CN110597033A - 调色剂和调色剂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调色剂和调色剂的生产方法。一种具有包含粘结剂树脂的调色剂颗粒的调色剂,粘结剂树脂包括聚合物A,聚合物A含有源自第一聚合性单体的第一单体单元和源自第二聚合性单体的第二单体单元,第一聚合性单体选自具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯,聚合物A中的第一单体单元的含量为5.0mol%至60.0mol%,聚合物A中的第二单体单元的含量为20.0mol%至95.0mol%,第一单体单元的SP值和第二单体单元的SP值满足预定关系,聚合物A包括预定的多价金属,和多价金属的含量为25ppm至500ppm。
Description
技术领域
本发明涉及适合于电子照相***、静电记录***、静电印刷***等的调色剂以及该调色剂的生产方法。
背景技术
近年来,随着电子照相全色复印机已经变得普及,需要额外的性能改善如更高的速度和更高的图像质量以及节能性能和缩短从休眠状态恢复的时间。
具体地,需要能够在较低温度下定影以降低定影过程中的功耗的调色剂,以符合节能要求。此外,需要一种电荷保持性优异的调色剂,其表现出通过长休眠状态的电荷量的小变化,作为能够缩短从休眠状态恢复时间的调色剂。
因此,在JP-A-2014-199423和JP-A-2014-130243中,提出了使用结晶性树脂的调色剂作为低温定影性优异的调色剂。JP-A-2012-247629提出了使用抗静电组合物作为结晶成核剂的调色剂作为电荷保持性优异的调色剂。
发明内容
由于JP-A-2014-199423中描述的调色剂使用具有尖锐的熔融性质的结晶性树脂,因此优异的低温定影是可能的。然而,由于结晶性树脂用作主要的粘结剂,因而调色剂的弹性模量低于使用无定形树脂的调色剂的弹性模量。因此,当在高温和高湿环境中进行长期图像输出时,可能由于载荷如通过显影装置的搅拌而形成作为调色剂的聚集体的粗颗粒。然后,此类粗颗粒可能被捕获在显影套筒和调节刮板之间,并且由于捕获粗颗粒的部分未被显影,因而可能发生图像缺陷(显影条纹)。
同时,在JP-A-2014-130243中描述的调色剂中,促进了具有低玻璃化转变温度的结晶性树脂的优异结晶性并且疏水性高,由此确保了优异的电荷保持性。然而,由于与JP-A-2014-199423中描述的调色剂相关的相同原因,可能发生图像缺陷(显影条纹)。
如JP-A-2014-199423和JP-A-2014-130243中所述,结晶性树脂具有熔点,因此表现出优异的低温定影性。同时,结晶性树脂具有低玻璃化转变温度,这是分子运动性的指标,因此,容易形成显影条纹。因此,已经提出通过添加如JP-A-2012-247629中所述的结晶成核剂来促进粘结剂树脂的结晶性,或者引入退火步骤等,但是所得到的对抑制显影条纹的效果可以忽略不计。
因此,已经提出提供具有核壳结构的调色剂和使用具有高玻璃化转变温度的树脂作为壳材料。
然而,低温定影性由极小部分调色剂的熔融变形开始温度决定,而当使用具有高玻璃化转变温度的树脂作为壳材料时,调色剂的熔融变形不太可能发生。结果,有时不能获得优异的低温定影性。
由以上可见,低温定影性与显影条纹处于权衡关系。因此,为了克服这种权衡关系并显示出优异的低温定影性,迫切需要开发一种即使在高温和高湿环境下长期图像输出也可以抑制显影条纹并显示出优异的电荷保持性的调色剂。
鉴于上述问题完成了本发明。本发明提供一种显示出优异的低温定影性以及即使在高温和高湿环境下长期图像输出也可以抑制显影条纹并显示出优异的电荷保持性的调色剂。本发明还提供此类调色剂的生产方法。
在第一方面,本发明提供含有包括粘结剂树脂的调色剂颗粒的调色剂,其中
粘结剂树脂包括聚合物A,
聚合物A含有
源自第一聚合性单体的第一单体单元,和
源自不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体的第二单体单元;
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种;
基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第一单体单元的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第二单体单元的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在第一单体单元的SP值由SP11(J/cm3)0.5表示和第二单体单元的SP值由SP21(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(1)和(2);
聚合物A包括多价金属;
多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种;和
调色剂颗粒中多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm。
3.00≤(SP21-SP11)≤25.00 (1)
21.00≤SP21 (2)
在第二方面,本发明提供含有包括粘结剂树脂的调色剂颗粒的调色剂,其中
粘结剂树脂包括聚合物A,
聚合物A为包括下述的组合物的聚合物:
第一聚合性单体,和
不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体;
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第二聚合性单体的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(4)和(5);
聚合物A包括多价金属;
多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种;和
调色剂颗粒中多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm。
0.60≤(SP22-SP12)≤15.00 (4)
18.30≤SP22 (5)
此外,本发明的调色剂的生产方法包括:
制备包括粘结剂树脂的树脂细颗粒分散液的步骤;
将絮凝剂添加至树脂细颗粒分散液以形成聚集颗粒的步骤;和
加热并融合聚集颗粒以得到包括调色剂颗粒的分散液的步骤,其中
粘结剂树脂包括聚合物A,
聚合物A为包括下述的组合物的聚合物:
第一聚合性单体,和
不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体;
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第二聚合性单体的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(4)和(5);
聚合物A包括多价金属;
多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种;和
调色剂颗粒中多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm。
0.60≤(SP22-SP12)≤15.00 (4)
18.30≤SP22 (5)
根据本发明,可以提供一种显示出优异的低温定影性以及即使在高温和高湿环境下长期图像输出也可以抑制显影条纹并显示出优异的电荷保持性的调色剂,和提供所述调色剂的生产方法。
从以下示例性实施方式的描述中,本发明的其它特征将变得显而易见。
具体实施方式
在本发明中,除非另有说明,否则表示数值范围的表述"从XX至YY"或"XX至YY"表示包括作为端点的下限和上限的数值范围。
在本发明中,(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
在本发明中,对于"单体单元",将通过乙烯基单体聚合得到的聚合物主链中的一个碳-碳键部分作为一个单元。乙烯基单体可以由下式(Z)表示。
(其中,RZ1表示氢原子或烷基(优选具有1至3个碳原子的烷基,更优选甲基),和RZ2表示任意的取代基)。
结晶性树脂是指在差示扫描量热法(DSC)测量中显示出清晰的吸热峰的树脂。
本发明的发明人已经研究在高温和高湿环境下的低温定影性和电荷保持性优异以及可以在高温和高湿环境下抑制显影条纹的调色剂。结果,本发明的发明人发现,通过使具有特定结构的结晶性树脂适当交联,可以得到所需的调色剂。具体地,已经发现,重要的是在通过两种或更多种极性彼此极大不同的单体单元的嵌段聚合得到的结晶性树脂中包括多价金属。
即,极性彼此极大不同的两种或多种单体单元在调色剂颗粒中形成微相分离状态。然后,将多价金属取向为具有较大极性的单体单元相(在下文,也称为"极性部分"),并形成多价金属和调色剂颗粒的极性部分的交联。可以在整个调色剂颗粒中以网状形成有助于低温定影性和电荷保持性的具有较小极性的单体单元相(在下文,也称为"非交联部分")以及有助于电荷保持性和抑制显影条纹的多价金属与调色剂颗粒极性部分的交联部分,同时形成其中由所述交联部分组成的域相分散在由所述非交联部分组成的基质相中的域基质结构。因此,可以得到低温定影性优异、即使在高温和高湿环境下也可以抑制显影条纹且电荷保持性优异的调色剂。由于通过交联抑制了粘结剂树脂的分子运动性,因而显示出上述效果。即,作为抑制粘结剂树脂的分子运动性的结果,改善了调色剂的弹性模量,并且显示出对机械作用如显影装置的搅拌的抗性,从而抑制了显影条纹。此外,交联的形成抑制了粘结剂树脂的电荷转移,从而改善了电荷保持性。同时,即使形成交联,粘结剂树脂的热响应性也不会改变,从而可以保持低温定影性。
在根据本发明的第一方面的调色剂中,粘结剂树脂包括聚合物A,
聚合物A含有
源自第一聚合性单体的第一单体单元,和
源自不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体的第二单体单元;
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种;
基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第一单体单元的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第二单体单元的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在第一单体单元的SP值由SP11(J/cm3)0.5表示和第二单体单元的SP值由SP21(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(1)和(2)。
3.00≤(SP21-SP11)≤25.00 (1)
21.00≤SP21 (2)
此外,在根据本发明的第二方面的调色剂中,粘结剂树脂包括聚合物A,
聚合物A为包括下述的组合物的聚合物:
第一聚合性单体,和
不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体;
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第二聚合性单体的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(4)和(5)。
0.60≤(SP22-SP12)≤15.00 (4)
18.30≤SP22 (5)
在此,SP值为溶解度参数的缩写,是用作溶解度指标的值。其计算方法将在下文中描述。
在本发明中,粘结剂树脂包括聚合物A。聚合物A为包括第一聚合性单体和不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体的组合物的聚合物。此外,聚合物A具有源自第一聚合性单体的第一单体单元和源自不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体的第二单体单元。
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种。第一单体单元源自第一聚合性单体。
由于上述的(甲基)丙烯酸酯具有长的烷基,因而其可以赋予粘结剂树脂结晶性。结果,调色剂表现出尖锐的熔融性质且显示出优异的低温定影性。此外,由于(甲基)丙烯酸酯是高度疏水的,因而其在高温和高湿环境下的吸湿性低,这有助于优异的电荷保持性。
同时,当(甲基)丙烯酸酯具有含有小于18个碳原子的烷基时,由于烷基链短,因而所得到的聚合物A的疏水性低且在高温和高湿环境下的吸湿性高,这导致电荷保持性差。此外,当(甲基)丙烯酸酯具有含有多于37个碳原子的烷基时,(甲基)丙烯酸酯具有长链烷基,因此其熔点高且低温定影性差。
具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯可以例举具有含有18至36个碳原子的直链烷基的(甲基)丙烯酸酯[(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯、(甲基)丙烯酸二十一烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯、(甲基)丙烯酸二十四烷基酯、(甲基)丙烯酸二十六烷基酯、(甲基)丙烯酸二十八烷基酯、(甲基)丙烯酸三十烷基酯、(甲基)丙烯酸三十二烷基酯等]和具有含有18至36个碳原子的支链烷基的(甲基)丙烯酸酯[2-癸基十四烷基(甲基)丙烯酸酯等]。
它们之中,从低温定影性的观点,优选选自由具有含有18至36个碳原子的直链烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种,更优选选自由具有含有18至30个碳原子的直链烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种,甚至更优选直链(甲基)丙烯酸十八烷基酯和(甲基)丙烯酸二十二烷基酯的至少一种。
第一聚合性单体可以单独或以其两种或多种组合形式使用。
第二聚合性单体为不同于第一聚合性单体的聚合性单体,且满足式(1)和(2),或式(4)和(5)。此外,第二单体单元源自第二聚合性单体。第二聚合性单体可以单独或以其两种或多种组合形式使用。
第二聚合性单体优选具有烯属不饱和键,更优选1个烯属不饱和键。
第二聚合性单体优选为选自由下式(A)和(B)表示的化合物组成的组的至少一种。
(其中,X表示单键或具有1至6个碳原子的亚烷基,
R1为
腈基(-C≡N),
酰氨基(-C(=O)NHR10(R10为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基)),
羟基,
