EP2121695A1 - Diketopyrrolopyrrol-mischkristalle mit hoher transparenz - Google Patents

Diketopyrrolopyrrol-mischkristalle mit hoher transparenz

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Publication number
EP2121695A1
EP2121695A1 EP08707072A EP08707072A EP2121695A1 EP 2121695 A1 EP2121695 A1 EP 2121695A1 EP 08707072 A EP08707072 A EP 08707072A EP 08707072 A EP08707072 A EP 08707072A EP 2121695 A1 EP2121695 A1 EP 2121695A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mol
pigment
mixed crystal
chlorobenzonitrile
crystal according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08707072A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Ganschow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clariant Finance BVI Ltd
Original Assignee
Clariant Finance BVI Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Clariant Finance BVI Ltd filed Critical Clariant Finance BVI Ltd
Publication of EP2121695A1 publication Critical patent/EP2121695A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
    • C09B57/004—Diketopyrrolopyrrole dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0033—Blends of pigments; Mixtured crystals; Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0033—Blends of pigments; Mixtured crystals; Solid solutions
    • C09B67/0034—Mixtures of two or more pigments or dyes of the same type
    • C09B67/0039—Mixtures of diketopyrrolopyrroles

Definitions

  • the present invention relates to a pigment composition of compounds of formula (I), (II) and (III) having a novel crystal modification, their preparation and the use of this new product as a pigment.
  • EP-A-0 181 290 discloses pigment compositions of diketopyrrolopyrroles (DPPs) which can be prepared by mixed synthesis from two different nitriles A and B from succinic diesters, the molar proportions of the nitriles disclosed in the examples being in the range from 88 to 99.9 mol. % A to 12 to 0.1 mol% B lie.
  • DPPs diketopyrrolopyrroles
  • EP-A-0 962499 discloses a pigment composition prepared by mixed synthesis of 50 mol% of 3-chloro and 50 mol% of 4-chlorobenzonitrile with succinic diesters in the presence of a crystal growth inhibitor.
  • Example 1e discloses a pigment composition prepared by mixed synthesis of 70 mol% of 3-chloro and 30 mol% of 4-chlorobenzonitrile and acid precipitation of the pigment alkali salt.
  • the object was to provide a diketopyrrolopyrrole pigment composition with an orange to red color, which has both a high transparency and fineness of the pigment crystals, as well as a high hue purity and brilliance.
  • the present invention relates to a mixed crystal of compounds of the formula (I), (II) and (III),
  • X chlorine, methyl or nitrile, wherein the molar proportions of the 3-chloro and 4 X-benzonitriles in the sum of 100 mol%.
  • X is chlorine.
  • mixed crystals also include "solid
  • the properties of the mixed crystals differ both from the properties of the individual components, as well as the properties of the physical mixtures of binzelkomponenten.
  • the X-ray powder diagrams of the mixed crystals differ from those of the corresponding physical mixtures and from the sum of the powder diagrams of the individual compounds.
  • the new mixed-crystal modification is characterized by a different X-ray diffraction pattern from the previously known modifications obtained from mixed syntheses of 3- and 4-X-benzonitriles, namely by a characteristic line at 18.5 (Cu-K ⁇ radiation, 2 theta). Values in degrees, measuring accuracy +/- 0.2 °).
  • the mixed crystals of the invention can be obtained in a fineness corresponding to a BET surface area of 90 to 150 m 2 / g, preferably 92 to 130 m 2 / g.
  • the present invention also provides a process for the preparation of the mixed crystals according to the invention by reacting succinic diesters with 3-chloro- and 4-X-benzonitrile in the above proportions, in an organic solvent, in the presence of a strong base and at elevated temperature to form one
  • Pigmentalkalisalzes subsequent hydrolysis of the pigment alkali metal salt in water and / or alcohol and optionally subsequent Lentelfelfishish.
  • the total concentration of the nitriles in the organic solvent is suitably 0.5 to 5 mol / l.
  • the molar ratio of the strong base to the succinic diester is suitably 0.1 to 10 moles of base to 1 mole of succinic diester.
  • the reaction temperature for the formation of the pigment alkali salt is expediently 60 to 140 ° C., preferably 80 to 120 ° C.
  • the succinic diesters to be used may be dialkyl, diaryl or monoalkylmonoaryl esters, it also being possible for the succinic acid dialkyl esters and diaryl esters to be asymmetrical. Preference is given to using symmetrical succinic diesters, in particular symmetrical succinic acid dialkyl esters. Lies a
  • Succinic acid diaryl esters or monoaryl monoalkyl esters aryl in particular denotes unsubstituted or by 1, 2 or 3 substituents from the group halogen, such as chlorine, C 1 -C 6 -alkyl, such as methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl or tert-butyl.
  • Aryl is preferably unsubstituted phenyl.
  • alkyl may be unbranched, branched or cyclic, preferably branched, and preferably 1 to 18, in particular 1 to 12, especially 1 to 8 and particularly preferably 1 to 5 C-atoms contain.
  • Alkyl is preferably sec- or tert-alkyl, for example isopropyl, sec-butyl, tert-butyl, tert-amyl, cyclohexyl, heptyl, 2,2-dimethylhexyl, octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl or octadecyl ,
  • succinic diesters are dimethyl succinate, diethyl ester, dipropyl ester, dibutyl ester, dipentyl ester, dihexyl ester, -diheptyl esters, dioctyl esters, diisopropyl esters, di-sec-butyl esters, di-tert-butyl esters, di-tert-amyl esters, di- [1,1-dimethylbutyl] esters, di- [ 1, 1, 3,3-tetramethylbutyl] ester, di- [1, 1-dimethylpentyl] ester, di- [1-methyl-1-ethyl-butyl] ester, di- [1, 1 diethylpropyl] ester, diphenyl ester, di- [4-methylphenyl] ester, di- [2-methylphenyl] ester, di- [4-chlorophenyl] ester, di- [2,4- dichlorophen
  • symmetrical succinic acid dialkyl esters are used, wherein alkyl is branched and contains 3 to 5 carbon atoms.
  • the reaction of the succinic diester with the nitrile is carried out in an organic solvent.
  • Suitable solvents are, for example, primary, secondary or tertiary alcohols having 1 to 10 C atoms, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, pentanols, such as n-pentanol or 2-methyl-2-butanol, hexanols such as 2-methyl-2-pentanol or 3-methyl-3-pentanol, 2-methyl-2-hexanol, 3-ethyl-3-pentanol, octanols such as 2,4 , 4-trimethyl-2-pentanol, cyclohexanol, or glycol
  • Diethylene glycol monoethyl ether, butylglycols or methoxybutanol, dipolar aprotic solvents for example acid amides such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or N-methylpyrrolidone, urea derivatives such as tetramethylurea, aliphatic or aromatic hydrocarbons such as cyclohexane or benzene or by alkyl, alkoxy, nitro or halogen substituted benzene such as toluene, xylene, ethylbenzene, anisole, nitrobenzene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene or 1, 2,4-trichlorobenzene, aromatic N-heterocycles such as pyridine, picoline or quinoline, and hexamethylphosphoric triamide, 1, 3-dimethyl-2 -imidazolidinone, dimethyl sulfoxide or sulfolane.
