung oder Vernetzung des multifunktionellen Copolymers reduziert, wobei die Verhakung oder Vernetzung die Bildung eines unlöslichen Netzwerks (Gels) verursachen kann.
Dispergiermittel G
Mischung aus Poly(AMPS-Co-NNDMA) mit endständigem Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und Poly(AMPS-Co-NNDMA) mit endständigem n-Octylmercaptan
Dispergiermittel G wurde auf die gleiche Art und Weise wie Dispergiermittel F hergestellt, mit der Ausnahme, dass (1) die Monomerzusammensetzungen betrugen: 20 g AMPS, 10 g NNDMA, 0,322 g Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) und 0,0483 g n-Octylmercaptan (ein Gewichtsverhältnis von 2 zu 1 von multi- zu monofunktionellen Kettenübertragungsreagenzien bereit stellend); (2) die Lösemittelmischung war eine Lösemittelmischung von 100 g aus DMF/Acetonitril im Verhältnis von 1:1 und (3) die Polymerisationsbedingungen für die homogene Lösung betrugen 36 Stunden bei 55 °C unter Verwendung des Initiators VAZO 52.
Das gleiche allgemeine Postulat für Dispergiermittel F trifft auch für Dispergiermittel G zu.
Dispergiermittel H
n-Octadecylmercaptyl-Poly(AMPS-Co-NNDMA)
Dispergiermittel H wurde auf die gleiche Art und Weise wie Dispergiermittel A hergestellt, mit der Ausnahme, dass: 20 g AMPS verwendet wurden (anstelle von 75 g), 10 g NNDMA verwendet wurden (anstelle von 75 g Kaliumsulfopropylacrylat), 50 g Dimethylformamid verwendet wurden (anstelle von 400 g), 50 g Acetonitril verwendet wurden (anstelle von 100 g Wasser), 0,69 g n-Octadecylmercaptan verwendet wurden (anstelle von 1 g n-Octanthiol) und 1,24 g VAZO 52 verwendet wurden (anstelle von 7 g).
TABELLE 1 Molekulargewichtsdaten einiger Polyelektrolyte mit endständigem Alkyl
Die Werte in Klammern sind für eine Wiederholungsherstellung des Dispergiermittels.
wobei Mw = mittleres Gewichtsmittel des Molekulargewichts, Mn = mittleres Zahlenmittel des Molekulargewichts und P = Polydispersität
Formulierungen der Tinte
Um die Wirksamkeit der Dispergiermittel einzuschätzen, wurde ein verallgemeinertes Verfahren adoptiert, um die Pigmenttinten herzustellen. Ein Pigment wurde typischerweise in einer wässrigen Lösung von Diethylenglycol (DEG) in Gegenwart eines grenzflächenaktiven Hilfsstoffs und des Dispergiermittels dispergiert. Das Gewichtsverhältnis von Pigment zu Dispergiermittel betrug gewöhnlich von 3:2 bis 3:1. Ein grenzflächenaktiver Hilfsstoff wurde zugegeben, um die Oberflächenspannung der Tinte einzustellen, zu ihrer Ausspritzbarkeit durch die Druckerdüse beizutragen und die Rezeptoroberfläche zu befeuchten. Der grenzflächenaktive Stoff kann dem Dispersionssystem auch zusätzliche Stabilität liefern. Hyperdispergiermittel, die ausgelegt waren, die Pigmentoberfläche zu befeuchten, wurden gegebenenfalls beigefügt. Diethylenglycol diente als ein Befeuchtungsmittel.
Mahlen der Tinte
Die der jeweiligen Tintenformulierung entsprechenden Bestandteile, wobei ungefähr 10 % der zu verwendenden Menge an Wasser zurückgehalten wurde, wurden bei Umgebungstemperatur und -druck unter Bedingungen mit hoher Scherung in einem Hill-Mischer (Modell Nr. 4000 Plus, Wechselstromantrieb), erhältlich von Hill Mixer, Inc, Paterson, NJ, der ein Hochgeschwindigkeits-Prallhomogenisator-Mischer mit einem Spiralpropeller mit einem „Grapefruit-Stil"-Kopf für größere Saugung durch den Kopf von dem Propeller ist, gemischt. Der Mischermotor weist 1 PS mit einer Kapazität von 10.000 U/min auf. Geschwindigkeiten des Propellers bis zu ungefähr 2.000 U/min (vorwärts oder rückwärts drehend) wurden zum Mahlen verwendet. Das Wasser, das zurückgehalten worden war, wurde verwendet, um den Mischer auszuspülen und jegliches anhaftendes Tintenkonzentrat nach dem Mahlvorgang zu sammeln.