-COOR11(R11为具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的烷基或具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的羟烷基),
氨基甲酸酯基(-NHCOOR12(R12为具有1至4个碳原子的烷基)),
脲基(-NH-C(=O)-N(R13)2(R13独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的烷基)),
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14为具有1至4个碳原子的烷基),或
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的烷基)。
优选R1为
腈基(-C≡N),
酰氨基(-C(=O)NHR10(R10为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基)),
羟基,
-COOR11(R11为具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的烷基或具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的羟烷基),
脲基(-NH-C(=O)-N(R13)2(R13独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的烷基)),
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14为具有1至4个碳原子的烷基),或
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子(优选1至4个碳原子)的烷基)。
R2为具有1至4个碳原子的烷基,和R3各自独立地为氢原子或甲基)。
作为使用选自由上述式(A)和(B)表示的化合物组成的组的至少一种作为第二聚合性单体的结果,第二单体单元变得特别极性,可以在调色剂颗粒中有利地形成微相分离状态。此外,多价金属可以有利地取向到极性部分,并且可以有利地形成网状交联部分。此外,在多元金属与源自选自由式(A)和(B)表示的化合物组成的组的至少一种化合物的单体单元交联的情况下,与通过下述多价金属与具有羧基的极性部分的交联得到的键相比,单体单元与多价金属之间的键不太强。因此,可以在不损害低温定影性的情况下抑制显影条纹。
此外,由于包括腈基和酰氨基中的至少一种的化合物是非离子性的同时是高极性的,因此可以形成更适合的交联,这种化合物更优选作为第二聚合性单体。另外,由于包括腈基和酰氨基中的至少一种的化合物是非离子性的,因而该化合物具有高度疏水性且在高温和高湿环境下具有低吸湿性。因此,此类化合物也是优选的,因为可以显示出优异的电荷保持性。
此外,具体地,在以下列出的聚合性单体中,例如,满足式(1)和(2)或式(4)和(5)的聚合性单体可用作第二聚合性单体。
具有腈基的单体,例如丙烯腈、甲基丙烯腈等。
具有羟基的单体,例如,(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙基酯等。
具有酰氨基的单体,例如,丙烯酰胺和通过使具有1至30个碳原子的胺与具有2至30个碳原子和烯属不饱和键的羧酸(如丙烯酸和甲基丙烯酸)通过已知方法反应得到的单体。
具有氨基甲酸酯基的单体,例如,通过使具有2至22个碳原子和烯属不饱和键的醇(甲基丙烯酸2-羟乙基酯、乙烯基醇等)与具有1至30个碳原子的异氰酸酯[单异氰酸酯化合物(苯磺酰基异氰酸酯、对甲苯磺酰基异氰酸酯、异氰酸苯酯、对氯苯基异氰酸酯、异氰酸丁酯、异氰酸己酯、异氰酸叔丁酯、异氰酸环己酯、异氰酸辛酯、异氰酸2-乙基己酯、异氰酸十二烷基酯、异氰酸金刚烷基酯、异氰酸2,6-二甲基苯基酯、异氰酸3,5-二甲基苯基酯、异氰酸2,6-二丙基苯基酯等)、脂族二异氰酸酯化合物(三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,3-亚丁基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等)、脂环族二异氰酸酯化合物(1,3-环戊烯二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯二甲基二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化四甲基苯二甲基二异氰酸酯等)、和芳族二异氰酸酯化合物(苯撑二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-甲苯胺二异氰酸酯、4,4'-二苯基醚二异氰酸酯、4,4'-二苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯等)]通过已知方法反应得到的单体,和
通过使具有1至26个碳原子的醇(甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇、戊醇、庚醇、辛醇、2-乙基己醇、壬醇癸醇、十一烷醇、月桂醇、十二烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、十八烷醇、异硬脂醇、反油醇、油醇、亚油醇、亚麻醇、十九烷醇、二十一烷醇、山嵛醇、二十二烯醇等)与具有2至30个碳原子和烯属不饱和键的异氰酸酯[2-异氰酸基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(0-[1'-甲基亚丙基氨基]羧基氨基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-[(3,5-二甲基吡唑基)羰基氨基]乙基(甲基)丙烯酸酯、1,1-(双(甲基)丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯等]通过众所周知的方法反应得到的单体。
具有脲基的单体:例如,通过使具有3至22个碳原子的胺[伯胺(正丁胺、叔丁胺、丙胺、异丙胺等)、仲胺(二正乙胺、二正丙胺、二正丁胺等)、苯胺、环氧胺(cycloxylamine)等]与具有2至30个碳原子和烯属不饱和键的异氰酸酯通过已知方法反应得到的单体。
具有羧基的单体,例如,甲基丙烯酸、丙烯酸、和(甲基)丙烯酸2-羧乙基酯。
它们之中,优选使用具有腈基、酰氨基、氨基甲酸酯基、羟基或脲基的单体。更优选,其是具有选自由腈基、酰氨基、氨基甲酸酯基、羟基和脲基组成的组的至少一个官能团和烯属不饱和键的单体。
此外,乙烯基酯如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、己酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂乙烯酸酯、豆蔻酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯和辛酸乙烯酯优选用作第二聚合性单体。它们之中,由于乙烯基酯是非共轭单体,容易与第一聚合性单体保持适合的反应性,并且可以增大聚合物的结晶度,因而可以同时实现低温定影性和对显影条纹的抑制。
基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第一单体单元的含量为5.0mol%至60.0mol%。基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第二单体单元的含量为20.0mol%至95.0mol%。此外,基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,构成聚合物A的组合物中第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%,和基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第二聚合性单体的含量为20.0%至95.0mol%。
当第一单体单元的含量和第一聚合性单体的含量在上述范围内时,由于粘结剂树脂的结晶性,调色剂表现出尖锐的熔融性质,并显示出优异的低温定影性。另外,当第二单体单元的含量和第二聚合性单体的含量在上述范围内时,可以与多价金属形成交联的第二单体单元或第二聚合性单体的含量是适合的,并且可以在整个调色剂颗粒中形成网状交联部分。因此,可以抑制分子运动性且显示出优异的电荷保持性,同时抑制显影条纹。
第一单体单元的含量和第一聚合性单体的含量优选为10.0mol%至60.0mol%,更优选20.0mol%至40.0mol%。
同时,当第一单体单元的含量或第一聚合性单体的含量小于5.0mol%时,具有结晶性的非交联部分的比例小,因而低温定影性和电荷保持性差。此外,当第一单体单元的含量或第一聚合性单体的含量大于60.0mol%时,极性部分与以下描述的多价金属之间的交联部分的比例小,因此抑制显影条纹的效果差。
另外,当聚合物A具有源自具有两个或更多具有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯的单体单元时,第一单体单元的含量表示作为它们的总和的摩尔比。同样地,当用于聚合物A的组合物包括具有两个或更多具有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯时,第一聚合性单体的含量表示作为它们的总和的摩尔比。
此外,当基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中的第二单体单元的含量小于20.0mol%时,形成交联的单体单元的含量小,因此抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。此外,当基于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中的第二单体单元的含量大于95.0mol%时,要结晶的单体单元的含量小,因此低温定影性差。
另外,从低温定影性、抑制显影条纹和电荷保持性的观点,相对于聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,聚合物A中第二单体单元的含量优选为40.0mol%至95.0mol%,因为可以实现具有尖锐的熔融性质的非交联部分和抑制调色剂的弹性模量降低的交联部分。为了相同的理由,相对于组合物中全部单体单元的总摩尔数,组合物中第二聚合性单体的含量优选为40.0mol%至95.0mol%,更优选40.0mol%至70.0mol%。
当聚合物A中存在两种或多种源自满足式(1)的第二聚合性单体的单体单元时,第二单体单元的比例表示作为它们的总和的摩尔比。此外,当用于聚合物A的组合物包括两种或多种第二聚合性单体时,第二聚合性单体的含量同样表示作为它们的总和的摩尔比。
在聚合物A中,在第一单体单元的SP值由SP11(J/cm3)0.5表示和第二单体单元的SP值由SP21(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(1)和(2)。
3.00≤(SP21-SP11)≤25.00 (1)
21.00≤SP21 (2)
在根据本发明的第二方面的调色剂中的聚合物A中,在第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(4)和(5)。
0.60≤(SP22-SP12)≤15.00 (4)
18.30≤SP22 (5)
在满足式(1)和(2)或式(4)和(5)的情况下,第二单体单元变成高极性,在第一和第二单体单元之间出现极性差异。由于这种极性差异,因而可以在调色剂中形成微相分离状态。然后,多价金属可以取向为高极性单体单元部分,以形成网状交联。结果,有助于低温定影性和电荷保持性的非交联部分和有助于抑制显影条纹和电荷保持性的交联部分可以以域基质的形式存在。因此,可以得到低温定影性和电荷保持性优异且可以抑制显影条纹的调色剂。
尽管本发明中的SP值的单位为(J/m3)0.5,但可以通过1(cal/cm3)0.5=2.045×103(J/m3)0.5进行向(cal/cm3)0.5单位的转换。
推测下述机理使得可以通过满足式(1)和(2)或式(4)和(5)来获得优异的低温定影性和电荷保持性,并抑制显影条纹。
将第一单体单元引入聚合物A,第一单体单元聚集以显示出结晶性。通常,由于当引入其它单体单元时抑制第一单体单元的结晶,因而聚合物不可能显示出结晶性。当多种类型的单体单元在一个聚合物分子中彼此无规键合时,这种趋势变得显著。
同时,可以想到,在本发明中,作为使用第一聚合性单体和第二聚合性单体使得第一单体单元和第二单体单元的含量在式(1)和(2)的范围内的结果,第一聚合性单体和第二聚合性单体可以在聚合时在一定程度上连续键合,而不是无规键合。为此可以想到,形成第一单体单元聚集的嵌段,聚合物A变成嵌段共聚物,即使引入其它单体单元,也可以提高结晶性,并且可以保持熔点。即,优选聚合物A具有包括源自第一聚合性单体的第一单体单元的结晶性部位。此外,优选聚合物A具有包括源自第二聚合性单体的第二单体单元的无定形部位。
同时,当作为单体单元的SP值的SP11和SP21为
(SP21-SP11)<3.00时,
这意味着单体单元之间的极性差异太小,在调色剂中不能形成微相分离状态,并且抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。此外,当25.00<(SP21-SP11)时,这意味着单体单元之间的极性差异太大,聚合物A不具有与嵌段共聚物类似的结构,在调色剂颗粒之间发生组成扩散,并且低温定影性、抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。
另外,当作为第二单体单元的SP值的SP21为
SP21<21.00时,
第二单体单元的极性低,并且在极性部分和多价金属之间不形成交联,因此抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。
SP21-SP11的下限优选为4.00以上,更优选5.00以上。上限优选为20.00以下,更优选15.00以下。优选SP21为22.00以上。
在根据第二方面的调色剂中,当作为聚合性单体的SP值的SP12和SP22为(SP22-SP12)<0.60时,这意味着聚合性单体之间的极性差异太小,在调色剂中不能形成微相分离状态,并且抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。此外,当15.00<(SP22-SP12)时,这意味着聚合性单体之间的极性差异太大,聚合物A不具有与嵌段共聚物类似的结构,在调色剂颗粒之间发生组成扩散,并且低温定影性、抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。