  • Suitable strong bases are, in particular, the alkali metals themselves, such as lithium, Sodium or potassium, or alkali metal amides, such as lithium, sodium or potassium amide, or alkali metal hydrides, such as lithium, sodium or potassium hydride, or alkaline earth or alkali metal alkoxides, in particular of primary, secondary or tertiary aliphatic alcohols having 1 to 10 C
  • Suitable strong bases are, in particular, the alkali metals themselves, such as lithium, Sodium or potassium, or alkali metal amides, such as lithium, sodium or potassium amide, or alkali metal hydrides, such as lithium, sodium or potassium hydride, or alkaline earth or alkali metal alkoxides, in particular of primary, secondary or tertiary aliphatic alcohols having 1 to 10 C
  • alkali metal alkoxides alkali particularly meaning sodium or potassium
  • the alkoxide preferably being derived from a secondary or tertiary alcohol.
  • Particularly preferred strong bases are therefore, for example, sodium or potassium isopropylate, sec-butoxide, tert-butylate and tert-amylate.
  • the alkali metal alkoxides can also be prepared in situ by reacting the corresponding alcohol with the alkali metal, alkali metal hydride or alkali metal amide.
  • Hydrolysis of the pigment alkali salt may be carried out using water or one or more organic, protic solvents as hydrolysis agent.
  • Protic solvents are e.g. Alcohols, preferably having 1 to 4 carbon atoms, such as methanol or ethanol, into consideration. It is also possible to use water and alcohol in any combination.
  • the hydrolysis can also be carried out in the presence of organic aprotic solvents.
  • the hydrolysis can be carried out directly by adding a hydrolysis agent to the reaction suspension, or indirectly, by adding the reaction suspension to the hydrolysis agent.
  • the hydrolysis agents water and organic protic solvent can be added and / or presented in any order and also as mixtures. A simultaneous addition of individual components to a template is possible. It may be advantageous to use a buffer during hydrolysis, such as a phosphate, acetate, citric acid or triethanolamine buffer.
  • the temperature in hydrolysis may be from -20 0 C to 200 0 C, preferably from -5 to 180 0 C, in particular 0 to 160 0 C, if appropriate, the hydrolysis takes place under pressure.
  • Reaction suspension and hydrolysis agents may also have different temperatures.
  • the hydrolysis can also be done by means of water vapor.
  • the total amount of hydrolysis agent is expediently an at least stoichiometric amount based on base.
  • water and / or an organic, protic solvent can be used between 0.5 and 50 parts by weight per 1 part of the resulting pigment.
  • the mixed crystals according to the invention can subsequently also be finished without the crystal modification changing.
  • the fine particles can grow again, so that depending on the desired application, the finishing conditions are adjusted accordingly.
  • the finishing conditions which lead to more opaque particles are known to the person skilled in the art and are described, for example, in WO 02/085 987.
  • the procedure is preferably such that the pigment suspension obtained in the hydrolysis of the pigment alkali metal salt for 0.1 to 8 hours, in particular 0.5 to 6 hours, to a temperature of 50 to 150 0 C, in particular 80 to 130 0 C, optionally under pressure , is heated.
  • Advantageous may be the presence of surfactants which inhibit crystal growth.
  • pigment dispersants can be added at any point in the process, if these do not affect the advantages of the invention. It is also possible to use mixtures of these additives.
  • the addition of the additives can be done all at once or in several portions.
  • the additives can on be added to any point of the synthesis or the various post-treatments, or after the post-treatments. The most appropriate time must first be determined by preliminary experiments.
  • the mixed crystals of the invention can be used in principle for pigmenting all high molecular weight organic materials of natural or synthetic origin, for example of plastics, resins, paints, especially metallic paints, paints, printing inks, electrophotographic toners and developers, electret materials, color filters and inks, especially ink -Jet inks.
  • High molecular weight organic materials which can be pigmented with the mixed crystals according to the invention are, for example, cellulose compounds, such as, for example, cellulose ethers and esters, such as ethylcellulose, nitrocellulose, cellulose acetates or cellulose butyrates, natural binders, for example fatty acids, fatty oils, resins and the like
  • Conversion products, or synthetic resins such as polycondensates, polyadducts, polymers and copolymers, such as aminoplasts, in particular urea and melamine-formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, phenolic resins and phenolic resins, such as novolaks or resols, urea resins, polyvinyls, such as polyvinyl alcohols, polyvinyl acetals, polyvinyl acetates or polyvinyl ethers,
  • Polycarbonates such as polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene or polypropylene, poly (meth) acrylates and their copolymers, such as polyacrylic or polyacrylnithle, polyamides, polyesters, polyurethanes, coumarone-indene and hydrocarbon resins, epoxy resins, unsaturated resins (polyesters, acrylates) with the different hardening mechanisms, waxes, aldehyde and ketone resins, rubber, rubber and its derivatives and latices, casein, silicones and silicone resins; individually or in mixtures.
  • polyolefins such as polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene or polypropylene
  • poly (meth) acrylates and their copolymers such as polyacrylic or polyacrylnithle, polyamides, polyesters, polyurethanes, coumarone-indene and hydrocarbon resins, epoxy resins, unsaturated resins (polyesters,
  • the mixed crystals according to the invention are usually used in an amount of from 0.01 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 20% by weight.
  • the mixed crystals according to the invention are also suitable as colorants in electrophotographic toners and developers, such as, for example, one- or two-component powder toners (also called one- or two-component developers), magnetic toners, liquid toners, polymerization toners and special toners.
  • Typical toner binders are polymerization, polyaddition and
  • Polycondensation resins such as styrene, styrene acrylate, styrene butadiene, acrylate, polyester, phenolic epoxy resins, polysulfones, polyurethanes, individually or in combination, as well as polyethylene and polypropylene, which may contain other ingredients, such as charge control agents, waxes or flow aids or be modified afterwards with these additions.
  • the mixed crystals according to the invention are as colorants in ink jet
  • Ink-jet inks generally contain a total of 0.5 to 15 wt .-%, preferably 1, 5 to 8 wt .-%, (calculated dry) one or more of the mixed crystals according to the invention.