Das resultierende Konzentrat wies vorzugsweise 15 bis 20 Gewichts-% an Feststoffen auf, um die Bildung von hochviskosen Pasten, die schwierig zu mahlen sind, zu vermeiden.
Die Tinten der BEISPIELE 3-6 wurden nur durch den oben erwähnten Hill-Mischer-Mahlprozess hergestellt und wurden nicht gefiltert. Die Tinten der BEISPIELE 1 und 2 wurden durch verarbeiten der Tinten in zwei Schritten erhalten: zuerst durch das Hill-Mischer-Mahlen und dann unterziehen der Konzentrate zu einem Prallstrahl-Prozess, wobei die Tinte bei hohen Geschwindigkeiten durch Düsen mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern gespritzt wird. Dieser Prallstrahl-Prozess scherzerkleinert Pigmentagglomerate in kleinere Aggregate, die zusätzliche Mengen des Dispergiermittels als ein Ergebnis der vergrößerten Oberfläche, die durch Deagglomeration produziert wurde, aufnehmen.
Beispiel 1 (Magentafarbige Tinte)
Einhundert Gramm eines magentafarbigen Chinacridon-Pigments, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SUNFAST Magenta Presskuchen 122; 428-0010 (32 % Feststoffe) von Sun Chemical Co., Cincinnati, OH, wurden in einer Mischung aus 44,6 g Diethylenglycol (DEG) und 100 g Wasser suspendiert. Fünf Gramm eines nichtionischen, aromatischen, polymeren Ethoxylat-Hyperdispergiermittels, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SOLSPERSE 27000 von Zeneca Pigments and Additives, Blackley, Manchester, England, gefolgt von 4 g eines grenzflächenaktiven Stoffs, bei dem es sich um einen Alkaryl-Polyether-Alkohol handelte, erhältlich unter der Handelsbezeichnung TRITON X-100 von Union Carbide Plastics Co., Gary, IN, wurden zugegeben. Die Mischung wurde für 2 Stunden bei ungefähr 2.000 U/min einem Hochgeschwindigkeitsmahlen in einem Hill-Mischer, erhältlich von Hill Mixer, Inc., Paterson, NJ, unterzogen. Dann wurden 65 g einer 33,1 gewichts-%-igen Lösung von Dispergiermittel A (22,1 g Feststoffe) zu der Pigmentdispersion zugegeben und das Hochgeschwindigkeitsmahlen für eine weitere Stunde fortgesetzt. Zusätzliche 100 g Wasser wurden während des Mahles zugegeben, um ein Konzentrat mit ungefähr 15 Gewichts-% an Feststoffen zu erhalten. Das Tintenkonzentrat wurde dann für 60 bis 90 Minuten einem Feinteilchenmahlen in einem Prallstrahl-Prozess, im Allgemeinen wie in der PCT-Veröffentlichung WO 96/14925 beschrieben, unterzogen. Das resultierende Konzentrat wurde durch einen 0,5 bis 1,0 μm Filter, wie einem Whatman Polycap 36 HD Patronenfilter, erhältlich von Arbor Technology, Ann Arbor, MI, gefiltert und mit einer 12,5:87,5 DEG:Wasser-Mischung zu einer Tinte mit ungefähr 4 Gewichts-% an Feststoffen weiter verdünnt.
Die Tinte war bei 60°C und 120°C thermisch stabil.
Die Teilchengröße der Pigmentteilchen in der Tinte lag, wie mittels eines Analysegeräts für Submikronteilchen, erhältlich unter der Handelsbezeichnung Coulter N+ von Coulter Corp., Hialeah, FL, gemessen, im Bereich zwischen 100 und 150 Nanometern.
Die Tinte wurde durch die Druckköpfe eines NOVAJET III Großformat-Druckers von Encad auf ein SCOTCHCAL-Rezeptorblatt gespritzt, um 30 cm × 90 cm große, magentafarbige Drucke, die Farbhomogenität, keine Streifenbildung und Haftung auf dem Substrat aufwiesen, zu ergeben. Das Drucken wurde periodisch über einen Zeitraum von zwei Tagen ausgeführt.