另外,当作为第二聚合性单体的SP值的SP22为SP22<18.30时,第二聚合性单体的极性低,并且在极性部分和多价金属之间不形成交联,因此抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。
SP22-SP12的下限优选为2.00以上,更优选3.00以上。上限优选为10.00以下,更优选7.00以下。优选SP22为25.00以上,更优选29.00以上。
在本发明中,当在聚合物A中存在多种类型满足第一单体单元的要求的单体单元时,假定式(1)中的SP11值是通过各单体单元的SP值的加权平均得到的值。例如,当基于满足第一单体单元的要求的全部单体单元的摩尔数以Amol%包含SP值为SP111的单体单元A,和基于满足第一单体单元的要求的全部单体单元的摩尔数以(100-A)mol%包含SP值为SP112的单体单元B时,SP值(SP11)为
SP11=(SP111×A+SP112×(100-A))/100。
当存在满足第一单体单元要求的三种或更多种单体单元时,也进行相同的计算。同时,SP12类似地表示由各个第一聚合性单体的摩尔比计算的平均值。
同时,源自第二聚合性单体的单体单元对应于具有相对于通过上述方法计算的SP11满足式(1)的SP21的全部单体单元。类似地,第二聚合性单体对应于具有相对于通过上述方法计算的SP12满足式(4)的SP22的全部聚合性单体。
即,当第二聚合性单体是两种或更多种聚合性单体时,SP21表示源自每种聚合性单体的单体单元的SP值,并且SP21-SP11是相对于源自每种第二聚合性单体的单体单元确定的。类似地,SP22表示每种聚合性单体的SP值,SP22-SP12是相对于每种第二聚合性单体确定的。
<多价金属>
聚合物A包括多价金属,所述多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种。通过包括此类多价金属,多价金属可以取向到极性部分以形成有助于抑制显影条纹的网状交联。结果,可以得到抑制显影条纹的效果优异的调色剂。
同时,当多价金属不包括选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种时,或当选择具有大原子量的多价金属如Sr或Ba时,相对于添加的多价金属的量,交联点的数量减少,并且交联形成效果下降。结果,抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。
此外,调色剂颗粒中多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm。当调色剂颗粒中多价金属的含量在上述范围内时,第二单体单元与多价金属的交联部分变得合适,并且可以形成不会损害低温定影性和电荷保持性,同时显示出抑制显影条纹的效果的适当的交联部分。
同时,当调色剂颗粒中多价金属的含量小于25ppm时,极性部分与多价金属之间的交联点的数量太小,抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。在调色剂颗粒中多价金属的含量大于500ppm的情况下,低温定影性差。此外,由于随后描述的一价金属的量相对减少,因而与多价金属的交联在极性部分的交联中占主导地位,并且由于交联点的数量减少,因而抑制显影条纹的效果和电荷保持性差。
调色剂颗粒中多价金属的含量优选为300ppm至400ppm。
此外,优选调色剂颗粒中多价金属的量和聚合物A中第二单体单元的含量满足下式(3)。
(调色剂颗粒中多价金属的含量)/(聚合物A中第二单体单元的含量)≥0.5(ppm/mol%) (3)
在根据第二方面的调色剂中,优选调色剂颗粒中多价金属的量和组合物中第二聚合性单体的含量满足下式(6)。
(调色剂颗粒中多价金属的含量)/(组合物中第二聚合性单体的含量)≥0.5(ppm/mol%) (6)
作为满足式(3)或式(6)的结果,多价金属和极性部分的比例落在最适于交联形成的范围内,并且获得抑制显影条纹的效果和优异的电荷保持性。
(调色剂颗粒中多价金属的含量)/(聚合物A中第二单体单元的含量)或(调色剂颗粒中多价金属的含量)/(组合物中第二聚合性单体的含量)优选为0.6ppm/mol%至1.0ppm/mol%。
此外,在多价金属在调色剂颗粒的横截面中的浓度分布中,从调色剂颗粒表面到0.4μm深度的区域(在下文也称为"调色剂颗粒表面层")中的多价金属浓度优选低于比距离调色剂颗粒表面0.4μm更深的区域(在下文也称为"调色剂颗粒内部")中的多价金属浓度。具体地,优选满足下式(7),更优选满足下式(8)。
(调色剂颗粒表面层中的多价金属浓度)/(调色剂颗粒内部的多价金属浓度)<1 (7)
(调色剂颗粒表面层中的多价金属浓度)/(调色剂颗粒内部的多价金属浓度)≤0.5 (8)
当调色剂颗粒表面层中多价金属浓度小于调色剂颗粒内部的多价金属浓度时,调色剂颗粒内的极性部分与多价金属的交联部分的数量增大,获得优异的抑制显影条纹的效果。此外,由于调色剂颗粒表面层中的有助于结晶性的非交联的片段的数量增加,因而表现出优异的低温定影性。
调色剂颗粒中的多价金属的浓度分布可以通过下文描述的金属除去步骤来控制。通过用扫描电子显微镜(SEM)的能量色散X射线光谱仪(EDX)进行的下述调色剂颗粒横截面的映射图像分析来测定调色剂颗粒中的多价金属的浓度分布。
聚合物A优选包括一价金属,所述一价金属优选为选自由Na、Li和K组成的组的至少一种。通过包括此类一价金属,聚合物A中的极性部分不仅可以形成极性部分与多价金属之间的交联,而且可以形成极性部分与一价金属之间的交联部分。因此,调色剂具有优异的抑制显影条纹的效果和低温定影性。
基于多价金属的量和一价金属的量的总数,一价金属的量优选为50质量%至90质量%。当一价金属的量在上述范围内时,调色剂颗粒中更适当地形成由极性部分与多价金属的交联部分组成的域相和由极性部分与一价金属的交联部分组成的域相,可以形成不损害低温定影性的适合的域基质结构,同时表现出抑制显影条纹的效果和电荷保持性。
基于多价金属的量和一价金属的量的总数,一价金属的量优选为60质量%至90质量%。
调色剂在65℃下的复数弹性模量优选为1.0×107Pa至5.0×107Pa,在85℃下的复数弹性模量优选为1.0×105Pa以下。当在65℃下的复数弹性模量为1.0×107Pa至5.0×107Pa时,优选形成极性部分与多价金属和一价金属中的至少一种的交联,并且可以表现出优良的抑制显影条纹的效果和电荷保持性。此外,当在85℃下的复数弹性模量为1.0×105Pa以下时,极性部分与多价金属和一价金属中的至少一种之间的交联呈现出在超过熔点时松弛的适合强度,并且可以表现出优良的低温定影性。
调色剂在65℃下的复数弹性模量优选为2.0×107Pa至4.0×107Pa。此外,调色剂在85℃下的复数弹性模量优选为9.5×104Pa以下。
通过用扫描电子显微镜(SEM)的能量色散X射线光谱仪(EDX)进行的调色剂颗粒横截面的映射图像分析测定的多价金属和一价金属中的至少一种的域直径优选为10nm至50nm。多价金属和一价金属的至少一种的域直径的测量方法将在下文描述。
当域直径在上述范围内时,有利地形成由单体单元之间的极性差异导致的微相分离状态。结果,可以使有助于低温定影性和电荷保持性的非交联部分和有助于抑制显影条纹的效果的交联部分以域基质形式存在。因此,可以获得具有优异的低温定影性、抑制显影条纹的效果和电荷保持性的调色剂。域直径可以通过第二单体单元的类型和量来调节。
域直径更优选为30nm至50nm。
通过标记取向到极性部分的多价金属和一价金属的至少一种并用SEM观察它,可以观察到这种微相分离状态。
所述聚合物可以以不损害源自第一聚合性单体的第一单体单元和源自第二聚合性单体的第二单体单元的上述摩尔比的量包括源自第三聚合性单体的第三单体单元,其不包括在式(1)或(2)的范围内(即,不同于第一聚合性单体和第二聚合性单体的聚合性单体)。
在例举作为第二聚合性单体的单体之中,可使用不满足式(1)或式(2)的那些作为第三聚合性单体。
此外,可以使用下述单体。例如,苯乙烯及其衍生物如苯乙烯、邻甲基苯乙烯等,和(甲基)丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等。另外,当满足式(1)或式(2)时,可使用此类单体作为第二聚合性单体。
为了改善调色剂的可储存性,第三聚合性单体优选为选自由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯组成的组的至少一种。
聚合物A的酸值优选为30.0mg KOH/g以下,更优选20.0mg KOH/g以下。
当酸值在上述范围内时,高温和高湿环境下的吸湿性低,因此可以显示出优异的电荷保持性。酸值的下限没有特别限制,但优选为0mg KOH/g以上。
聚合物A优选具有10,000至200,000、更优选20,000至150,000的通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的四氢呋喃(THF)不溶物的重均分子量(Mw)。当Mw在上述范围内时,可以容易地保持室温附近的弹性。
聚合物A优选具有50℃至80℃、更优选53℃至70℃的熔点。当聚合物A的熔点在上述范围内时,显示出优良的低温定影性。
聚合物A的熔点可以通过要使用的第一聚合性单体的类型和量以及第二聚合性单体的类型和量等来调节。
聚合物A优选为乙烯基聚合物。乙烯基聚合物可以例举包括烯属不饱和键的单体的聚合物。烯属不饱和键是指能够自由基聚合的碳-碳双键,其实例包括乙烯基、丙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基等。
<不同于聚合物A的树脂>
如果必要,粘结剂树脂也可以包括不同于聚合物A的树脂。要用于粘结剂树脂的不同于聚合物A的树脂可以例举为下述树脂。
苯乙烯和其取代产物的均聚物如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚乙烯基甲苯等;苯乙烯共聚物如苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-氯甲基甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物;聚氯乙烯、酚醛树脂、天然树脂改性的酚醛树脂、天然树脂改性的马来树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯、硅酮树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、呋喃树脂、环氧树脂、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛、萜烯树脂、香豆酮-茚树脂、石油树脂等。
这些之中,优选苯乙烯共聚物和聚酯树脂。此外,优选不同于聚合物A的树脂为无定形的。
另外,当粘结剂树脂中的聚合物A的量为50.0质量%以上时,可以显示出优异的低温定影性。更优选该量为80.0质量%至100.0质量%,更优选粘结剂树脂为聚合物A。
<脱模剂>
调色剂颗粒可以包括蜡作为脱模剂。在下文中给出此类蜡的实例。
烃蜡如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、亚烷基共聚物、微晶蜡、石蜡、费-托蜡等;烃蜡的氧化物,如氧化聚乙烯蜡或它们的嵌段共聚物;基于脂肪酸酯的蜡如巴西棕榈蜡;和部分或全部脱氧的脂肪酸酯如脱氧巴西棕榈蜡。饱和直链脂肪酸如棕榈酸、硬脂酸和褐煤酸;不饱和脂肪酸如巴西烯酸(brashidic acid)、桐酸和十八碳四烯酸(valinaricacid);饱和醇如硬脂醇、芳烷基醇、山嵛醇、巴西棕榈醇、蜡醇和蜂花醇;多元醇如山梨糖醇;脂肪酸如棕榈酸、硬脂酸、山俞酸和褐煤酸与醇如硬脂醇、芳烷基醇、山嵛醇、巴西棕榈醇、蜡醇和蜂花醇的酯;脂肪酸酰胺如亚油酸酰胺、油酸酰胺和月桂酸酰胺;饱和脂肪酸双酰胺如亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双癸酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺和六亚甲基双硬脂酸酰胺;不饱和脂肪酸酰胺如亚乙基双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N'-二油烯基己二酸酰胺和N,N'-二油烯基癸二酸酰胺;芳族双酰胺如间二甲苯双硬脂酸酰胺和N,N'-二硬脂基间苯二甲酸酰胺;脂族金属盐如硬脂酸钙、月桂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁(通常称为金属皂);通过将乙烯基单体如苯乙烯和丙烯酸接枝到脂肪族烃蜡上得到的蜡;脂肪酸和多元醇的部分酯化产物如甘油单酯山嵛酸酯;和通过植物脂肪和油氢化得到的具有羟基的甲酯化合物。
这些蜡之中,从改善低温定影性和定影分离性的观点,优选烃蜡如石蜡和费-托蜡以及脂肪酸酯蜡如巴西棕榈蜡。由于进一步改善耐热污损性,因而更优选烃蜡。
相对于100质量份的粘结剂树脂,蜡的量优选为3质量份至8质量份。
在使用差示扫描量热(DSC)装置测量的升温时的吸热曲线中,蜡的最大吸热峰的峰值温度优选为45℃至140℃。当蜡的最大吸热峰的峰值温度在上述范围内时,可以实现调色剂的可储存性和耐热污损性。
<着色剂>
如果必要,调色剂可以包括着色剂。在下文给出着色剂的实例。
黑色着色剂的实例包括炭黑和通过使用黄色着色剂、品红色着色剂和青色着色剂以黑色调色的着色剂。颜料可以单独使用,并且可以组合使用染料和颜料作为着色剂。从全色图像的图像质量的观点,优选组合使用染料和颜料。
在下文给出用于品红色调色剂的颜料的实例。C.I.颜料红1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48:2,48:3,48:4,49,50,51,52,53,54,55,57:1,58,60,63,64,68,81:1,83,87,88,89,90,112,114,122,123,146,147,150,163,184,202,206,207,209,238,269,282;C.I.颜料紫19;和C.I.还原红1,2,10,13,15,23,29,35。
在下文给出用于品红色调色剂的染料的实例。C.I.溶剂红1,3,8,23,24,25,27,30,49,81,82,83,84,100,109,121;C.I.分散红9;C.I.溶剂紫8,13,14,21,27;油溶性染料如C.I.分散紫1;C.I.碱性红1,2,9,12,13,14,15,17,18,22,23,24,27,29,32,34,35,36,37,38,39,40;和碱性染料如C.I.碱性紫1,3,7,10,14,15,21,25,26,27,28。