  • Microemulsion inks are based on organic solvents, water and optionally an additional hydrotropic substance (interface mediator). Microemulsion inks generally contain from 0.5 to 15% by weight, preferably
  • Hot-melt inks are usually based on waxes, fatty acids, fatty alcohols or sulfonamides, which are solid at room temperature and liquid when heated, the preferred melting range between about 60 0 C and 140 0 C is about.
  • hot-melt ink-jet inks consist essentially of 20 to 90% by weight of wax and 1 to 10% by weight of one or more of the mixed crystals according to the invention.
  • 0 to 20 wt .-% of an additional polymer (as a "dye remover"), 0 to 5 wt .-% dispersing aid, 0 to 20 wt .-% viscosity modifier, 0 to 20 wt .-% Piastifizierer, 0 to 10 wt % Of tackiness additive, 0 to 10% by weight of transparency stabilizer (prevents, for example, crystallization of the waxes) and 0 to 2% by weight of antioxidant.
  • the mixed crystals according to the invention are colorants for color filters, both for additive and for subtractive color generation, such as in electro-optical systems such as television screens, liquid crystal displays, charge coupled devices, plasma displays or electroluminescent displays, which in turn can be active (twisted nematic) or passive (supertwisted nematic) ferroelectric displays or light-emitting diodes, as well as colorants for electronic inks ("electronic inks" or "e-inks”) or "electronic paper”("e-paper”) suitable.
  • electro-optical systems such as television screens, liquid crystal displays, charge coupled devices, plasma displays or electroluminescent displays, which in turn can be active (twisted nematic) or passive (supertwisted nematic) ferroelectric displays or light-emitting diodes, as well as colorants for electronic inks ("electronic inks" or "e-inks”) or "electronic paper”("e-paper”) suitable.
  • binders acrylates, acrylic esters, polyimides, polyvinyl alcohols, epoxies, polyesters, melamines, gelatin, caseins
  • a stable paste or a pigmented photoresist also has a high pigment purity Requirement.
  • the pigmented color filters can also through
  • Ink jet printing process or other suitable printing process can be applied.
  • red shades of the mixed crystals according to the invention are particularly well suited for the color filter color set red-green-blue (R 1 G 1 B) - These three colors are present as separate color points next to each other, and result from backlit a full-color image.
  • Typical colorants for the red color point are pyrrolopyrrole, quinacridone and azo pigments, e.g. Cl. Pigment Red 254, Cl. Pigment Red 209, Cl. pigment
  • Color point typically phthalocyanine colorants are used, such.
  • the mixed crystal pigment according to the invention by dry mixing with organic or inorganic masses,
  • Granules, fibers, powders and other pigments to process mixtures are provided.
  • the pigment obtained has a BET surface area of 56 m 2 / g and is characterized in
  • the pigment is prepared according to WO 02/085987 A1, Example 1 e from a mixture of 70 mol% of 3-chlorobenzonitrile and 30 mol% of 4-chlorobenzonitrile.
  • the pigment obtained has a BET surface area of 87 m 2 / g and is characterized in the X-ray powder diagram by the following characteristic lines:
  • Comparative Example 3 (70% 3-chlorobenzonitrile, 30% 4-chlorobenzonitrile, precipitation on water): 21.7 parts of 3-chlorobenzonitrile and 9.3 parts of 4-chlorobenzonitrile are dissolved in 30% sodium amylate (prepared from 9.3 parts of sodium and 143 parts of amyl alcohol) and heated to 100 0 C. 30 parts of diisopropyl succinate are added within two hours. After a further four hours at 100 0 C, the Pigmentalkalisalz suspension is cooled to 80 0 C and added to 60 0 C hot water. The pigment suspension is then heated for conditioning for five hours at 95 0 C, filtered off, washed with methanol and water and dried in a drying oven at 75 0 C. This gives an orange-red pigment.
  • the pigment obtained has a BET surface area of 73 m 2 / g and is characterized in the X-ray powder diagram by the following characteristic lines:
  • Example 1 (mixed crystal of 80 mol% of 3-chlorobenzonitrile, 20 mol% of 4-chlorobenzonitrile):
  • the pigment is prepared analogously to Comparative Example 3, except that 24.8 parts
  • the pigment obtained has a BET surface area of 103 m 2 / g and is much finer in particle size than the pigments from Comparative Examples 1 and 3. It is characterized in the X-ray powder diagram by the following characteristic lines:
  • the pigment is prepared analogously to Comparative Example 3, except that 25.8 parts of 3-chlorobenzonitrile and 5.2 parts of 4-chlorobenzonitrile are used. This gives an orange-red pigment.
  • the pigment obtained has a BET surface area of 98 m 2 / g and is much finer in particle size than the pigments from Comparative Examples 1 and 3. It is characterized in the X-ray powder diagram by the following characteristic lines:
  • Example 3 (mixed crystal of 92 mol% of 3-chlorobenzonitrile, 8 mol% of 4-chlorobenzonitrile):
  • the pigment is prepared analogously to Comparative Example 3, except that 28.4 parts of 3-chlorobenzonitrile and 2.6 parts of 4-chlorobenzonitrile are used. This gives an orange-red pigment.
  • the pigment obtained has a BET surface area of 99 m 2 / g and is much finer in particle size than the pigments from Comparative Examples 1 and 3. It is characterized in the X-ray powder diagram by the following characteristic lines:
  • Example 4 (mixed crystal of 83 mol% of 3-chlorobenzonitrile, 17 mol% of 4-methylbenzonitrile):
  • the pigment is prepared analogously to Comparative Example 3, except that 25.8 parts of 3-chlorobenzonitrile and 5.2 parts of 4-methylbenzonitrile are used. This gives an orange-red pigment.
  • the resulting pigment has a BET surface area of 102 m 2 / g and is much finer in particle size than the pigments of Comparative Examples 1 and 3.
  • the characteristic novel line of the inventive crystal modification at 18.5 ° (+/- 0.2) 2 theta is available.
  • Example 5 (mixed crystal of 83 mol% of 3-chlorobenzonitrile, 17 mol% of terephthalonitrile):
  • the pigment is prepared analogously to Comparative Example 3, except that 25.8 parts of 3-chlorobenzonitrile and 5.2 parts of terephthalonitrile are used. This gives an orange-red pigment.
  • the resulting pigment has a BET surface area of 109 m 2 / g and is much finer in particle size than the pigments of Comparative Examples 1 and 3.
  • Examples 1 to 5 according to the invention are very much finer crystalline than Comparative Examples 1 to 3.
  • the pigments obtained were completely dispersed in a transparent alkyd-melamine stoving lacquer system.
  • a whitening varnish was prepared by mixing 6.0 g of the alkyd-melamine solid paint with 20.0 g of a 30% white paint.
  • the whitening lacquer obtained was applied together with the sample to be compared side by side on a white card and baked after 30 min air drying for 30 min at 140 0 C.