Beispiel 2 (Magentafarbige Tinte)
Dieses Beispiel inkorporiert ein sekundäres Co-Dispergiermittel, das ein dendritisches Polymer mit mindestens einer peripheren, ionisierbaren Einheit und mindestens einer peripheren Kohlenwasserstoffeinheit umfasst, wie in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung USSN 09/216,165 (Aktenzeichen des Anwalts 54279USA1A) offenbart, die durch eine Referenz inkorporiert ist. In diesem speziellen Beispiel wurde ein sekundäres Dispergiermittel, bei dem es sich um ein funktionalisiertes, hochverzweigtes Polymer der 3. Generation handelte, verwendet.
200 g eines hochverzweigten Polyesterpolyols der 3. Generation (Mw von 3.750, OH-Funktionalität von 32), erhältlich unter der Handelsbezeichnung BOLTORN H30 von Perstorp Polyol Inc., Toledo, OH, und 1 Gewichts-% an p-Toluensulfonsäure wurden in einen Dreihalsreaktionsapparat, ausgestattet mit einem Rührer und einem Stickstoffgaseinlass, eingetragen. Der Reaktionsapparat wurde auf 140 °C erwärmt, bis das Polymer schmolz. Siehe Malmstrom, E., Johansson, M., and Hult, A., Macromolecules, 28, 1698-1703 (1995). Zu dem kontinuierlich gerührten, geschmolzenen Polymer wurden 25 Gewichts-% an Stearinsäure, was 3,2 Moläquivalente des Polymers oder 10 Mol-% der freien Hydroxylgruppen des Polymers darstellt, zugegeben. Die Mischung wurde unter kontinuierlichem Rühren und häufiger Zugabe von Xylen, um die azeotrope Wasserentfernung zu fördern, reagieren gelassen. Ein kontinuierlicher Stickstoffstrom wurde über die gesamte Reaktionszeit durch den Reaktionsapparat geblasen, um die Entfernung des Xylen/Wasser-Azeotrops zu fördern. Nach einer Reaktionszeit von 2 Stunden wurde der Stickstoff abgestellt und der Reaktionsapparat an ein Vakuum angeschlossen, um jegliche kleinen Moleküle und flüchtige Substanzen zu entfernen. Die verbleibende viskose braune Flüssigkeit verfestigte sich, während sie auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wurde. Eine Ausbeute von ungefähr 100 % wurde erhalten.
150 Gramm des verfestigten Stearylderivats des Polyesterpolyols der 3. Generation der obigen Reaktion wurde mit einem gleichen Gewicht an Diethylenglycoldimethylether in einem Dreihalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, Kühler und einem Stickstoffgaseinlass, gemischt. Die Mischung wurde auf 100 °C erwärmt, bis sich der Feststoff auflöste, um eine klare Lösung zu bilden. Zu der klaren Lösung wurden 63 Gewichts-% an Succinsäureanhydrid (1 Äquivalent der verbleibenden freien OH-Gruppen), gefolgt von 2 Gewichts-%, basierend auf der gesamten Feststoffbeschickung, an 1,8-Diazabicyclo [5.4.0]undec-7-en (DBU) (1 bis 2 Mol) zugegeben. Die Mischung wurde bei 100 °C für 36 Stunden kontinuierlich gerührt. Dann wurde die klare Flüssigkeit in einem Überschuss an Hexan (Isomerengemisch) bei Umgebungstemperatur (25 °C) koaguliert. Die resultierende gelbe Paste wurde mehrmals mit warmem Hexan (Isomerengemisch) (45 bis 50 °C) gewaschen, um die Entfernung von jeglichem unreagierten Anhydrid zu gewährleisten. Der resultierende Rückstand wurde für 48 Stunden luftgetrocknet und dann bei 60 °C unter Vakuum für 24 Stunden weiter getrocknet. Die resultierenden Feststoffe (der funktionalisierte hochverzweigte Polymeransatz) wurde in Wasser gelöst und durch die Zugabe einer hinreichenden Menge an wässrigem Ammoniak, um mit jeglichen unreagierten Hydroxylgruppen zu reagieren, neutralisiert. Eine 30-40 gewichts-%-ige Lösung der Feststoffe wurde auf diese Weise hergestellt. Genügend wässriger Ammoniak, um die Lösung auf einen pH-Wert von 9-10 zu bringen, wurde zugegeben.