在下文给出用于青色调色剂的颜料的实例。C.I.颜料蓝2,3,15:2,15:3,15:4,16,17;C.I.还原蓝6;C.I.酸性蓝45和酞菁骨架中1至5个邻苯二甲酰亚氨甲基被取代的铜酞菁颜料。
C.I.溶剂蓝70为用于青色调色剂的染料的实例。
在下文给出用于黄色调色剂的颜料的实例。C.I.颜料黄1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,23,62,65,73,74,83,93,94,95,97,109,110,111,120,127,128,129,147,151,154,155,168,174,175,176,180,181,185;和C.I.还原黄1,3,20。
C.I.溶剂黄162为用于黄色调色剂的染料的实例。
这些着色剂可单独或以混合物形式使用,也可以固溶体形式使用。从色调角、饱和度、亮度、耐光性、OHP透明性和在调色剂中的分散性的观点选择着色剂。
相对于树脂组分的总量,着色剂的量优选为0.1质量份至30.0质量份。
<电荷控制剂>
调色剂颗粒可以任选包括电荷控制剂。通过共混电荷控制剂,可以根据显影体系稳定电荷特性并控制最佳摩擦带电量。
作为电荷控制剂,可使用已知的那些,但特别是,无色的、可以加速调色剂的充电速度且可以稳定地保持恒定电荷量的芳族羧酸的金属化合物是优选的。
负电性电荷控制剂的实例包括水杨酸金属化合物、萘甲酸金属化合物、二元羧酸金属化合物、侧链上具有磺酸或羧酸的聚合物型化合物、侧链上具有磺酸盐或磺酸酯的聚合物型化合物、侧链上具有羧酸盐或羧酸酯的聚合物型化合物、硼化合物、脲化合物、有机硅化合物、和杯芳烃。
电荷控制剂可内部或外部添加至调色剂颗粒。相对于100质量份的粘结剂树脂,电荷控制剂的量优选为0.2质量份至10.0质量份、更优选0.5质量份至10.0质量份。
<无机细颗粒>
如果必要,调色剂可以包括无机细颗粒。
无机细颗粒可内部添加至调色剂颗粒,或者可以作为外部添加剂与调色剂混合。无机细颗粒的实例包括细颗粒如二氧化硅细颗粒、氧化钛细颗粒、氧化铝细颗粒或它们的复合氧化物的细颗粒。在无机细颗粒之中,从流动性改善和带电均匀性的观点,优选二氧化硅细颗粒和氧化钛细颗粒。
无机细颗粒优选用疏水化剂如硅烷化合物、硅酮油或它们的混合物进行疏水化。
从流动性改善的观点,作为外部添加剂的无机细颗粒优选具有50m2/g至400m2/g的比表面积。从改善耐久稳定性的观点,作为外部添加剂的无机细颗粒优选具有10m2/g至50m2/g的比表面积。为了同时确保流动性改善和耐久稳定性,可以组合使用比表面积在这些范围内的无机细颗粒。
相对于100质量份的调色剂颗粒,外部添加剂的量优选为0.1质量份至10.0质量份。已知的混合器如亨舍尔混合器可用于混合调色剂颗粒与外部添加剂。
<显影剂>
调色剂可用作单组分显影剂,但是优选通过将与磁性载体混合作为双组分显影剂使用,以进一步改善点再现性(dot reproducibility)和提供长期稳定的图像。
磁性载体的实例包括众所周知的材料如氧化铁;金属颗粒如铁、锂、钙、镁、镍、铜、锌、钴、锰、铬和稀土金属、它们的合金颗粒和它们的氧化物颗粒;磁性体如铁素体;包括磁性体和将磁性体保持为分散状态的粘结剂树脂的磁性体分散树脂载体(所谓的树脂载体)。
当调色剂通过与磁性载体混合用作双组分显影剂时,作为双组分显影剂中调色剂浓度,此时的磁性载体的混合比优选为2质量%至15质量%,更优选4质量%至13质量%。
<调色剂的生产方法>
本发明的调色剂的生产方法没有特别限制,可使用已知的方法如粉碎法、悬浮聚合法、溶解悬浮法、乳液聚集法和分散聚合法。
在此,本发明的调色剂优选通过下述方法制备。因此,本发明的调色剂优选通过乳液聚集法制备。
调色剂的生产方法包括:
制备包括粘结剂树脂的树脂细颗粒分散液的步骤;
将絮凝剂添加至树脂细颗粒分散液以形成聚集颗粒的步骤;和
加热并融合聚集颗粒以得到包括调色剂颗粒的分散液的步骤,其中
粘结剂树脂包括聚合物A,
聚合物A为包括下述的组合物的聚合物:
第一聚合性单体,和
不同于第一聚合性单体的第二聚合性单体;
第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,组合物中第二聚合性单体的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足上式(4)和(5);
絮凝剂包括多价金属;
多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种;和
调色剂颗粒中多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm。
在上述的生产方法的情况下,极性极大不同的两种或多种类型单体单元在调色剂颗粒中形成微相分离状态。多价金属取向至极性部分,并形成多价金属与极性部分之间的交联。结果,可以在整个调色剂颗粒中以网状形成有助于低温定影性和电荷保持性的非交联部分和有助于抑制显影条纹的交联部分,同时形成其中由所述交联部分组成的域相分散在由所述非交联部分组成的基质相中的域基质结构。因此,可以得到低温定影性、高温和高湿环境下抑制显影条纹的效果和电荷保持性优异的调色剂。
<乳液聚集法>
在乳液聚集法中,预先制备足够小于期望粒径且由调色剂颗粒的组成材料组成的细颗粒的水分散液,将细颗粒在水性介质中聚集至调色剂颗粒的粒径,并通过加热等使树脂熔融,从而制备调色剂颗粒。
即,在乳液聚集法中,通过制备由调色剂颗粒的组成材料组成的细颗粒分散液的分散步骤,使由调色剂颗粒的组成材料组成的细颗粒聚集、并控制粒径直到获得调色剂颗粒的粒径的聚集步骤,将得到的聚集颗粒中含有的树脂熔融的熔融步骤,随后的冷却步骤,将得到的调色剂滤出并除去过量多价金属离子的金属除去步骤,用离子交换水等洗涤的过滤和洗涤步骤,以及除去洗涤过的调色剂颗粒的水分并干燥的步骤,制备调色剂颗粒。
在乳液聚集法中,使调色剂颗粒与有机溶剂接触的步骤和分离步骤对应于用有机溶剂处理在过滤和洗涤步骤中得到的调色剂颗粒的湿滤饼的步骤,或用有机溶剂处理通过干燥步骤最终得到的调色剂颗粒的步骤。
<制备树脂细颗粒分散液的步骤(分散步骤)>
树脂细颗粒分散液可以通过已知的方法制备,但不限于这些方法。已知方法的实例包括乳液聚合方法、自乳化方法、通过将水性介质添加到通过将树脂溶解在有机溶剂中得到的树脂溶液中乳化树脂的相转化乳化法、和其中通过在水性介质中高温处理来强制乳化树脂而不使用有机溶剂的强制乳化法。
具体地,将粘结剂树脂溶于可以溶解树脂的有机溶剂中,并添加表面活性剂或碱性化合物。此时,在粘结剂树脂是具有熔点的结晶性树脂的情况下,树脂可以通过熔融至高于熔点的温度而溶解。随后,缓慢添加水性介质以使树脂细颗粒沉淀,同时使用均化器等搅拌。然后,通过加热或减压除去溶剂,以制备树脂细颗粒分散水溶液。可以使用能够溶解树脂的任何有机溶剂作为用于溶解树脂的有机溶剂,但是从抑制粗粉产生的观点,优选与水形成均相的有机溶剂如甲苯。
乳化时使用的表面活性剂没有特别限制,其实例包括离子表面活性剂如硫酸酯、磺酸盐、羧酸盐、磷酸酯、皂等;阳离子表面活性剂如胺盐、季铵盐等;和非离子表面活性剂如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加成物、多元醇等。表面活性剂可以单独或以其两种或多种组合形式使用。
用于分散步骤中的碱性化合物的实例包括无机碱如氢氧化钠、氢氧化钾等,和有机碱如氨、三乙胺、三甲胺、二甲氨基乙醇、二乙氨基乙醇等。碱性化合物可以单独或以其两种或多种组合形式使用。
树脂细颗粒分散水溶液中粘结剂树脂的细颗粒的基于体积分布的50%粒径(D50)优选为0.05μm至1.0μm,更优选0.05μm至0.4μm。通过将基于体积分布的50%粒径(D50)调节至上述范围,容易获得适合于调色剂颗粒的体积平均粒径为3μm至10μm的调色剂颗粒。
动态光散射型粒度分布分析仪NANOTRAC UPA-EX150(由Nikkiso Co.,Ltd.制造)用于测量基于体积分布的50%粒径(D50)。
<着色剂细颗粒分散液>
根据需要使用的着色剂细颗粒分散液可以通过以下列出的已知方法制备,但不限于这些方法。
着色剂细颗粒分散液可以通过使用混合器如已知的搅拌器、乳化器和分散器将着色剂、水性介质和分散剂混合来制备。在此使用的分散剂可以是已知的分散剂如表面活性剂和聚合物分散剂。
尽管可以在下文描述的洗涤步骤中除去任何表面活性剂和聚合物分散剂,但是从洗涤效率的观点,优选表面活性剂。
表面活性剂的实例包括离子表面活性剂如硫酸酯、磺酸盐、羧酸盐、磷酸酯、皂等;阳离子表面活性剂如胺盐、季铵盐等;和非离子表面活性剂如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加成物、多元醇等。
这些之中,优选非离子表面活性剂和离子表面活性剂。此外,非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂可以一起使用。表面活性剂可以单独或以其两种或多种组合形式使用。水性介质中的表面活性剂的浓度优选为0.5质量%至5质量%。
着色剂细颗粒分散液中的着色剂细颗粒的量没有特别限制,但是相对于着色剂细颗粒分散液的总质量,其优选为1质量%至30质量%。
另外,从着色剂在最终得到的调色剂中的分散性的观点,着色剂细颗粒分散水溶液中的着色剂细颗粒的分散粒径优选使基于体积分布的50%粒径(D50)为0.5μm以下。此外,为了同样的理由,优选基于体积分布的90%粒径(D90)为2μm以下。水性介质中分散的着色剂颗粒的分散粒径通过动态光散射型粒径分布分析仪(NANOTRAC UPA-EX150:NikkisoCo.,Ltd.制造)来测量。
用于分散水性介质中的着色剂的已知混合器如搅拌器、乳化器和分散器包括超声均化器、喷射磨机、压力均化器、胶体磨、球磨机、砂磨机和油漆搅拌器。这些可以单独或组合使用。
<脱模剂(脂肪族烃化合物)细颗粒分散液>
根据需要可以使用脱模剂细颗粒分散液。脱模剂细颗粒分散液可以通过下述已知的方法制备,但不限于这些方法。
脱模剂细颗粒分散液可以通过将脱模剂添加至包括表面活性剂的水性介质,加热至等于或高于脱模剂的熔点的温度,使用具有强剪切能力的均化器(例如,M TechniqueCo.,Ltd.制造的"CLEARMIX W MOTION")或压力排出型分散器(例如,Gaulin Co.,Ltd.制造的"GAULIN HOMOGENIZER")分散至颗粒形状,然后冷却至低于熔点来制备。
脱模剂分散水溶液中的脱模剂细颗粒分散液的分散粒径优选使基于体积分布的50%粒径(D50)为0.03μm至1.0μm,更优选0.1μm至0.5μm。另外,优选不存在1μm以上的粗颗粒。
当脱模剂细颗粒分散液的分散粒径在上述范围内时,脱模剂可以细微地分散以存在于调色剂中,定影时的渗出效果可以最大化,并且可以得到良好的可分离性。通过分散在水性介质中得到的脱模剂细颗粒分散液的分散粒径可以通过使用动态光散射型粒径分布分析仪(NANOTRAC UPA-EX 150:Nikkiso Co.,Ltd.制造)来测量。
<混合步骤>
在混合步骤中,如果必要,通过将树脂细颗粒分散液与脱模剂细颗粒分散液和着色剂细颗粒分散液的至少一种混合来制备混合液体。混合可以使用已知的混合设备如均化器和混合器进行。
<形成聚集颗粒的步骤(聚集步骤)>
在聚集步骤中,使在混合步骤中制备的混合液体中含有的细颗粒聚集以形成具有目标粒径的聚集物。此时,添加絮凝剂并混合,如果必要,适当地加入加热和机械动力中的至少一种以形成其中细树脂颗粒以及脱模剂细颗粒和着色剂细颗粒中的至少一种(如果必要)聚集的聚集物。
絮凝剂为包括多价金属的金属离子的絮凝剂,所述多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种。
包括多价金属的金属离子的絮凝剂具有高聚集能力,并且可以通过添加少量金属离子来实现该目的。这些絮凝剂可以离子中和树脂细颗粒分散液、脱模剂细颗粒分散液和着色剂细颗粒分散液中所含的离子表面活性剂。结果,粘结剂树脂细颗粒、脱模剂细颗粒和着色剂细颗粒通过盐析和离子交联效果而聚集。此外,包括多价金属的金属离子的絮凝剂可以与聚合物形成交联。结果,可以在整个调色剂颗粒中以网状形成多价金属和调色剂颗粒的极性部分的交联点,同时形成域基质结构。因此,可以表现出优异的电荷保持性而不损害低温定影性,并且可以抑制显影条纹。
包括多价金属的金属离子的絮凝剂可以例举多价金属的金属盐和金属盐的聚合物。具体实例包括二价无机金属盐如氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硫酸镁和氯化锌。其它实例包括三价金属盐如氯化铁(III)、硫酸铁(III)、硫酸铝和氯化铝。另外,可提及无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙,但这些实例不是限制性的。这些可以单独或以其两种或多种组合形式使用。
絮凝剂可以以干粉或通过溶解在水性介质中得到的水溶液的形式添加,但是为了引起均匀聚集,絮凝剂优选以水溶液的形式添加。
此外,优选在等于或低于混合液体中所含树脂的玻璃化转变温度或熔点的温度下进行絮凝剂的添加和混合。通过在这种温度条件下进行混合,聚集相对均匀地进行。絮凝剂混合到混合液体中可以使用已知的混合设备如均化器和混合器来进行。聚集步骤为在水性介质中形成调色剂粒径的聚集物的步骤。聚集步骤中制备的聚集物的体积平均粒径优选为3μm至10μm。体积平均粒径可以通过Coulter方法利用粒径分布分析仪(CoulterMultisizer III:Beckman Coulter,Inc.制造)来测量。
<获得包括调色剂颗粒的分散液的步骤(熔融步骤)>
在熔融步骤中,在与聚集步骤中类似的搅拌下,将聚集停止剂添加到包括在聚集步骤中获得的聚集物的分散液中。聚集停止剂可以例举通过使表面活性剂的酸性极性基团与作为絮凝剂的金属离子之间的离子交联部分离解并与金属离子形成配位键来稳定聚集颗粒的螯合剂。通过添加聚集停止剂,可以将调色剂颗粒的极性部分与多价金属之间的交联点控制到最佳量,从而可以显示出抑制显影条纹的优异效果和优异的电荷保持性,而不损害低温定影性。
在通过聚集停止剂的作用使聚集颗粒在分散液中的分散状态稳定后,通过加热至等于或高于粘结剂树脂的玻璃化转变温度或熔点的温度,使聚集颗粒熔融。
螯合剂没有特别限制,只要其是已知的水溶性螯合剂。具体实例包括羟基羧酸如酒石酸、柠檬酸和葡糖酸,和它们的钠盐;亚氨基二酸(iminodiacid)(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA),和这些酸的钠盐。
螯合剂与聚集颗粒的分散液中存在的絮凝剂的金属离子配位,使得分散液中的环境可以从容易发生聚集的静电不稳定状态变为不太可能发生进一步聚集的静电稳定状态。结果,可以抑制分散液中的聚集颗粒的进一步聚集并稳定聚集颗粒。
螯合剂优选为具有3价以上的化合价的羧酸的有机金属盐,因为即使少量的这种螯合剂也是有效的,并且可以获得具有尖锐粒径分布的调色剂颗粒。