  • the color intensity and its measurement is defined in accordance with DIN EN ISO 787-26.
  • the color strengths, chroma (color purity) and transparency of the pigments prepared in the above examples are given in the table below.
  • Comparative Examples 1, 2 and 3 are much cloudier ( ⁇ C ⁇ -1, 0) than Examples 1 to 3 according to the invention. Comparative Examples 1 and 3 are also much more opaque than Examples 1 to 3 according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pigmentzusammensetzung aus Verbindungen der Formel (I), (II) und (III) mit einer neuen Kristallmodifikation, ihre Herstellung sowie die Verwendung dieses neuen Produkts als Pigment. Fur viele Anwendungen von organischen Pigmenten, wie zum Beispiel der Einfarbung von Metalliclacken oder der Verwendung in Farbfiltern, ist eine sehr hohe Transparenz erforderlich. Zur Herstellung von Farbfiltern werden zum Beispiel besonders feinteilige Pigmente eingesetzt, urn die Partikel-Streuung, die zu einer Herabsetzung des Kontrastverhaitnisses führt, weitgehend auszuschlieβen. Die kommerziell erhaltlichen Handelsprodukte genügen jedoch nicht immer alien Anforderungen der Technik. lnsbesondere bestand ein Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Transparenz und der damit verbundenen Feinteiligkeit der Pigmentkristalle sowie der Farbreinheit (Chroma).

Description

Beschreibung
Diketopyrrolopyrrol-Mischkristalle mit hoher Transparenz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pigmentzusammensetzung aus Verbindungen der Formel (I), (II) und (III) mit einer neuen Kristallmodifikation, ihre Herstellung sowie die Verwendung dieses neuen Produkts als Pigment.
Für viele Anwendungen von organischen Pigmenten, wie zum Beispiel der Einfärbung von Metalliclacken oder der Verwendung in Farbfiltern, ist eine sehr hohe Transparenz erforderlich. Zur Herstellung von Farbfiltern werden zum Beispiel besonders feinteilige Pigmente eingesetzt, um die Partikel-Streuung, die zu einer Herabsetzung des Kontrastverhältnisses führt, weitgehend auszuschließen.
Die kommerziell erhältlichen Handelsprodukte genügen jedoch nicht immer allen Anforderungen der Technik. Insbesondere bestand ein Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Transparenz und der damit verbundenen Feinteiligkeit der Pigmentkristalle sowie der Farbreinheit (Chroma). Aus der EP-A-O 094 911 sind Pigmentzusammensetzungen aus Diketopyrrolopyrrolen (DPPs) bekannt, die durch Mischsynthese aus zwei unterschiedlichen Nitrilen A und B aus Bernsteinsäurediestem hergestellt werden können, wobei 1 Mol Bernsteinsäurediester mit je 1 Mol zweier verschiedener Nitrile umgesetzt werden. Im Beispiel 34 wird die Umsetzung von 1 Mol
Bernsteinsäureester mit 1 Mol 3-Chlorbenzonitril und 1 Mol 4-Chlorbenzonitril beschrieben.
Aus der EP-A-O 181 290 sind Pigmentzusammensetzungen aus Diketopyrrolopyrrolen (DPPs) bekannt, die durch Mischsynthese aus zwei unterschiedlichen Nitrilen A und B aus Bernsteinsäurediestem hergestellt werden können, wobei die Molanteile der in den Beispielen offenbarten Nitrile im Bereich 88 bis 99,9 Mol-% A zu 12 bis 0,1 Mol-% B liegen. Mischsynthesen aus 3-Chlor- und 4-Chlorbenzonitrilen sind nicht spezifisch beschrieben.
Aus der EP-A-O 962499 (Beispiel 42) ist eine Pigmentzusammensetzung bekannt, die durch Mischsynthese aus 50 Mol-% 3-Chlor- und 50 Mol-% 4-Chlorbenzonitril mit Bernsteinsäurediestem in Gegenwart eines Kristallwachstumsinhibitors hergestellt wurde.
Aus der WO 2002/085 987, Beispiel 1e) ist eine Pigmentzusammensetzung bekannt, die durch Mischsynthese aus 70 Mol-% 3-Chlor- und 30 Mol-% 4-Chlorbenzonitril und Säurefällung des Pigmentalkalisalzes hergestellt wurde.
Es bestand die Aufgabe, eine Diketopyrrolopyrrol-Pigmentzusammensetzung mit oranger bis roter Farbe zur Verfügung zu stellen, die sowohl eine hohe Transparenz und Feinteiligkeit der Pigmentkristalle, als auch eine hohe Farbtonreinheit und Brillanz aufweist.
Es wurde gefunden, dass ein Mischkristall mit einem bestimmten
Mengenverhältnis von Bis(4-X-Phenyl)-Diketopyrrolopyrrol (I), (3-Chlor-Phenyl)- (4-X-Phenyl)-Diketopyrrolopyrrol (II) und Bis(3-Chlor-Phenyl)-Diketopyrrolopyrrol (III), sowie dessen Herstellverfahren diese Aufgabe überraschenderweise löst. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischkristall aus Verbindungen der Formel (I), (II) und (III),
erhältlich durch Umsetzung von Bernsteinsäurediestern mit einer Mischung aus 97 bis 80 Mol-% 3-Chlorbenzonitril und 3 bis 20 Mol-% 4-X-Benzonitril, mit X = Chlor, Methyl oder Nitril, wobei die Molanteile der 3-Chlor- und 4-X-Benzonitrile in der Summe 100 Mol-% ergeben. Vorzugsweise hat X die Bedeutung Chlor.
Bevorzugt sind Mischkristalle, erhältlich durch Umsetzung von Bernsteinsäurediestern mit einer Mischung aus 95 bis 83 Mol-% 3-Chlorbenzonitril und 5 bis 17 Mol-% 4-X-Benzonitril, wobei die Molanteile der 3-Chlor- und 4-X-benzonitrile in der Summe 100 Mol-% ergeben.
Überraschend wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Mischkristalle in einer bisher nicht bekannten neuen Mischkristallmodifikation vorliegen.
Unter Mischkristallen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch „feste
Lösungen" oder „solid Solutions" verstanden. Die Eigenschaften der Mischkristalle unterscheiden sich sowohl von den Eigenschaften der Einzelkomponenten, als auch von den Eigenschaften der physikalischen Mischungen der binzelkomponenten. Insbesondere unterscheiden sich die Röntgenpulverdiagramme der Mischkristalle von denen der entsprechenden physikalischen Mischungen und von der Summe der Pulverdiagramme der Einzelverbindungen.