300 Gramm eines magentafarbigen Chinacridon-Pigments, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SUNFAST Magenta Presskuchen 428-5024 (40,5 % Feststoffe) von Sun Chemical Co., Cincinnati, OH, wurden in einer Mischung aus 100 g DEG und 550 g Wasser suspendiert. 73 Gramm einer 24,7 gewichts-%-igen Lösung des Dispergiermittels B (18 g Feststoffe), gefolgt von 10 g TRITON X-100 wurden zugegeben. Die resultierende Mischung wurde für 3 Stunden bei ungefähr 2.000 U/min einem Mahlen in einem Hill-Mischer unterzogen. Dann wurden 42 g einer 36 gewichts-%-igen wässrigen Lösung des hochverzweigten Co-Dispergiermittels der 3. Generation zugegeben. Einhundert Gramm Wasser wurden zugegeben und das Mahlen für eine weitere Stunde fortgesetzt.
Das resultierende Tintenkonzentrat wurde einem Feinteilchenmahlen in einem Prallstrahl-Prozess unterzogen, gefiltert und zu Tinte mit ungefähr 4 Gewichts-% an Feststoffen weiter verdünnt, wie in Beispiel 1 beschrieben.
Die Tinte war bei 60 °C und 120 °C thermisch stabil.
Die Teilchengröße lag, wie mit einem Coulter N+ Analysegerät für Submikronteilchen gemessen, im Bereich zwischen 100 und 150 nm.
Die Tinte wurde durch die Druckköpfe eines NOVAJET III Großformat-Druckers von Encad auf ein SCOTCHCAL-Rezeptorblatt gespritzt, um 30 cm × 90 cm große, magentafarbige Drucke, die Farbhomogenität, keine Streifenbildung und Haftung auf dem Substrat aufwiesen, zu ergeben.
Die Tinte wies erhöhte Stabilität auf und lieferte gedruckte Bilder von besserer Qualität als die Tinte von Beispiel 1, was durch visuelle Inspektion bestimmt wurde.
Beispiel 3 (Magentafarbige Tinte)
20 Gramm eines magentafarbigen Chinacridon-Pigments, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SUNFAST Magenta Presskuchen 428-5024 (40,5 % Feststoffe) von Sun Chemical Co., wurden in einer Mischung aus 30 g DEG und 160 g Wasser suspendiert. Etwa 30 g einer Lösung mit 25 Gewichts-% an Feststoffen des Dispergiermittels E wurden zugegeben. Die resultierende Mischung wurde für 2 Stunden in einem Hill-Mischer bei ungefähr 2.000 U/min zermahlen. Zu dieser Mischung wurden 19,5 g einer wässrigen Lösung mit 38 Gewichts-% an Feststoffen eines hochverzweigten Polymers der 5. Generation (7,4 g Feststoffe bereitstellend), hergestellt auf die gleiche Art und Weise wie das dendritische Polymer der 3. Generation von Beispiel 2, mit der Ausnahme, dass es sich bei dem Ausgangsmaterial um ein Polyol der 5. Generation, erhältlich unter der Handelsbezeichnung BOLTORN H50 von Perstorp Polyol Inc., Toledo, OH, handelte, und die 25 Gewichts-% (50 g) an Stearinsäure die 3 bis 4 Moläquivalente des Polymers bereitstellten, zugegeben. Das Mahlen wurde für eine weitere Stunde fortgesetzt und dann wurde die Mischung mit 12,5 gewichts-%-iger wässriger DEG-Lösung zu einer Tinte mit ungefähr 4 Gewichts-% an Feststoffen verdünnt.
Die Tinte war bei 60°C thermisch stabil.
Beispiel 4 (Magentafarbige Tinte)
Ein Tintenkonzentrat mit 4 Gewichts-% an Feststoffen in einer wässrigen 12,5 %-igen DEG-Lösung wurde auf die gleiche Art und Weise wie Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Tintenkonzentrat hergestellt wurde mit: 20 g des magentafarbigen Pigments; ungefähr 200 g einer wässrigen 12,5 gewichts-%-igen Lösung von DEG; ungefähr 30 g einer 25 %-igen Lösung von Dispergiermittel F (7,5 g Feststoffe); 2 g TRITON X-100; 6,6 g der 38 %-igen Lösung des dendritischen Polymers der 3. Generation (2,5 g Feststoffe).
Die Tinte war bei 60 °C thermisch stabil.