此外,从实现聚集状态的稳定化和洗涤效率两者的观点,相对于100质量份的粘结剂树脂,螯合剂的添加量优选为1质量份至30质量份,更优选为2.5质量份至15质量份。调色剂颗粒的基于体积的50%粒径(D50)优选为3μm至10μm。
<冷却步骤>
如果必要,在冷却步骤中,也可以将包括熔融步骤中得到的调色剂颗粒的分散液的温度降低至低于粘结剂树脂的结晶温度和玻璃化转变温度的至少一种的温度。通过冷却至低于结晶温度和玻璃化转变温度的至少一种的温度,可以防止产生粗颗粒。具体冷却速率可以为0.1℃/min至50℃/min。
<金属除去步骤>
此外,优选调色剂生产方法包括通过向包括调色剂颗粒的分散液中添加相对于金属离子具有螯合能力的螯合化合物来除去金属的金属除去步骤。通过金属除去步骤,可以控制调色剂颗粒横截面中多价金属的浓度分布。具体地,由于可以使调色剂颗粒表面层中的多价金属浓度低于调色剂颗粒内部中的多价金属浓度,因而显示出抑制显影条纹的优异效果和电荷保持性,而不损害低温定影性。
螯合化合物没有特别限制,只要其是已知的水溶性螯合剂,可使用上述的螯合剂。由于水溶性螯合剂的金属除去性能对温度非常敏感,因而金属除去步骤优选在40℃至60℃下、更优选在约50℃下进行。
<洗涤步骤>
如果必要,可以通过在洗涤步骤中重复洗涤和过滤冷却步骤中得到的调色剂颗粒来除去调色剂颗粒中的杂质。具体地,优选使用包括螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)及其Na盐的水溶液洗涤调色剂颗粒,并进一步用纯水洗涤。通过用纯水重复洗涤和过滤多次,可以除去调色剂颗粒中的金属盐和表面活性剂。从生产效率的观点,过滤次数优选为3至20,更优选3至10。
<干燥步骤>
在干燥步骤中,如果必要,干燥上述步骤中得到的调色剂颗粒。
<外部添加步骤>
在外部添加步骤中,如果必要,将无机细颗粒外部添加至干燥步骤中得到的调色剂颗粒。具体地,优选在干燥状态下施加剪切力的同时添加无机细颗粒如二氧化硅或乙烯基树脂、聚酯树脂或有机硅树脂的树脂细颗粒。
将在下文描述调色剂颗粒和原料的各种物理性质的测量方法。
<调色剂颗粒中的金属量的测量方法>
使用多元素同时型ICP发射分光光度计Vista-PRO(由Hitachi High-TechScience Co.,Ltd.制造)测量调色剂颗粒中的金属量。
样品:50mg
溶剂:6mL的硝酸
称量上述材料,并使用微波样品预处理装置ETHOS UP(由Milestone GeneralCo.,Ltd.制造)进行分解处理。
温度:从20℃升高至230℃并在230℃下保持30min。
将分解溶液通过滤纸(5C),转移至50mL容量瓶中,并用超纯水补足至50mL。调色剂颗粒中的多价金属元素(例如Mg、Ca、Al和Zn)和一价金属元素(Na、Li和K)的量可以通过在下述条件下使用多元素同时型ICP发射分光光度计Vista-PRO测量容量瓶中的水溶液来定量。为了定量所述量,使用待定量的元素的标准样品制备校准曲线,并且基于校准曲线进行计算。
条件:RF功率1.20kW,
Ar气体:等离子体流15.0L/min,
辅助流:1.50L/min,
MFC:1.50L/min,
Nevizer流:0.90L/min,
泵送速度:15rpm,
测量重复:3次,
测量时间:1.0s
(测量外部添加包括选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种金属的无机细颗粒的调色剂的情况)
当测量外部添加包括选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种金属的无机细颗粒的调色剂的调色剂颗粒中的金属量时,在将无机细颗粒与调色剂分离之后进行测量,以防止计算除与极性部分形成交联的金属之外的源自无机细颗粒的金属的量。
(从调色剂分离材料的方法)
通过利用调色剂中含有的各种材料在溶剂中的溶解度差异,可以将材料与调色剂分离。
第一次分离:将调色剂在23℃下溶于甲基乙基酮(MEK),并将可溶性物质(不同于聚合物A的无定形树脂)和不溶性物质(聚合物A、脱模剂、着色剂、无机细颗粒等)分离。
第二次分离:将在第一次分离中得到的不溶性物质(聚合物A、脱模剂、着色剂、无机细颗粒等)在100℃下溶于MEK,并将可溶性物质(聚合物A,脱模剂)和不溶性物质(着色剂、无机细颗粒等)分离。
第三次分离:将第二次分离中得到的可溶性物质(聚合物A,脱模剂)在23℃下溶于氯仿,并将可溶性物质(聚合物A)和不溶性物质(脱模剂)分离。
<调色剂颗粒横截面中的金属域直径的测量方法和调色剂颗粒横截面中的多价金属的浓度分布的测量方法>
通过使用扫描电子显微镜S-4800(由Hitachi High-Tech Science Co.,Ltd.制造)和能量散射型X射线分析仪EDAX 204B进行金属绘制测量,测量调色剂颗粒横截面中的金属域直径和调色剂颗粒横截面中的多价金属的浓度分布。以下述方式选择要观察的调色剂颗粒横截面。首先,由调色剂颗粒横截面图像测定调色剂颗粒的横截面面积,并测定面积等于横截面面积的圆的直径(圆当量直径)。仅相对于调色剂的圆当量直径与重均粒径(D4)之差的绝对值在1.0μm以内的调色剂颗粒横截面图像进行观察。
加速电压:20kV
放大倍数:10,000倍
测量在绘制点连续的部分中彼此最远的两个点之间的距离,并将其作为域直径。此外,多价金属的浓度分布可以通过计算从调色剂颗粒表面到调色剂颗粒中心的调色剂颗粒深度方向上相对于从调色剂颗粒表面到0.4μm深度的区域中的树脂组分的金属浓度和相对于距离调色剂颗粒表面比0.4μm更深的区域中的树脂组分的金属浓度来测定。从100个调色剂颗粒计算从调色剂颗粒表面到深度为0.4μm的区域和距离调色剂颗粒表面比0.4μm更深的区域中的金属浓度,并且将100个调色剂颗粒的平均值作为各金属浓度。
作为具体方法,将捕获的图像二值化并使用图像处理软件Image-Pro Plus 5.1J(由Media Cybernetics,Inc.制造)进行计算。首先,提取一部分调色剂颗粒群,并计算一个提取的调色剂颗粒的尺寸。具体地,首先,分离调色剂颗粒群和背景部分以提取待分析的调色剂颗粒群。然后,选择Image-Pro Plus 5.1J中的"MEASUREMENT"-"COUNT/SIZE"。在"COUNT/SIZE"的"BRIGHTNESS RANGE SELECTION"中,亮度范围设定在50至255的范围内,排除作为背景反射的低亮度的碳带部分,并进行调色剂颗粒群的提取。当进行提取时,在"COUNT/SIZE"提取选项中选择4个连接,平滑度设置为5,并且选中"FILL IN HOLES"。通过该操作,位于图像的所有边界(外周)上的调色剂颗粒和与其他调色剂颗粒重叠的调色剂颗粒被排除在计算之外。接着,在"COUNT/SIZE"测量项目中选择"AREA AND FERET'SDIAMETER(AVERAGE)",并且提取要进行图像分析的调色剂颗粒,其区域选择范围最小为100像素,最大为10,000像素。从提取的调色剂颗粒群中选择一个调色剂颗粒,并测定来源于从调色剂颗粒表面到0.4μm深度的区域的部分的尺寸(像素数)js。以类似的方式测定来源于从距表面比0.4μm更深的区域的部分的尺寸(像素数)ji。
接着,测定每个区域中绘制点连续的部分的尺寸(像素数)ms和mi。ms和mi是散射绘制点的总面积。通过使用下述方程式,由所得到的js和ms得到从调色剂颗粒表面到0.4μm深度的区域中的金属浓度s1。
s1=(ms/js)×100
以类似的方式得到从距调色剂颗粒表面比0.4μm更深的区域中的金属浓度s2。
s2=(mi/ji)×100
随后,对提取的调色剂颗粒群的每个调色剂颗粒进行相同的处理,直到所选择的调色剂颗粒的数量达到100。当一个视场中的调色剂颗粒的数量小于100时,对于另一个视野中的调色剂颗粒投影图像重复相同的操作。
<聚合物A中源自各种聚合性单体的单体单元的含量的测量方法>
聚合物A中源自各种聚合性单体的单体单元含量的测量在下列条件下通过1H-NMR进行。
测量装置:FT NMR装置JNM-EX400(由Nippon Denshi Co.,Ltd.制造)
测量频率:400MHz
脉冲状态:5.0μs
频率范围:10500Hz
累积次数:64次
测量温度:30℃
样品:通过将50mg测量样品置于内径为5mm的样品管中,添加氘代氯仿(CDCl3)作为溶剂,并在40℃的恒温器中溶解来制备样品。
由归因于源自第一聚合性单体的单体单元的构成组分的峰,从得到的1H-NMR图中选择独立于归因于源自其它来源的单体单元的构成组分的峰的峰,计算该峰的积分值S1。
同样地,由归因于源自第二聚合性单体的单体单元的构成组分的峰,选择独立于归因于源自其它来源的单体单元的构成组分的峰的峰,计算该峰的积分值S2。
此外,当使用第三聚合性单体时,由归因于源自第三聚合性单体的单体单元的构成组分的峰,选择独立于归因于源自其它来源的单体单元的构成组分的峰的峰,计算该峰的积分值S3。
使用积分值S1、S2和S3,如下测定源自第一聚合性单体的单体单元的含量。在此,n1、n2和n3是每个片段中的目标峰归因于构成组分中的氢原子数。
源自第一聚合性单体的单体单元的含量(mol%)={(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100。
类似地,如下测定源自第二聚合性单体和第三聚合性单体的单体单元的含量。
源自第二聚合性单体的单体单元的含量(mol%)={(S2/n2)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100。
源自第三聚合性单体的单体单元的含量(mol%)={(S3/n3)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100。
当在聚合物A中使用不同于乙烯基的在构成组分中不包括氢原子的聚合性单体时,通过使用13C-NMR将测量原子核设定为13C,以单脉冲模式进行测量,并通过1H-NMR以相同的方式进行计算。
此外,当通过悬浮聚合法制备调色剂时,脱模剂和其它树脂的峰可能重叠并且可能观察不到独立的峰。结果,可能无法计算源自聚合物A中的各种聚合性单体的单体单元的含量。在这种情况下,聚合物A'可以通过相同的悬浮聚合制备而不使用脱模剂或其它树脂,并且可以通过将聚合物A'视为聚合物A来进行分析。
<SP值计算方法>
根据Fedors提出的计算方法,如下测定聚合性单体的SP值和源自聚合性单体的单元的SP值。
对于每种聚合性单体或脱模剂,从"Polym.Eng.Sci.,14(2),147-154(1974)"中描述的表中确定分子结构中的原子或原子团的蒸发能(Dei)(cal/mol)和摩尔体积(Δvi)(cm3/mol),并将(4.184×ΣΔei/ΣΔvi)0.5作为SP值(J/cm3)0.5。
另外,SP11和SP21通过与以上相对于聚合性单体的双键通过聚合裂解的状态下的分子结构的原子或原子团所描述的相同的计算方法来计算。
通过确定每种单体单元的源自构成聚合物A的聚合性单体的单体单元的蒸发能(Δei)和摩尔体积(Δvi),计算具有聚合物A中每种单体单元的摩尔比(j)的产物,并将单体单元的蒸发能之和除以摩尔体积之和,通过下式计算SP13。
SP3={4.184×(Σj×ΣΔei)/(Σj×ΣΔvi)}0.5
<通过GPC的聚合物A和不同于聚合物A的树脂的峰值分子量和重均分子量的测量>
聚合物A和不同于聚合物A的树脂的THF可溶性物质的分子量(Mw)通过凝胶渗透色谱法(GPC)以下列方式测量。
首先,将调色剂在室温下溶于四氢呋喃(THF)24小时。然后,将所得到的溶液通过孔径为0.2μm的耐溶剂膜过滤器"Maishori Disk"(由Tosoh Corporation制造)过滤,得到样品溶液。调节样品溶液,以使溶于THF的组分的浓度为约0.8质量%。通过使用该样品溶液,在下述条件下实施测量。
装置:HLC8120GPC(检测器:RI)(由Tosoh Corporation制造)
柱:7个柱Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807(由Showa DenkoK.K.制造)
洗脱液:四氢呋喃(THF)
流速:1.0mL/min
烘箱温度:40.0℃
样品注射体积:0.10mL
使用利用标准聚苯乙烯树脂(例如,商品名"TSK标准聚苯乙烯F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500,由TosohCorporation制造)制备的分子量校准曲线计算样品的分子量。
<不同于聚合物A的无定形树脂的软化点的测量方法>
通过使用恒定负荷挤出型毛细管流变仪"Flow Characteristic EvaluationDevice FLOW TESTER CFT-500D"(由Shimadzu Corporation制造)根据装置提供的手册测量不同于聚合物A的无定形树脂的软化点。使用该装置,加热并熔化填充在圆筒中的测量样品,同时通过活塞从测量样品的顶部施加恒定载荷,熔化的测量样品从圆筒底部的模头挤出,可以得到表示此时的活塞下降量与温度之间的关系的流动曲线。
在本发明中,将"Flow Characteristic Evaluation Device FLOW TESTER CFT-500D"提供的手册中描述的"1/2方法中的熔融温度"作为软化点。
如下计算1/2方法中的熔融温度。
首先,确定流出结束时的活塞下降量(流出的终点,Smax)与流出开始时的活塞下降量(最小点,Smin)之差的一半(1/2)(这由X表示,X=(Smax-Smin/2)。当活塞下降量是X和Smin的总和时,流动曲线处的温度是1/2方法中的熔融温度。
通过使用压片机(例如,NT-100H,由NPa SYSTEM CO.,LTD.制造),在25℃的环境下将约1.0g树脂在约10MPa下压缩成型约60秒,以得到用于测量的直径约为8mm的圆柱形样品。
根据装置提供的手册进行测量中的具体操作。
CFT-500D的测量条件如下。
试验方式:升温方法
起始温度:50℃
达到温度:200℃
测量间隔:1.0℃
升温速率:4.0℃/min
活塞横截面面积:1.000cm2
试验载荷(活塞载荷):10.0kgf(0.9807MPa)
预热时间:300秒
模孔直径:1.0mm
模具长度:1.0mm
<不同于聚合物A的无定形树脂的玻璃化转变温度(Tg)的测量>
根据ASTM D3418-82,通过使用差示扫描量热计"Q2000"(由TA Instruments制造)测量玻璃化转变温度(Tg)。
铟和锌的熔点用于装置检测单元的温度校正,铟的熔化热用于校正热量。
具体地,通过精确称量3mg样品,将样品置于铝盘中,并使用空铝盘作为参考,在下述条件下进行测量。
升温速率:10℃/min
测量开始温度:30℃
测量结束温度:180℃