Die neue Mischkristallmodifikation zeichnet sich durch ein von den bisher bekannten, aus Mischsynthesen von 3- und 4-X-Benzonitrilen erhaltenen Modifikationen unterschiedliches Röntgenbeugungsdiagramm aus, und zwar durch eine charakteristische Linie bei 18,5 (Cu-Kα-Strahlung, 2 Theta-Werte in Grad, Meßgenauigkeit +/- 0,2°).
Die erfindungsgemäße Kristallmodifikation ist durch nachstehendes Röntgenpulverdiagramm gekennzeichnet (Cu-Kα-Strahlung, 2 Theta-Werte in Grad, Meßgenauigkeit +/- 0,2°, Intensitäten: vs = sehr stark, s = stark, m = mittel, w = schwach, alle anderen Linien sehr schwach):
2 Theta: relative Intensität:
5,8 S
13,2 S
14,9 W
16,3 W
18,5 m
20,9 W
24,1 m
25,7 S
27,4 S
29,7 m
Die erfindungsgemäßen Mischkristalle können in einer Feinteiligkeit erhalten werden, die einer BET-Oberfläche von 90 bis 150 m2/g, vorzugsweise 92 bis 130 m2/g, entspricht. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischkristalle durch Umsetzung von Bernsteinsäurediestern mit 3-Chlor- und 4-X-Benzonitril in den vorstehend angegebenen Mengenverhältnissen, in einem organischen Lösemittel, in Gegenwart einer starken Base und bei erhöhter Temperatur unter Bildung eines
Pigmentalkalisalzes, anschließender Hydrolyse des Pigmentalkalisalzes in Wasser und/oder Alkohol und gegebenenfalls anschließendem Lösemittelfinish.
Die Gesamtkonzentration der Nitrile im organischen Lösemittel beträgt zweckmäßigerweise 0,5 bis 5 mol/l.
Das molare Verhältnis der starken Base zum Bernsteinsäurediester beträgt zweckmäßigerweise 0,1 bis 10 Mol Base auf 1 Mol Bernsteinsäurediester. Die Reaktionstemperatur für die Bildung des Pigmentalkalisalzes beträgt zweckmäßigerweise 60 bis 140 0C, bevorzugt 80 bis 120 0C.
Bei den zu verwendenden Bernsteinsäurediestern kann es sich um Dialkyl-, Diaryl- oder Monoalkylmonoarylester handeln, wobei auch die Bernsteinsäuredialkylester und -diarylester unsymmetrisch sein können. Bevorzugt werden symmetrische Bernsteinsäurediester, insbesondere symmetrische Bernsteinsäuredialkylester, verwendet. Liegt ein
Bernsteinsäurediarylester oder -monoaryl-monoalkylester vor, so bedeutet Aryl insbesondere unsubstituiertes oder durch 1 , 2 oder 3 Substituenten aus der Gruppe Halogen, wie Chlor, C-i-Cβ-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert.-Butyl oder tert.-Amyl, oder Ci-C6-Alkoxy, wie Methoxy oder Ethoxy, substituiertes Phenyl. Aryl bedeutet bevorzugt unsubstituiertes Phenyl. Handelt es sich um einen Bernsteinsäuredialkylester oder -monoalkyl-monoarylester, so kann Alkyl unverzweigt, verzweigt oder cyclisch sein, bevorzugt verzweigt, und vorzugsweise 1 bis 18, insbesondere 1 bis 12, vor allem 1 bis 8 und besonders bevorzugt 1 bis 5 C-Atome enthalten. Alkyl ist bevorzugt sek.- oder tert.-Alkyl, wie z.B. Isopropyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, tert.-Amyl, Cyclohexyl, Heptyl, 2,2-Dimethylhexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl oder Octadecyl.
Beispiele für Bernsteinsäurediester sind Bemsteinsäure-dimethylester, -diethylester, -dipropylester, -dibutylester, -dipentylester, -dihexylester, -diheptylester, -dioctylester, -diisopropylester, -di-sec.-butylester, -di-tert.-butylester, -di-tert.-amylester, -di-[1 ,1-dimethylbutyl]-ester, -di-[1 ,1 ,3,3-tetramethylbutyl]-ester, -di-[1 ,1-dimethylpentyl]-ester, -di-[1-methyl-1-ethyl-butyl]-ester, -di-[1 ,1-diethylpropyl]-ester, -diphenylester, -di-[4-methylphenyl]-ester, -di-[2-methylphenyl]-ester, -di-[4-chlorphenyl]-ester, -di-[2,4-dichlorphenyl]-ester, -monoethylmonophenylester, -dicyclohexylester. Insbesondere werden symmetrische Bernsteinsäuredialkylester verwendet, worin Alkyl verzweigt ist und 3 bis 5 C-Atome enthält. Die Umsetzung des Bernsteinsäurediesters mit dem Nitril wird in einem organischen Lösemittel durchgeführt. Als Lösemittel eignen sich beispielsweise primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole mit 1 bis 10 C-Atomen, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sek.-Butanol, tert.-Butanol, Pentanole, wie n-Pentanol oder 2-Methyl-2-butanol, Hexanole, wie 2-Methyl-2-pentanol oder 3-Methyl-3-pentanol, 2-Methyl-2-hexanol, 3-Ethyl-3-pentanol, Octanole, wie 2,4,4-Trimethyl-2-pentanol, Cyclohexanol, oder Glykole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Glycerin, oder Polyglykole, wie Polyethylenglykole oder Polypropylenglykole, Ether, wie Methylisobutylether, Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan oder Dioxan, Glykolether, wie Monomethyl- oder Monoethylether des Ethylen- oder Propylenglykols, Diethylenglykol-monomethylether oder
Diethylenglykol-monoethylether, Butylglykole oder Methoxybutanol, dipolar-aprotische Lösemittel, beispielsweise Säureamide wie Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid oder N-Methylpyrrolidon, Harnstoffderivate wie Tetramethylharnstoff, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan oder Benzol oder durch Alkyl, Alkoxy, Nitro oder Halogen substituiertes Benzol, wie Toluol, XyIoIe, Ethylbenzol, Anisol, Nitrobenzol, Chlorbenzol, o-Dichlorbenzol oder 1 ,2,4-Trichlorbenzol, aromatische N-Heterocyclen, wie Pyridin, Picolin oder Chinolin, sowie Hexamethylphosphorsäuretriamid, 1 ,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Dimethylsulfoxid oder Sulfolan.