Beispiel 5 (Cyanfarbige Tinte)
Siebenundzwanzig Gramm eines cyanfarbigen Kupferphthalocyanin-Pigments, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SUNFAST Cyan Presskuchen 499-1281 (36 % Feststoffe) von Sun Chemical und 18 g einer 25 %-igen Lösung von Dispergiermittel H (4,5 g Feststoffe) wurde in einer Mischung aus 27 g DEG und 160 g Wasser dispergiert. Zwei Gramm eines Gemischs aus Acetylendiol und einem anionischen grenzflächenaktiven Stoff (als eine Mahlhilfe/ein grenzflächenaktiver Stoff dienend), erhältlich unter der Handelsbezeichnung SURFYNOL CT-136 von Air Products, Allentown, PA, wurden zugegeben. Diese Mischung wurde für 2 Stunden bei ungefähr 2.000 U/min einem Mahlen mit hoher Scherung in einem Hill-Mischer unterzogen. Dann wurden 6,6 g einer Lösung mit 38 % an Feststoffen der in Beispiel 2 beschriebenen dendritischen Polymerlösung der 3. Generation zugegeben (2,5 g Feststoffe bereitstellend). Das Mahlen wurde für eine weitere Stunde fortgesetzt, um ein Tintenkonzentrat mit ungefähr 15 Gewichts-% an Feststoffen zu erhalten.
Das Tintenkonzentrat war bei 60°C thermisch stabil.
Beispiel 6 (Cyanfarbige Tinte)
Beispiel 6 wurde auf die gleiche Art und Weise wie Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Dispergiermittel G anstelle von Dispergiermittel H verwendet wurde.
Das Tintenkonzentrat war bei 60 °C thermisch stabil.
Beispiel 7 (Magentafarbige Tinte)
60 Gramm eines magentafarbigen Chinacridon-Pigments, erhältlich unter der Handelsbezeichnung SUNFAST Magenta Presskuchen 428-5024 (35,4 % Feststoffe) von Sun Chemical Co., wurden in einer Mischung aus 90 g DEG und 480 g Wasser suspendiert. 5 g TRITON X-100 wurden zugegeben. Etwa 12 g einer Lösung mit 25 Gewichts-% an Feststoffen des Dispergiermittels E, gefolgt von 30 g einer Lösung mit 25 Gewichts-% an Feststoffen eines Dispergiermittels, das in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung USSN 09/216,161 (Aktenzeichen des Anwalts 54278USA3A) als Dispergiermittel A identifiziert wird, wurden zugegeben. Die resultierende Mischung wurde für 2 Stunden in einem Hill-Mischer bei ungefähr 2.000 U/min zermahlen. Zu dieser Mischung wurden 19,5 g einer wässrigen Lösung mit 38 Gewichts-% an Feststoffen eines hochverzweigten Polymers der 5. Generation (7,4 g Feststoffe bereitstellend), hergestellt auf die gleiche Art und Weise wie das dendritische Polymer der 3. Generation von Beispiel 2, mit der Ausnahme, dass es sich bei dem Ausgangsmaterial um ein Polyol der 5. Generation, erhältlich unter der Handelsbezeichnung BOLTORN H50 von Perstorp Polyol Inc., Toledo, OH, handelte, und die 25 Gewichts-% (50 g) an Stearinsäure, die 3 bis 4 Moläquivalente des Polymers bereitstellten, zugegeben. Das Mahlen wurde für eine weitere Stunde fortgesetzt und dann wurde die Mischung mit 12,5 gewichts-%-iger wässriger DEG-Lösung zu einer Tinte mit ungefähr 4 Gewichts-% an Feststoffen verdünnt.
Die Tinte war bei 60 °C und 120 °C thermisch stabil.
Die Teilchengröße betrug, wie mit einem Coulter N+ Analysegerät für Submikronteilchen gemessen, ungefähr 70 nm.
Andere Ausführungsformen der Erfindung fallen in den Bereich der folgenden Ansprüche.

Claims

Dispergiermittel zum Dispergieren von hydrophoben Teilchen in einem wäßrigen System, das ein polymerisiertes hydrophiles Polyelektrolytsegment mit endständigem Kettenübertragungsreagens umfasst, welches ein eine Kohlenwasserstoffeinheit aufweisendes, nichtpolymerisiertes hydrophobes Segment umfasst.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei das polymerisierte hydrophile Segment ein Homopolymer umfasst.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei das polymerisierte hydrophile Segment ein statistisches Copolymer umfasst.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei der Kohlenwasserstoffteil zwischen 8 und 20 Kohlenstoffatome umfasst.