在测量中,将温度升至180℃并保持10分钟,然后以10℃/分钟的降温速率将温度降至30℃,然后再次升高温度。在第二次升温过程中,在30℃至100℃的温度范围内获得比热的变化。将此时比热变化前后的基线之间的中点处的线与差热曲线的交点作为玻璃化转变温度(Tg)。
此外,将60℃至90℃的温度范围内的温度-吸热量曲线的最大吸热峰处的温度作为聚合物熔点的熔融峰温度(Tp)。
(从调色剂分离聚合物A和粘结剂树脂)
与上述方法类似,在通过利用在溶剂中溶解度的差异将聚合物A和粘合剂树脂与调色剂分离之后,进行DSC测量。
<聚合物A和不同于聚合物A的无定形树脂的酸值(Av)的测量方法>
酸值是中和1g样品中含有的酸组分如游离脂肪酸、树脂酸等所需的氢氧化钾的毫克数。酸值根据JIS K 0070-1992测量。
(1)试剂
将总计1.0g的酚酞溶解在90mL的乙醇(95体积%)中,并且添加离子交换水以使其100ml,获得酚酞溶液。
将总计7g的特级氢氧化钾溶解在5mL的水中,并添加乙醇(95体积%)以得到1L。将溶液放入耐碱性容器中并让其静置3天,同时避免与二氧化碳气体等接触,随后进行过滤,得到氢氧化钾溶液。将得到的氢氧化钾溶液保存在耐碱性容器中。将总计25mL的0.1mol/L的盐酸放入锥形烧瓶中,向其中添加几滴酚酞溶液,使用氢氧化钾溶液进行滴定,并由中和所需要的氢氧化钾溶液的量来确定氢氧化钾溶液的因子。使用根据JIS K 8001-1998制备的0.1mol/L盐酸。
(2)操作
(A)主要试验
将总计2.0g的粉碎样品精确称量放入200mL的锥形烧瓶中,添加100mL的甲苯/乙醇(2:1)的混合溶液,并进行溶解5小时。然后,添加几滴酚酞溶液作为指示剂,并使用氢氧化钾溶液进行滴定。滴定的终点假定为在指示剂的浅红色持续约30s时。
(B)空白试验
除不使用样品(即,仅使用甲苯/乙醇(2:1)的混合溶液)以外,以与以上描述相同的方式进行滴定。
(3)获得的结果代入下述等式以计算酸值。
A=[(C-B)×f×5.61]/S
在此,A:酸值(mgKOH/g);B:空白试验中氢氧化钾溶液的添加量(mL);C:主要试验中氢氧化钾溶液的添加量(mL);f:氢氧化钾溶液的因子;S:样品的质量(g)。
<调色剂的重均粒径(D4)的测量方法>
以下述方式计算调色剂的重均粒径(D4)。基于孔电阻法且装配有直径为100μm的口管的精密粒径分布测量装置(注册商标,"Coulter Counter Multisizer 3",由BeckmanCoulter,Inc.制造)用作测量装置。所述装置装备的专用软件"Beckman CoulterMultisizer 3Version 3.51"(由Beckman Coulter,Inc.制造)用于设定测量条件和分析测量数据。用25,000个有效测量通道进行测量。
通过将特级氯化钠溶解在离子交换水至浓度约为1质量%制备的溶液,例如由Beckman Coulter,Inc.制造"ISOTON II",可用作用于测量的电解质水溶液。
在测量和分析之前,以下述方式设定专用软件。
在专用软件的"改变标准观察方法(SOM)"界面上,将控制模式的总计数设定为50000颗粒,测量数设定为1,并将使用"标准颗粒10.0μm"(由Beckman Coulter,Inc.制造)得到的值设定为Kd值。通过按压"阈值/噪音水平测量"按钮自动设定阈值和噪音水平。此外,将电流设定为1600μA,增益设定为2,将电解溶液设定为ISOTON II,并选中"测量后口管冲洗"。
在专用软件的"脉冲至粒径的转换设定"界面上,将元件间隔设定为对数粒径,将粒径元件设定为256粒径元件,并将粒径范围设定为2μm至60μm。
以下描述具体测量方法。
(1)将约200ml的电解质水溶液投入Multisizer 3专用的250ml玻璃圆底烧杯中,将烧杯放置在样品台上,并用搅拌棒逆时针方向以24rpm进行搅拌。通过专用软件的"孔冲洗"功能除去口管内的污染物和气泡。
(2)将总计约30ml的电解质水溶液放入100ml的玻璃平底烧杯中。然后,向其中添加约0.3ml用离子交换水以3质量倍稀释的"Contaminon N"(pH为7的用于洗涤精密测量装置的中性洗涤剂的10质量%水溶液,由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂组成,由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)的稀释液作为分散剂。
(3)准备其中安装具有50kHz振荡频率的两个振子以具有180度的相位移的具有120W电力输出的超声波分散器"Ultrasonic Dispersion System Tetora 150"(由NikkakiBios Co.,Ltd.制造)。将总计3.3L的离子交换水放入超声波分散器的水槽中,并将约2mL的CONTAMINON N添加至水槽。
(4)将上述(2)的烧杯设置在超声波分散器的烧杯固定孔中,并运行超声波分散器。然后,调整烧杯的高度位置以使烧杯内的电解质水溶液的液面的共振状态最大化。
(5)在用超声波照射上述(4)的烧杯内的电解质水溶液的状态下,将总计10mg的调色剂颗粒逐渐添加至电解质水溶液,并分散在其中。然后,使超声波分散处理另外持续60秒。在超声波分散期间,将水槽内的水温适当地调节为10℃至40℃。
(6)使用移液管将其中分散有调色剂颗粒的上述(5)的电解质水溶液滴入已设置在样品台中的上述(1)的圆底烧杯中,并将测量浓度调节为约5%。然后,进行测量直到测量颗粒的数量达到50000。
(7)使用装置装备的专用软件分析测量数据,并计算重均粒径(D4)。当将专用软件设定为图/体积%时,"分析/体积统计值(算术平均)"界面上的"平均直径"为重均粒径(D4)。
<调色剂的平均圆形度的测量方法>
使用流动型颗粒图像分析器"FPIA-3000"(由Sysmex Corporation制造),在校准时的测量和分析条件下,测量调色剂的平均圆形度。
流动型颗粒图像分析器"FPIA-3000"(由Sysmex Corporation制造)的测量原理是捕获作为流动颗粒的图像的静止图像并进行图像分析。添加到样品室中的样品通过样品抽吸注射器进料到扁平鞘流动池。进料至扁平鞘流动池的样品被鞘液体夹持在中间,形成扁平流。通过扁平鞘流动池的样品用频闪光(strobe light)以1/60秒的间隔照射,能够使流动颗粒的图像捕获为静止图像。此外,因为流是扁平化的,因而图像以聚焦形式被捕获。颗粒图像用CCD照相机捕获,捕获的图像用512×512像素的图像处理分辨率(每像素0.37μm×0.37μm)进行图像处理,提取各颗粒图像轮廓,并测量颗粒图像的投影面积S、周长L等。
接下来,使用面积S和周长L确定圆当量直径和圆形度。圆当量直径为具有与颗粒图像的投影面积相同的面积的圆的直径,圆形度C确定为通过将由圆当量直径确定的圆的周长除以颗粒投影图像的周长得到的值。圆形度通过下式计算。
圆形度C=2×(π×S)1/2/L
当颗粒图像是圆形的时,圆形度为1.000,随着颗粒图像的圆周上的不均匀程度增加,圆形度呈现更小。在计算各颗粒的圆形度之后,将0.200至1.000的圆形度范围除以800,计算得到的圆形度的算术平均值,并将该值定义为平均圆形度。
以下描述具体测量方法。
首先,将约20mL从中已预先除去固体杂质的离子交换水放入玻璃容器。向其中添加约0.2ml通过用离子交换水约3质量倍稀释"Contaminon N(pH为7的用于洗涤精密测量装置的中性洗涤剂的10质量%水溶液,由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂组成,由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)制备的稀释液作为分散剂。
此外,添加约0.02g测量样品,并使用超声波分散器进行分散处理2分钟,由此得到测量用分散液。此时,将该分散液适当地冷却到10℃至40℃的温度。使用具有50kHz的振荡频率和150W的电输出的桌上型超声波清洗分散器("VS-150"(由Velvo-Clear Co.制造)作为超声波分散器,将预定量的离子交换水放入水槽并将约2mL的CONTAMINON N添加至水槽中。
使用装备有标准物镜(×10)的流动型颗粒图像分析器,使用Particle Sheath"PSE-900A"(由Sysmex Corporation制造)作为鞘液(sheath liquid),用于测量。将根据程序制备的分散液导入流动型颗粒图像分析器,并在HPF测量模式和总计数模式下测量3000个调色剂颗粒。
然后,将颗粒分析时的二值化阈值设为85%,将要分析的粒径设定为1.98μm至39.96μm的圆当量直径,得到调色剂的平均圆形度。
在测量中,在测量开始之前,使用标准胶乳颗粒(例如,Duke Scientific Inc.制造的"Research and Test Particles Latex Microsphere Suspensions 5200A",用离子交换水稀释)进行自动聚焦。然后,优选从测量开始,每2小时进行聚焦。
<聚合物细颗粒、不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒、脂肪族烃化合物细颗粒和着色剂细颗粒的基于体积分布的50%粒径(D50)的测量方法>
动态光散射型粒径分布计NANOTRAC UPA-EX150(由Nikkiso Co.,Ltd.制造)用于测量聚合物细颗粒、不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒、脂肪族烃化合物细颗粒和着色剂细颗粒的基于体积分布的50%粒径(D50)。具体地,根据下述程序进行测量。
为了防止测量样品的聚集,将其中分散有测量样品的分散液导入包括FAMILYFRESH(由Kao Corporation制造)的水溶液中并搅拌。搅拌后,将测量样品注入上述装置中,进行两次测量,并确定平均值。
作为测量条件,测量时间为30秒,样品颗粒折射率为1.49,分散介质为水,分散介质折射率为1.33。
测量测量样品的体积粒径分布,并且将来自测量结果的累积体积分布中的小粒径侧的累积体积为50%的粒径作为各颗粒的基于体积分布的50%粒径(D50)。
<调色剂的复数粘度的测量方法>
使用旋转板型流变仪"ARES"(由TA INSTRUMENTS制造)作为测量装置。
通过使用片成型机在25℃的环境下将调色剂加压成型为直径为25mm和厚度为2.0±0.3mm的圆盘形状而得到的样品用作测量样品。
将样品安装在平行板上,并在15分钟内将温度从室温(25℃)升至110℃以调节样品的形状,然后冷却至粘弹性的测量开始温度。然后,开始测量,测量复数粘度。此时,设定测量样品使得初始法向力变为零。此外,在随后的测量中,可以通过进行如下所述的自动拉伸调节(自动拉伸调节ON)来消除法向力的影响。
在下述条件下进行测量。
(1)使用直径为25mm的平行板。
(2)将频率设定为6.28rad/秒(1.0Hz)。
(3)将施加的应变初始值(应变)设定为1.0%。
(4)在40℃和100℃之间以2.0℃/min的升温速率进行测量。在测量中,使用自动调节模式的下述设定条件。在自动应变调节模式(Auto Strain)下进行测量。
(5)将最大施加应变设定为40.0%。
(6)最大允许扭矩设定为150.0g·cm,最小允许扭矩设定为0.2g·cm。
(7)应变调节设定为当前应变的20.0%。在测量中,使用自动拉伸调节模式(AutoTension)。
(8)自动拉伸方向设定为压缩。
(9)初始静力设定为10.0g,自动拉伸灵敏度设定为40.0g。
(10)作为自动拉伸的操作条件,样品模量为1.0×103Pa以上。
实施例
在下文,将通过实施例具体描述本发明,但这些完全不限制本发明。在下述配制物中,除非另作说明,份以质量计。
<聚合物A1的制备例>
-溶剂:甲苯 100.0份
-单体组合物 100.0份
(假定单体组合物是通过混合以下所示的比例的下述丙烯酸二十二烷基酯、甲基丙烯腈和苯乙烯而得到的)
-丙烯酸二十二烷基酯(第一聚合性单体) 67.0份(28.9mol%)
-甲基丙烯腈(第二聚合性单体) 22.0份(53.8mol%)
-苯乙烯(第三聚合性单体) 11.0份(17.3mol%)
-聚合引发剂:叔丁基过氧化新戊酸酯(由NOF Corporation制造:PERBUTYLPV)0.5份
将上述材料在氮气气氛下投入装备有回流冷凝器、搅拌器、温度计和氮气导入管的反应容器中。将材料在反应容器中加热至70℃,并在200rpm的搅拌下进行聚合反应12小时,得到其中单体组合物的聚合物溶解在甲苯中的溶液。随后,将溶液的温度降至25℃,然后在搅拌下将溶液加入1000.0份甲醇中以沉淀甲醇不溶物。通过过滤分离所得到的甲醇不溶物,进一步用甲醇洗涤,并在40℃下真空干燥24小时,得到聚合物A1。聚合物A1的重均分子量为68,400,熔点为62℃,酸值为0.0mg KOH/g。
通过NMR分析聚合物A1,发现包括28.9mol%的源自丙烯酸二十二烷基酯的单体单元、53.8mol%的源自甲基丙烯腈的单体单元和17.3mol%的源自苯乙烯的单体单元。通过上述方法计算聚合性单体和源自聚合性单体的单元的SP值。
<具有氨基甲酸酯基的单体的制备>
将总计50.0份甲醇投入反应容器。然后,在搅拌下,在40℃下滴加5.0份KARENZMOI[甲基丙烯酸2-异氰酸基乙基酯](Showa Denko KK)。在滴加完成后,在保持40℃的同时进行搅拌2小时。然后,通过用蒸发器除去未反应的甲醇,制备具有氨基甲酸酯基的单体。
<具有脲基的单体的制备>
将总计50.0份二丁胺投入反应容器。然后,在搅拌下,在室温下滴加5.0份KARENZMOI[甲基丙烯酸2-异氰酸基乙基酯](Showa Denko KK)。在滴加完成后,进行搅拌2小时。然后,通过用蒸发器除去未反应的二丁胺,制备具有脲基的单体。
<聚合物A2至A30的制备例>
除如表1所示改变聚合性单体和份数以外,通过以与聚合物A1的制备例中相同的方式实施反应,得到聚合物A2至A30。聚合物A1至A30的物理性质示出在表2至4中。
[表1]
表1至4的缩写如下。
BEA:丙烯酸二十二烷基酯
BMA:甲基丙烯酸二十二烷基酯
SA:丙烯酸硬脂醇酯
MYA:丙烯酸三十烷基酯
OA:丙烯酸二十八烷基酯
HA:丙烯酸十六烷基酯
MN:甲基丙烯腈
AN:丙烯腈
HPMA:甲基丙烯酸2-羟丙基酯
AM:丙烯酰胺
UT:具有氨基甲酸酯基的单体
UR:具有脲基的单体
AA:丙烯酸
VA:醋酸乙烯酯
MA:丙烯酸甲酯
St:苯乙烯
MM:甲基丙烯酸甲酯
[表2]
[表3]
[表4]
<不同于聚合物A的无定形树脂1的制备例>
-溶剂:二甲苯 100.0份
-苯乙烯 95.0份
-丙烯酸正丁酯 5.0份
-聚合引发剂叔丁基过氧化新戊酸酯(由NOF Corporation制造:PERBUTYLPV) 0.5份
将上述材料在氮气气氛下投入装备有回流冷凝器、搅拌器、温度计和氮气导入管的反应容器中。将材料在反应容器中加热至185℃,并在200rpm的搅拌下进行聚合反应10小时。随后,除去溶剂,在40℃下进行真空干燥24小时,得到不同于聚合物A的无定形树脂1。不同于聚合物A的无定形树脂1的重均分子量为3500,软化点为96℃,玻璃化转变温度Tg为58℃,酸值为0.0mgKOH/g。