Die Herstellung des Pigmentalkalisalzes erfolgt in Gegenwart einer starken Base. Geeignete starke Basen sind insbesondere die Alkalimetalle selbst, wie Lithium, Natrium oder Kalium, oder Alkaliamide, wie Lithium-, Natrium- oder Kaliumamid, oder Alkalihydride, wie Lithium-, Natrium- oder Kaliumhydrid, oder Erdalkali- oder Alkalialkoholate, die sich insbesondere von primären, sekundären oder tertiären aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen ableiten, wie z.B. Lithium-, Natrium- oder Kaliummethylat, -ethylat, -n-propylat, -isopropylat, n-butylat, -sek.-butylat, -tert.-butylat, -2-methyl-2-butylat, -2-methyl-2-pentylat, -3-methyl-3-pentylat, -3-ethyl-3-pentylat. Auch Gemische der genannten Basen können verwendet werden. Bevorzugt sind Alkalialkoholate, wobei Alkali insbesondere Natrium oder Kalium bedeutet, und das Alkoholat sich bevorzugt von einem sekundären oder tertiären Alkohol ableitet. Besonders bevorzugte starke Basen sind daher z.B. Natriumoder Kalium-isopropylat, -sek.-butylat, -tert.-butylat und -tert.-amylat. Dabei können die Alkalialkoholate auch in situ hergestellt werden, indem der entsprechende Alkohol mit dem Alkalimetall, Alkalihydrid oder Alkaliamid umsetzt wird.
Zur Hydrolyse des Pigmentalkalisalzes können als Hydrolysemittel Wasser oder ein oder mehrere organische, protische Lösemittel verwendet werden. Als protische Lösemittel kommen z.B. Alkohole, vorzugsweise mit 1 bis 4 C-Atomen, wie Methanol oder Ethanol, in Betracht. Es können auch Wasser und Alkohol in beliebigen Kombinationen verwendet werden. Die Hydrolyse kann auch in Gegenwart von organischen aprotischen Lösemitteln durchgeführt werden. Die Hydrolyse kann direkt durch Zugabe eines Hydrolysemittels zur Reaktionssuspension, oder indirekt, durch Zugabe der Reaktionssuspension zum Hydrolysemittel, geschehen. Die Hydrolysemittel Wasser sowie organisches protisches Lösemittel können in beliebiger Reihenfolge und auch als Mischungen zugegeben und/oder vorgelegt werden. Auch eine gleichzeitige Zugabe einzelner Komponenten zu einer Vorlage ist möglich. Es kann von Vorteil sein, einen Puffer während der Hydrolyse zu verwenden, wie beispielsweise einen Phosphat-, Acetat-, Citronensäure- oder Triethanolamin- Puffer.
Die Temperatur bei der Hydrolyse kann -20 0C bis 200 0C betragen, bevorzugt -5 bis 180 0C, insbesondere 0 bis 160 0C, gegebenenfalls findet die Hydrolyse unter Druck statt. Dabei können Reaktionssuspension und Hydrolysemittel auch unterschiedliche Temperatur haben. Beispielsweise kann die Hydrolyse auch mittels Wasserdampf geschehen.
Die Gesamtmenge an Hydrolysemittel beträgt zweckmäßigerweise eine mindestens stöchiometrische Menge bezogen auf Base. Beispielsweise kann Wasser und/oder ein organisches, protisches Lösemittel zwischen 0,5 und 50 Gew.-Teilen auf 1 Teil des entstandenen Pigments eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Mischkristalle können anschließend auch gefinisht werden, ohne dass sich die Kristallmodifikation ändert. In Abhängigkeit von den Finish-Bedingungen können die feinteiügen Partikel wieder wachsen, so dass je nach gewünschtem Anwendungsgebiet die Finishbedingungen entsprechend anzupassen sind. Die Finishbedingungen, die zu mehr opaken Teilchen führen, sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in der WO 02/085 987 beschrieben.
Finishbedingungen, die die erfindungsgemäß erzielte Feinteiligkeit weitgehend erhalten, sind beispielsweise in der EP-A-O 640 603 beschrieben. Vorzugsweise verfährt man so, dass die bei der Hydrolyse des Pigmentalkalisalzes erhaltene Pigmentsuspension für 0,1 bis 8 Stunden, insbesondere 0,5 bis 6 Stunden, auf eine Temperatur von 50 bis 150 0C, insbesondere 80 bis 130 0C, gegebenenfalls unter Druck, erhitzt wird. Vorteilhaft kann die Gegenwart von oberflächenaktiven Mitteln sein, die das Kristallwachstum inhibieren.
Zur Erleichterung der Mischkristallbildung, zur Stabilisierung der Mischkristalle, zur Inhibierung des Kristallwachstums, zur Verbesserung der coloristischen Eigenschaften und/oder zur Erzielung bestimmter coloristischer Effekte können an beliebigen Stellen des Verfahrens Pigmentdispergatoren, oberflächenaktive Mittel, Entschäumer, Extender oder andere Zuschlagstoffe zugesetzt werden, sofern diese die erfindungsgemäßen Vorteile nicht beeinträchtigen. Es können auch Mischungen dieser Zusatzstoffe verwendet werden. Die Zugabe der Zusatzstoffe kann auf einmal oder in mehreren Portionen erfolgen. Die Zusatzstoffe können an jedem Punkt der Synthese oder der verschiedenen Nachbehandlungen, oder nach den Nachbehandlungen zugegeben werden. Der am besten geeignete Zeitpunkt muss zuvor durch orientierende Versuche ermittelt werden.
Es ist auch möglich, einen oder mehrere der genannten Verfahrensschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen in einem Mikroreaktor durchzuführen, wie z.B. in EP-A-1 257 602 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Mischkristalle lassen sich prinzipiell zum Pigmentieren von allen hochmolekularen organischen Materialien natürlicher oder synthetischer Herkunft einsetzen, beispielsweise von Kunststoffen, Harzen, Lacken, insbesondere Metallic-Lacke, Anstrichfarben, Druckfarben, elektrophotographischen Tonern und Entwicklern, Elektretmaterialien, Farbfiltern sowie von Tinten, insbesondere Ink-Jet-Tinten.
Hochmolekulare organische Materialien, die mit den erfindungsgemäßen Mischkristallen pigmentiert werden können, sind beispielsweise Celluloseverbindungen, wie beispielsweise Celluloseether und -ester, wie Ethylcellulose, Nitrocellulose, Celluloseacetate oder Cellulosebutyrate, natürliche Bindemittel, wie beispielsweise Fettsäuren, fette Öle, Harze und deren
Umwandlungsprodukte, oder Kunstharze, wie Polykondensate, Polyaddukte, Polymerisate und Copolymerisate, wie beispielsweise Aminoplaste, insbesondere Harnstoff- und Melaminformaldehydharze, Alkydharze, Acrylharze, Phenoplaste und Phenolharze, wie Novolake oder Resole, Harnstoffharze, Polyvinyle, wie Polyvinylalkohole, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate oder Polyvinylether,
Polycarbonate, Polyolefine, wie Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylen oder Polypropylen, Poly(meth)acrylate und deren Copolymerisate, wie Polyacrylsäureester oder Polyacrylnithle, Polyamide, Polyester, Polyurethane, Cumaron-Inden- und Kohlenwasserstoffharze, Epoxidharze, ungesättigte Kunstharze (Polyester, Acrylate) mit den unterschiedlichen Härtemechanismen, Wachse, Aldehyd- und Ketonharze, Gummi, Kautschuk und seine Derivate und Latices, Casein, Silikone und Silikonharze; einzeln oder in Mischungen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die erwähnten hochmolekularen organischen Verbindungen als plastische Massen, Schmelzen oder in Form von Spinnlösungen, Dispersionen, Lacken, Anstrichstoffen oder Druckfarben vorliegen. Je nach Verwendungszweck erweist es sich als vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Mischkristalle als Blend oder in Form von Präparationen oder Dispersionen zu benutzen.