Dispergiermittel nach Anspruch 1 mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 15.000 bis 35.000.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei das hydrophile Segment ein 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure- und N,N-Dimethylacrylamid-Monomere umfassendes Copolymerisat umfasst.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei das hydrophile Segment ein 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure- und Sulfopropylacrylat-Kaliumsalz-Monomere umfassendes Polymerisat umfasst.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei die Vorstufe des hydrophoben Segments ein eine aliphatische oder aromatische Einheit umfassendes Kettenübertragungsreagens ist.
Dispergiermittel nach Anspruch 8, wobei das Kettenübertragungsreagens aus Isooctylmercaptopropionat, n-Tetradecylmercaptan, Tris-(3-mercaptopropionat), n-Octylmercaptan und Tetrakis-(3-mercaptopropionat) ausgewählt ist.
Dispergiermittel nach Anspruch 1, wobei das hydrophobe Segment eine Kohlenwasserstoffeinheit mit zwei entgegengesetzten Enden umfasst, und wobei. an jedem Ende der Kohlenwasserstoffeinheit ein Polyelektrolyt hängt.
Dispergiermittelzusammensetzung, enthaltend ein Gemisch des Dispergiermittels nach Anspruch 1, hergestellt mit mono- und multifunktionellen Kettenübertragungsreagentien und einem mehrfach verzweigten hydrophilen (Co-)Polymer.
Dispergiermittelgemisch nach Anspruch 11, hergestellt durch Copolymerisation von 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure und N,N-Dimethylacrylamid in Gegenwart von n-Octylmercaptan als monofunktionellem Kettenübertragungsreagens und eines aus Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) gewählten multifunktionellen Kettenübertragungsreagens.
Dispergiermittelgemisch nach Anspruch 12, wobei das Gewichts-%-Verhältnis von multi- zu monofunktionellen Kettenübertragungsreagens 2:1 bis 2,5:1 beträgt.
Dispergiermittel nach Anspruch 12, hergestellt durch Copolymerisation von 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure und Sulfopropylacrylat-Kaliumsalz in Gegenwart von n-Octylmercaptan und eines aus Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat) und Pentaerythrit-tetrakis-(3-mercaptopropionat) ausgewählten Kettenübertragungsreagens.
Dispergiermittel nach Anspruch 14, wobei das Gewichts-%-Verhältnis von multi- zu monofunktionellen Kettenübertragungsreagens 2:1 bis 2,5:1 beträgt.
Wäßrige Suspension, die das Dispergiermittel nach Anspruch 1 und hydrophobe Teilchen umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis, umfassend eine Suspension von a) Pigmentteilchen, und b) einem Dispergiermittel zum Dispergieren von hydrophoben Teilchen in einem wässrigen System, das ein polymerisiertes hydrophiles Polyelektrolytsegment mit endständigem Kettenübertragungsreagens umfasst, welches ein eine Kohlenwasserstoffeinheit, die an hydrophobe Oberflächen adsorbieren kann, aufweisendes, hydrophobes Segment umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 17, die außerdem ein Co-Dispergiermittel umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 17, wobei das Co-Dispergiermittel ein derivatisiertes dendritisches Polymer umfasst, das ferner mindestens eine ionisierbare Einheit und mindestens eine periphere, nichtpolymerisierte, hydrophobe Kohlenwasserstoffeinheit umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 19, wobei das dendritische Polymer ein hochverzweigtes Polyol der 3. oder 5. Generation ist.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 17, wobei die Pigmentteilchen und Dispergiermittelmoleküle Teilchen-/Dispergiermittel-Verbünde mit Durchmessern unter 250 Mikrometern bilden.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 17, wobei das Pigment aus schwarzen, gelben, magentafarbigen, cyanfarbigen, roten, blauen, grünen und weißen Pigmenten ausgewählt ist.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 22, wobei das schwarze Pigment ein Rußpigment umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 22, wobei das gelbe Pigment ein Nickel-Azopigment umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 22, wobei das cyanfarbige Pigment ein Kupfer-Phthalocyanin-Pigment umfasst.
Pigmenttinte auf Wasserbasis nach Anspruch 22, wobei das magentafarbige Pigment ein Chinacridon-Pigment umfasst.