<聚合物细颗粒1的分散液的制备例>
-甲苯(Wako Pure Chemical Industries) 300份
-聚合物A1 100份
将上述材料称重,混合并在90℃下溶解。
另外,将5.0份十二烷基苯磺酸钠和10.0份月桂酸钠添加到700份离子交换水中,将组分加热并在90℃下溶解。
然后,通过使用超高速搅拌装置T.K.ROBOMIX(由PRIMIX Corporation制造),将甲苯溶液和水溶液混合并在7000rpm下搅拌。然后通过使用高压冲击型分散机NANOMIZER(由Yoshida Kikai Co.,Ltd.制造)在200MPa的压力下乳化该混合物。然后,使用蒸发器除去甲苯,用离子交换水调节浓度,得到聚合物细颗粒1的浓度为20质量%的水性分散液(聚合物细颗粒1的分散液)。
使用动态光散射型粒径分布计NANOTRAC UPA-EX150(由Nikkiso Co.,Ltd.制造)测量聚合物细颗粒1的基于体积分布的50%粒径(D50),结果为0.40μm。
<聚合物细颗粒2至30的分散液的制备例>
除如表5所示改变聚合物A以外,以与聚合物细颗粒1的分散液的制备例相同的方式进行乳化,得到聚合物细颗粒2至30的分散液。聚合物细颗粒1至30的分散液的物理性质示出在表5中。
[表5]
<不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒1的分散液的制备例>
-四氢呋喃(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造) 300份
-不同于聚合物A的无定形树脂1 100份
-阴离子表面活性剂NEOGEN RK(由Daiichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造) 0.5份
将上述材料称重,混合并溶解。
然后,添加20.0份1mol/L氨水,并通过使用超高速搅拌装置T.K.ROBOMIX(由PRIMIX Corporation制造)在4000rpm下搅拌所述组分。然后,以8g/min的速率添加总计700份离子交换水,以沉淀不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒。然后,使用蒸发器除去四氢呋喃,用离子交换水调节浓度,得到不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒1的浓度为20质量%的水性分散液(无定形树脂细颗粒1的分散液)。
不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒1的基于体积分布的50%粒径(D50)为0.13μm。
<脱模剂(脂肪族烃化合物)细颗粒分散液的制备例>
-脂肪族烃化合物HNP-51(由Nippon Seiro Co.,Ltd.制造) 100份
-阴离子表面活性剂NEOGEN RK(由Daiichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造) 5份
-离子交换水 395份
将上述材料称重,投入装备有搅拌器的混合容器中,加热至90℃,循环至CLEARMIXW MOTION(由M Technique Co.,Ltd.制造)并分散处理60分钟。分散处理的条件如下。
-转子外径:3cm
-间隙:0.3mm
-转子转速:19,000r/min
-筛转速:19,000r/min
在分散处理后,在转子转速为1000r/min、筛转速为0r/min和冷却速率为10℃/min的冷却处理条件下进行冷却至40℃,得到脱模剂(脂肪族烃化合物)细颗粒浓度为20质量%的水分散液(脱模剂(脂肪族烃化合物)细颗粒分散液)。
使用动态光散射型粒径分布计NANOTRAC UPA-EX150(由Nikkiso Co.,Ltd.制造)测量脱模剂(脂肪族烃化合物)细颗粒的基于体积分布的50%粒径(D50),结果为0.15μm。
<着色剂细颗粒分散液的制备>
-着色剂 50.0份
(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的青色颜料:颜料蓝15:3)
-阴离子表面活性剂NEOGEN RK(由Daiichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造) 7.5份
-离子交换水 442.5份
将上述材料称重并混合,溶解,使用高压冲击型分散机NANOMIZER(由YoshidaKikai Co.,Ltd.制造)分散约1小时,得到其中分散着色剂且着色剂细颗粒的浓度为10质量%的水性分散液(着色剂-细颗粒分散液)。
使用动态光散射型粒径分布计NANOTRAC UPA-EX150(由Nikkiso Co.,Ltd.制造)测量着色剂细颗粒的基于体积分布的50%粒径(D50),结果为0.20μm。
<调色剂1的制备例>
-聚合物细颗粒1的分散液 500份
-脱模剂(脂肪族烃化合物细颗粒分散液) 50份
-着色剂细颗粒分散液 80份
-离子交换水 160份
将材料投入圆形不锈钢烧瓶中并混合,然后添加10份10%硫酸镁水溶液。随后,通过使用均化器ULTRA-TURRAX T50(由IKA制造)以5000r/min进行分散10分钟。然后,将混合物在加热水浴中加热至58℃,同时使用搅拌叶片并适当调节转速,以搅拌混合物。
使用Coulter Multisizer III适当地确认所形成的聚集颗粒的体积平均粒径,并且当形成体积平均粒径为约6.00μm的聚集颗粒时,添加100份乙二胺四乙酸钠,然后加热至75℃,同时继续搅拌。然后,通过保持在75℃下1小时使聚集颗粒熔融。
然后,进行冷却至50℃,并通过保持3小时促进聚合物的结晶。
此后,通过在保持温度为50℃的同时用5%乙二胺四乙酸钠水溶液洗涤,进行作为除去源自絮凝剂的多价金属离子的步骤。
然后,进行冷却至25℃,过滤并固液分离,然后用离子交换水洗涤。在洗涤后,通过使用真空干燥器干燥,得到重均粒径(D4)为约6.07μm的调色剂颗粒1。
-调色剂颗粒1 100份
-用六甲基二硅氮烷表面处理的大直径的二氧化硅细颗粒(平均粒径130nm) 3份
-用六甲基二硅氮烷表面处理的小直径的二氧化硅细颗粒(平均粒径20nm) 1份
通过用亨舍尔混合器FM-10C(由Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.制造)以30s-1的转速和10分钟的旋转时间混合上述材料,得到调色剂1。调色剂1的组成材料示出在表6中。
调色剂1的重均粒径(D4)为6.1μm,平均圆形度为0.975。调色剂1的物理性质示出在表7中。
[表6]
表6中的缩写如下。
Mg:硫酸镁
Ca:硝酸钙
Zn:氯化锌
Al:硫酸铝
Na:乙二胺四乙酸钠
Li:柠檬酸锂
K:柠檬酸钾
[表7]
*1:表中的"金属域直径"表示多价金属和一价金属的至少一种的域直径。
<调色剂2至32和34至44的制备例>
除如表6中所示改变聚合物细颗粒1的分散液的类型和量、不同于聚合物A的无定形树脂细颗粒1的量、絮凝剂的类型和添加量、去除剂的类型和调色剂1的制备例中的去除剂的添加温度以外,通过进行与调色剂1的制备例相同的操作得到调色剂2至32和34至44。物理性质示出在表7中。
<调色剂33的制备例>
-聚合物A1 100.0份
-脂肪族烃化合物HNP-51(由Nippon Seiro Co.,Ltd.制造) 10.0份
-着色剂 8.0份
(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的青色颜料:颜料蓝15:3)-3,5-水杨酸二叔丁酯铝化合物 0.03份
使用亨舍尔混合器(型号FM-75,由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造)以20s-1的转速和5分钟的旋转时间混合上述材料,然后用设定温度为130℃的双轴捏合机(PCM-30,由Ikegai Co.,Ltd.制造)熔融捏合。
将得到的捏合产物冷却并用锤磨机粗粉碎至1mm以下,得到粗粉碎产物。
将得到的粗粉碎产物用机械粉碎机(T-250,由Turbo Kogyo Co.,Ltd.制造)细粉碎。
此外,使用FACULTY F-300(由Hosokawa Micron Corporation制造)进行分级,得到重均粒径(D4)为约6.07μm的调色剂颗粒33。操作条件是分级转子转速为130s-1,分散转子转速为120s-1。
-调色剂颗粒33 100份
-用六甲基二硅氮烷表面处理的大直径的二氧化硅细颗粒(平均粒径130nm) 3份
-用六甲基二硅氮烷表面处理的小直径的二氧化硅细颗粒(平均粒径20nm) 1份
通过用亨舍尔混合器FM-10C(由Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.制造)以30s-1的转速和10分钟的旋转时间混合上述材料,得到调色剂33。调色剂33的重均粒径(D4)为6.1μm,平均圆形度为0.975。调色剂33的物理性质示出在表7中。
<磁性载体1的制备例>
-数均粒径为0.30μm的磁铁体1(1000/4π(kA/m))的磁场下的磁化强度为65Am2/kg)
-数均粒径为0.50μm的磁铁体2(1000/4π(kA/m))的磁场下的磁化强度为65Am2/kg)
将总计4.0份硅烷化合物(3-(2-氨基乙基氨基丙基)三甲氧基硅烷)添加到100份上述每种材料中,并在100℃或更高的温度下在容器中进行高速混合和搅拌,以处理各种细颗粒。
-酚:10质量%
-甲醛溶液:6质量%
(40质量%甲醛、10质量%甲醇、50质量%水)
-用上述硅烷化合物处理过的磁铁体1:58质量%
-用上述硅烷化合物处理过的磁铁体2:26质量%
将总计100份上述材料、5份28质量%氨水溶液和20份水投入烧瓶中,在搅拌和混合的同时在30分钟内加热至85℃,并保持3小时以引起聚合反应并固化所生成的酚醛树脂。
此后,将固化的酚醛树脂冷却至30℃,进一步添加水,除去上清液,用水洗涤沉淀物,然后空气干燥。随后,将所得到的产物在60℃的温度和减压(5mmHg以下)下干燥,得到磁性物质分散型球形磁性载体1。基于体积的50%粒径(D50)为34.21μm。
<双组分显影剂1的制备例>
使用V型混合器(V-20,由Seishin Enterprise Co.,Ltd.制造)混合总计92.0份磁性载体1和8.0份调色剂1,得到双组分显影剂1。
<双组分显影剂2至44的制备例>
除进行如表8中所示的改变以外,通过实施与双组分显影剂1的制备例中相同的操作得到双组分显影剂2至44。[表8]
双组分显影剂 | 调色剂 | 磁性载体 | |
实施例1 | 1 | 1 | 1 |
实施例2 | 2 | 2 | 1 |
实施例3 | 3 | 3 | 1 |
实施例4 | 4 | 4 | 1 |
实施例5 | 5 | 5 | 1 |
实施例6 | 6 | 6 | 1 |
实施例7 | 7 | 7 | 1 |
实施例8 | 8 | 8 | 1 |
实施例9 | 9 | 9 | 1 |
实施例10 | 10 | 10 | 1 |
实施例11 | 11 | 11 | 1 |
实施例12 | 12 | 12 | 1 |
实施例13 | 13 | 13 | 1 |
实施例14 | 14 | 14 | 1 |
实施例15 | 15 | 15 | 1 |
实施例16 | 16 | 16 | 1 |
实施例17 | 17 | 17 | 1 |
实施例18 | 18 | 18 | 1 |
实施例19 | 19 | 19 | 1 |
实施例20 | 20 | 20 | 1 |
实施例21 | 21 | 21 | 1 |
实施例22 | 22 | 22 | 1 |
实施例23 | 23 | 23 | 1 |
实施例24 | 24 | 24 | 1 |
实施例25 | 25 | 25 | 1 |
实施例26 | 26 | 26 | 1 |
实施例27 | 27 | 27 | 1 |
实施例28 | 28 | 28 | 1 |
实施例29 | 29 | 29 | 1 |
实施例30 | 30 | 30 | 1 |
实施例31 | 31 | 31 | 1 |
实施例32 | 32 | 32 | 1 |
实施例33 | 33 | 33 | 1 |
实施例34 | 41 | 41 | 1 |
比较例1 | 34 | 34 | 1 |
比较例2 | 35 | 35 | 1 |
比较例3 | 36 | 36 | 1 |
比较例4 | 37 | 37 | 1 |
比较例5 | 38 | 38 | 1 |
比较例6 | 39 | 39 | 1 |
比较例7 | 40 | 40 | 1 |
比较例8 | 42 | 42 | 1 |
比较例9 | 43 | 43 | 1 |
比较例10 | 44 | 44 | 1 |
<实施例1>
使用以上描述的双组分显影剂1进行评价。
将经改造的由Canon Inc.制造的用于数字商业打印的打印机imageRUNNERADVANCE C5560用作图像形成装置,并将双组分显影剂1放入青色位置的显影装置中。该装置的改造包括能够自由设定显影剂承载构件的定影温度、处理速度、DC电压VDC、静电潜像承载构件的充电电压VD和激光功率的改变。在图像输出评价中,输出所需图像比的FFh图像(实心图像),调节VDC、VD和激光功率,以便在纸上的FFh图像上得到所需的调色剂载荷量,并进行下述评价。
FFh是通过256灰度的十六进制表示得到的值,00h是256灰度的第一灰度(白色区域),FFh是256灰度的256灰度(实心部分)。
评价是基于下述评价方法,结果示出在表9中。
[显影性能]
纸:CS-680(68.0g/m2)
(由Canon Marketing Japan Co.,Ltd.销售)
纸上的调色剂载荷量:0.35mg/cm2(FFh图像)
(通过显影剂承载构件的DC电压VDC、静电潜像承载构件的充电电压VD和激光功率调节)
评价图像:在A4纸的整个表面上具有5%的图像比的格线图
试验环境:高温和高湿环境(温度30℃/湿度80%RH(在下文H/H))
处理速度:377mm/sec
输出总计100,000个打印评价图像,并评价显影性能。当出现显影条纹时,纸张上会出现纵向条纹状污点。使用状态的视觉评价作为显影性能的评价指标。在评价为A至D的情况下,确定获得了本发明的效果。
A:在纸上没有纵条纹
B:在纸上1或2个纵条纹
C:在纸上3或4个纵条纹
D:在纸上5或6个纵条纹
E:在纸上7个以上纵条纹
[低温定影性]
纸:GFC-081(81.0g/m2)
(由Canon Marketing Japan Co.,Ltd.销售)
纸上的调色剂载荷量:0.50mg/cm2
(通过显影剂承载构件的DC电压VDC、静电潜像承载构件的充电电压VD和激光功率调节)
评价图像:位于A4纸中心的2cm×5cm图像
试验环境:低温和低湿环境:温度15℃/湿度10%RH(在下文"L/L")
定影温度:150℃
处理速度:377mm/sec
输出评价图像以评价低温定影性。图像浓度降低率的值用作低温定影性的评价指标。
首先,通过使用X-Rite彩色反射密度计(500系列:由X-Rite Co.,Ltd.制造)测量中心的图像浓度来确定图像浓度降低率。接下来,将4.9kPa(50g/cm2)的载荷施加到已经测量图像浓度的部分,用Silbon纸摩擦定影图像(五次往复),并再次测量图像浓度。
然后,使用下述方程式计算摩擦前后的图像浓度的降低率。根据下述评价标准,评价得到的图像浓度降低率。在评价为A至D的情况下,确定获得了本发明的效果。
图像浓度降低率=[(摩擦前的图像浓度)-(摩擦后的图像浓度)]/(摩擦前的图像浓度)×100
(评价标准)
A:图像浓度降低率小于3%
B:图像浓度降低率为3%以上且小于5%
C:图像浓度降低率为5%以上且小于8%
D:图像浓度降低率为8%以上且小于13%
E:图像浓度降低率为13%以上
[高温和高湿环境下的电荷保留率]
纸:GFC-081(81.0g/m2)(Canon Marketing Japan Co.,Ltd.)
纸上的调色剂载荷量:0.35mg/cm2
(通过显影剂承载构件的DC电压VDC、静电潜像承载构件的充电电压VD和激光功率调节)
评价图像:位于A4纸中心的2cm×5cm图像
定影试验环境:高温和高湿环境:温度30℃/湿度80%RH(在下文"H/H")
处理速度:377mm/sec
使用金属圆柱管和圆柱形过滤器吸入和收集静电潜像承载构件上的调色剂,以计算调色剂的摩擦带电量。具体地,通过法拉第笼测量静电潜像承载构件上的调色剂的摩擦带电量。
法拉第笼是其中内筒和外筒彼此绝缘的同轴双筒。在带有电荷量Q的带电体***该内筒的情况下,好像由于静电感应而存在带电量Q的金属圆筒。通过静电计(KEITHLEY6517A,由Keithley Instruments Co.,Ltd.制造)测量感应电荷量,并将电荷量Q(mC)除以内筒中的调色剂量M(kg)得到的比率(Q/M)作为调色剂的摩擦带电量。
调色剂的摩擦带电量(mC/kg)=Q/M
首先,在静电潜像承载构件上形成评价图像,在图像转印到中间转印构件之前停止静电潜像承载构件的旋转,用金属圆柱管和圆柱形过滤器吸入并收集静电潜像承载构件上的调色剂,并测量[初始Q/M]。
随后,使显影装置在H/H环境中的评价机器中放置2周,然后进行与储存前相同的操作,并测量储存后静电潜像承载构件上每单位质量的电荷量Q/M(mC/kg)。将静电潜像承载构件上的每单位质量的初始Q/M取为100%,并基于下述标准计算和确定储存后的静电潜像承载构件上的每单位质量的Q/M的保留率([储存后的Q/M]/[初始Q/M]×100)。在评价为A至D的情况下,确定获得了本发明的效果。
(评价标准)
A:保留率为95%以上
B:保留率为90%以上且小于95%
C:保留率为85%以上且小于90%
D:保留率为80%以上且小于85%
E:保留率小于80%
<实施例2至34和比较例1至10>
除使用双组分显影剂2至44以外,以与实施例1相同的方式进行评价。评价结果示出在表9中。
[表9]
虽然已参考示例性实施方式描述了本发明,但应理解本发明不限于公开的示例性实施方式。所述权利要求的范围应符合最宽泛的解释以涵盖全部此类变更及等同的结构和功能。
Claims (19)
1.一种调色剂,其包括包含粘结剂树脂的调色剂颗粒,其特征在于,
所述粘结剂树脂包括聚合物A,
所述聚合物A含有
源自第一聚合性单体的第一单体单元,和
源自不同于所述第一聚合性单体的第二聚合性单体的第二单体单元;
所述第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种单体;
基于所述聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,所述聚合物A中所述第一单体单元的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于所述聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,所述聚合物A中所述第二单体单元的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在所述第一单体单元的SP值由SP11(J/cm3)0.5表示和所述第二单体单元的SP值由SP21(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(1)和(2);
所述聚合物A包括多价金属;
所述多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种金属;和
所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm,
3.00≤(SP21-SP11)≤25.00 (1),和
21.00≤SP21 (2)。
2.根据权利要求1所述的调色剂,其中基于所述聚合物A中全部单体单元的总摩尔数,所述聚合物A中所述第二单体单元的含量为40.0mol%至95.0mol%。
3.根据权利要求1或2所述的调色剂,其中所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量和所述聚合物A中所述第二单体单元的含量满足下式(3),
(所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量)/(所述聚合物A中所述第二单体单元的含量)≥0.5(ppm/mol%) (3)。
4.一种调色剂,其包括包含粘结剂树脂的调色剂颗粒,其特征在于,
所述粘结剂树脂包括聚合物A,
所述聚合物A为包括下述的组合物的聚合物:
第一聚合性单体,和
不同于所述第一聚合性单体的第二聚合性单体;
所述第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种单体;
基于所述组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,所述组合物中所述第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于所述组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,所述组合物中所述第二聚合性单体的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在所述第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和所述第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(4)和(5);
所述聚合物A包括多价金属;
所述多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种金属;和
所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm,
0.60≤(SP22-SP12)≤15.00 (4),和
18.30≤SP22 (5)。
5.根据权利要求4所述的调色剂,其中基于所述组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,所述组合物中所述第二聚合性单体的含量为40.0mol%至95.0mol%。
6.根据权利要求4或5所述的调色剂,其中所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量和所述组合物中所述第二聚合性单体的含量满足下式(6),
(所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量)/(所述组合物中所述第二聚合性单体的含量)≥0.5(ppm/mol%) (6)。
7.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中所述第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的直链烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种单体。
8.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中所述第二聚合性单体为选自由下式(A)和(B)表示的化合物组成的组的至少一种单体:
在式(A)中,X表示单键或具有1至6个碳原子的亚烷基,
R1为
腈基即-C≡N,
酰氨基即-C(=O)NHR10,其中R10为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基,
羟基,
-COOR11,其中R11为具有1至6个碳原子的烷基或具有1至6个碳原子的羟烷基,
氨基甲酸酯基即-NHCOOR12,其中R12为具有1至4个碳原子的烷基,
脲基即-NH-C(=O)-N(R13)2,其中R13独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基,
-COO(CH2)2NHCOOR14,其中R14为具有1至4个碳原子的烷基,或
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2,其中R15独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基,和
R3表示氢原子或甲基;
在式(B)中,R2为具有1至4个碳原子的烷基,和R3表示氢原子或甲基。
9.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中所述粘结剂树脂中的所述聚合物A的量为50.0质量%以上。
10.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中
所述聚合物A包括一价金属,和
所述一价金属为选自由Na、Li和K组成的组的至少一种金属。
11.根据权利要求10所述的调色剂,其中基于所述多价金属的量和所述一价金属的量的总数,所述一价金属的量为50质量%至90质量%。
12.根据权利要求10所述的调色剂,其中所述调色剂颗粒的横截面中的所述多价金属和所述一价金属的至少一者的域直径为10nm至50nm。
13.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中
65℃下的复数弹性模量为1.0×107Pa至5.0×107Pa,且85℃下的复数弹性模量为1.0×105Pa以下。
14.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中在所述多价金属在所述调色剂颗粒的横截面中的浓度分布中,从所述调色剂颗粒的表面到0.4μm深度的区域中的所述多价金属浓度低于比距离所述调色剂颗粒的表面0.4μm更深的区域中的所述多价金属浓度。
15.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中所述聚合物A为乙烯基聚合物。
16.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中所述第二聚合性单体为选自由下式(A)和(B)表示的化合物组成的组的至少一种单体:
在式(A)中,X表示单键或具有1至6个碳原子的亚烷基,
R1为
腈基即-C≡N,
酰氨基即-C(=O)NHR10,其中R10为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基,
羟基,
-COOR11,其中R11为具有1至6个碳原子的烷基或具有1至6个碳原子的羟烷基,
脲基即-NH-C(=O)-N(R13)2,其中R13独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基,
-COO(CH2)2NHCOOR14,其中R14为具有1至4个碳原子的烷基,或
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2,其中R15独立地表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基,和
R3表示氢原子或甲基;
在式(B)中,R2表示具有1至4个碳原子的烷基,和R3表示氢原子或甲基。
17.根据权利要求1、2、4或5所述的调色剂,其中
所述聚合物A具有源自第三聚合性单体的第三单体单元,所述第三聚合性单体不同于第一聚合性单体和第二聚合性单体;和
所述第三聚合性单体为选自由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯组成的组的至少一种单体。
18.一种调色剂的生产方法,其特征在于,其包括:
制备包括粘结剂树脂的树脂细颗粒分散液的步骤;
将絮凝剂添加至所述树脂细颗粒分散液以形成聚集颗粒的步骤;和
加热并融合所述聚集颗粒以得到包括调色剂颗粒的分散液的步骤,其中
所述粘结剂树脂包括聚合物A,
所述聚合物A为包括下述的组合物的聚合物:
第一聚合性单体,和
不同于所述第一聚合性单体的第二聚合性单体;
所述第一聚合性单体为选自由具有含有18至36个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯组成的组的至少一种单体;
基于所述组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,所述组合物中所述第一聚合性单体的含量为5.0mol%至60.0mol%;
基于所述组合物中全部聚合性单体的总摩尔数,所述组合物中所述第二聚合性单体的含量为20.0mol%至95.0mol%;
在所述第一聚合性单体的SP值由SP12(J/cm3)0.5表示和所述第二聚合性单体的SP值由SP22(J/cm3)0.5表示的情况下,满足下式(4)和(5);
所述絮凝剂包括多价金属;
所述多价金属为选自由Mg、Ca、Al和Zn组成的组的至少一种金属;和
所述调色剂颗粒中所述多价金属的含量以质量计为25ppm至500ppm,
0.60≤(SP22-SP12)≤15.00 (4),和
18.30≤SP22 (5)。
19.根据权利要求18所述的方法,其进一步包括将相对于金属离子具有螯合能力的螯合化合物添加至包括所述调色剂颗粒的分散液中的步骤。
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