Bezogen auf das zu pigmentierende, hochmolekulare organische Material setzt man die erfindungsgemäßen Mischkristalle meist in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, ein.
Die erfindungsgemäßen Mischkristalle sind auch geeignet ais Farbmittel in elektrophotographischen Tonern und Entwicklern, wie beispielsweise Ein- oder Zweikomponentenpulvertonem (auch Ein- oder Zweikomponenten-Entwickler genannt), Magnettoner, Flüssigtoner, Polymerisationstoner sowie Spezialtoner. Typische Tonerbindemittel sind Polymerisations-, Polyadditions- und
Polykondensationsharze, wie Styrol-, Styrolacrylat-, Styrolbutadien-, Acrylat-, Polyester-, Phenol-Epoxidharze, Polysulfone, Polyurethane, einzeln oder in Kombination, sowie Polyethylen und Polypropylen, die noch weitere Inhaltsstoffe, wie Ladungssteuermittel, Wachse oder Fließhilfsmittel, enthalten können oder im nachhinein mit diesen Zusätzen modifiziert werden.
Außerdem sind die erfindungsgemäßen Mischkristalle als Farbmittel in Ink-Jet
Tinten auf wässriger und nichtwässriger Basis sowie in solchen Tinten, die nach dem Hot-melt-Verfahren arbeiten, geeignet. Ink-Jet-Tinten enthalten im Allgemeinen insgesamt 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1 ,5 bis 8 Gew.-%, (trocken gerechnet) einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Mischkristalle.
Mikroemulsionstinten basieren auf organischen Lösemitteln, Wasser und ggf. einer zusätzlichen hydrotropen Substanz (Grenzflächenvermittler). Mikroemulsionstinten enthalten im Allgemeinen 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise
1 ,5 bis 8 Gew.-%, einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Mischkristalle,
5 bis 99 Gew.-% Wasser und 0,5 bis 94,5 Gew.-% organisches Lösungsmittel und/oder hydrotrope Verbindung. "Solvent based" Ink-Jet-Tinten enthalten vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-% einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Mischkristalle, 85 bis 99,5 Gew.-% organisches Lösungsmittel und/oder hydrotrope Verbindungen. Hot-Melt-Tinten basieren meist auf wachsen, Fettsäuren, Fettalkoholen oder Sulfonamiden, die bei Raumtemperatur fest sind und bei Erwärmen flüssig werden, wobei der bevorzugte Schmelzbereich zwischen ca. 60 0C und ca. 140 0C liegt. Hot-Melt Ink-Jet-Tinten bestehen z.B. im Wesentlichen aus 20 bis 90 Gew.-% Wachs und 1 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Mischkristalle. Weiterhin können 0 bis 20 Gew.-% eines zusätzlichen Polymers (als "Farbstofflöser"), 0 bis 5 Gew.-% Dispergierhilfsmittel, 0 bis 20 Gew.-% Viskositätsveränderer, 0 bis 20 Gew.-% Piastifizierer, 0 bis 10 Gew.-% Klebrigkeitszusatz, 0 bis 10 Gew.-% Transparenzstabilisator (verhindert z.B. Kristallisation der Wachse) sowie 0 bis 2 Gew.-% Antioxidans enthalten sein.
Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Mischkristalle als Farbmittel für Farbfilter, sowohl für die additive wie auch für die subtraktive Farberzeugung, wie beispielsweise in elektro-optischen Systemen wie Fernsehbildschirmen, LCD (liquid crystal displays), Charge coupled devices, plasma displays oder electroluminescent displays, die wiederum aktive (twisted nematic) oder passive (supertwisted nematic) ferroelectric displays oder light-emitting diodes sein können, sowie als Farbmittel für elektronische Tinten („electronic inks" bzw. „e-inks") oder „electronic paper" („e-paper") geeignet. Bei der Herstellung von Farbfiltern, sowohl reflektierender wie durchsichtiger Farbfilter, werden Pigmente in Form einer Paste oder als pigmentierte Photoresists in geeigneten Bindemitteln (Acrylate, Acrylester, Polyimide, Polyvinylalkohole, Epoxide, Polyester, Melamine, Gelantine, Caseine) auf die jeweiligen LCD-Bauteilen (z.B. TFT-LCD = Thin Film Transistor Liquid Crystal Displays oder z.B. ((S) TN-LCD = (Super) Twisted Nematic-LCD) aufgebracht. Neben einer hohen Thermostabilität ist für eine stabile Paste bzw. einen pigmentierten Photoresist auch eine hohe Pigmentreinheit Voraussetzung. Darüber hinaus können die pigmentierten Color Filter auch durch
Ink Jet-Druckverfahren oder andere geeignete Druckverfahren aufgebracht werden.
Die Rotfarbtöne der erfindungsgemäßen Mischkristalle sind ganz besonders gut geeignet für den Color Filter Farbset Rot-Grün-Blau (R1G1B)- Diese drei Farben liegen als getrennte Farbpunkte nebeneinander vor, und ergeben von hinten durchleuchtet ein Vollfarbbild.
Typische Farbmittel für den roten Farbpunkt sind Pyrrolopyrrol-, Chinacridon- und Azopigmente, wie z.B. Cl. Pigment Red 254, Cl. Pigment Red 209, Cl. Pigment
Red 175 und C.!. Pigment Orange 38, einzeln oder gemischt. Für den grünen
Farbpunkt werden typischerweise Phthalocyaninfarbmittel eingesetzt, wie z.B.
Cl. Pigment Green 36 und Cl. Pigment Green 7.
Bei Bedarf können den jeweiligen Farbpunkten noch weitere Farben zum Nuancieren zugemischt werden. Für den Rot- und Grünfarbton wird bevorzugt mit
Gelb abgemischt, zum Beispiel mit Cl. Pigment Yellow 138,139,150,151 ,180 und
213.
Schließlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Mischkristall-Pigment durch trockenes Mischen mit organischen oder anorganischen Massen,
Granulaten, Faserstoffen, Pulvern und anderen Pigmenten zu Stoffmischungen zu verarbeiten.
In den folgenden Beispielen bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozente und Teile Gewichtsteile, sofern nicht anders angegeben. Die
Röntgenpulverdiagramme wurden mit Cu-Kα-Strahlung gemessen, 2 Theta-Werte in Grad, Meßgenauigkeit +/- 0,2°, für die Intensitäten bedeuten: vs = sehr stark, s = stark, m = mittel, w = schwach. Vergleichsbeispiel 1 (50 % 3-Chlorbenzonitril, 50 % 4-Chlorbenzonitril):
Es wird eine Pigmentmischung gemäß EP-A-O 094 911 , Beispiel 34 aus einer
Mischung von 50 Mol-% 3-Chlorbenzonitril und 50 Mol-% 4-Chlorbenzonitril hergestellt.
Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 56 m2/g und zeichnet sich im
Röntgenpulverdiagramm durch folgende charakteristische Linien aus:
2 Theta: relative Intensität:
5,8 S
11 ,8 W
13,1 m
14,4 S
17,6 m
20,9 W
22,1 W
24,1 m
24,5 m
26,9 S
28,9 m
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/-0,2) 2 Theta ist nicht zu sehen.
Vergleichsbeispiel 2 (70% 3-Chlorbenzonitril, 30% 4-Chlorbenzonitril, Säurefällung) :
Das Pigment wird gemäß WO 02/085987 A1 , Beispiel 1 e aus einer Mischung von 70 Mol-% 3-Chlorbenzonitril und 30 Mol-% 4-Chlorbenzonitril hergestellt. Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 87 m2/g und zeichnet sich im Röntgenpulverdiagramm durch folgende charakteristische Linien aus:
2 Theta: relative Intensität:
5,8 S
13,2 m
14,3 m
17,9 m
22,2 W
24,1 m m
26,2 m
27,2 S
29,5 W
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/-0,2) 2 Theta ist nicht zu sehen.
Vergleichsbeispiel 3 (70 % 3-Chlorbenzonitril, 30 % 4-Chlorbenzonitril, Fällung auf Wasser): 21 ,7 Teile 3-Chlorbenzonitril und 9,3 Teile 4-Chlorbenzonitril werden in 30 %iges Natriumamylat (hergestellt aus 9,3 Teilen Natrium und 143 Teilen Amylalkohol) eingetragen und auf 100 0C erwärmt. 30 Teile Bernsteinsäurediisopropylester werden innerhalb zwei Stunden zugegeben. Nach weiteren vier Stunden bei 100 0C wird die Pigmentalkalisalz-Suspension auf 80 0C abgekühlt und auf 60 0C heißes Wasser gegeben. Die Pigmentsuspension wird zur Konditionierung anschließend fünf Stunden auf 95 0C erhitzt, abfiltriert, mit Methanol und Wasser gewaschen und im Trockenschrank bei 75 0C getrocknet. Man erhält ein orange-rotes Pigment. Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 73 m2/g und zeichnet sich im Röntgenpulverdiagramm durch folgende charakteristische Linien aus:
2 Theta: relative Intensität:
5,9 S
13,1 m
14,5 m
17,9 m
21 ,8 W
24,1 m
25,9 S
26,2 m
27,2 S
29,7 W
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/-0,2) 2 Theta ist nicht zu sehen.
Beispiel 1 (Mischkristall aus 80 Mol-% 3-Chlorbenzonitril, 20 Mol-% 4-Chlorbenzonitril):
Das Pigment wird analog Vergleichsbeispiel 3 hergestellt, wobei aber 24,8 Teile
3-Chlorbenzonitril und 6,2 Teile 4-Chlorbenzonitril umgesetzt werden.
Nach Isolierung und Wäsche mit Methanol und Wasser erhält man ein orange-rotes Pigment.
Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 103 m2/g und ist sehr viel feinteiliger als die Pigmente aus den Vergleichsbeispielen 1 und 3. Es zeichnet sich im Röntgenpulverdiagramm durch folgende charakteristische Linien aus:
2 theta: relative Intensität:
5,7 S 13,2 S 2 theta: relative Intensität:
14,9 W
16,3 W
18,4 m
20,9 W
24,2 m
25,8 S
27,3 S
29,8 m
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/- 0,2) 2 Theta ist vorhanden.
Beispiel 2 (Mischkristall aus 83 Mo!-% 3-Chlorbenzonitril, 17 Mol-% 4-Chlorbenzonitril):
Das Pigment wird analog Vergleichsbeispiel 3 hergestellt, wobei jedoch 25,8 Teile 3-Chlorbenzonitril und 5,2 Teile 4-Chlorbenzonitril eingesetzt werden. Man erhält ein orange-rotes Pigment.
Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 98 m2/g und ist sehr viel feinteiliger als die Pigmente aus den Vergleichsbeispielen 1 und 3. Es zeichnet sich im Röntgenpulverdiagramm durch folgende charakteristische Linien aus:
2 Theta: relative Intensität:
5,8 S
13,2 S
14,9 W
16,3 W
18,5 m
20,9 W
24,2 m
25,8 S 2 Theta: relative Intensität:
27,3 S 29,8 m
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/- 0,2) 2 Theta ist vorhanden.
Beispiel 3 (Mischkristall aus 92 Mol-% 3-Chlorbenzonitril, 8 Mol-% 4-Chlorbenzonitril):
Das Pigment wird analog Vergleichsbeispiel 3 hergestellt, wobei jedoch 28,4 Teile 3-Chlorbenzonitril und 2,6 Teile 4-Chlorbenzonitril eingesetzt werden. Man erhält ein orange-rotes Pigment.
Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 99 m2/g und ist viel feinteiliger als die Pigmente aus den Vergleichsbeispielen 1 und 3. Es zeichnet sich im Röntgenpulverdiagramm durch folgende charakteristische Linien aus:
2 Theta: relative Intensität:
5,9 S
13,2 S
14,9 W
16,3 W
18,6 m
20,9 W
24,1 m
25,7 S
27,4 S
29,8 m
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/- 0,2) 2 Theta ist vorhanden. Beispiel 4 (Mischkristall aus 83 Mol-% 3-Chlorbenzonitιϊl, 17 Mol-% 4-Methylbenzonitril):
Das Pigment wird analog Vergleichsbeispiel 3 hergestellt, wobei jedoch 25,8 Teile 3-Chlorbenzonitril und 5,2 Teile 4-Methylbenzonitril eingesetzt werden. Man erhält ein orange-rotes Pigment.
Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 102 m2/g und ist viel feinteiliger als die Pigmente aus den Vergleichsbeispielen 1 und 3. Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/- 0,2) 2 Theta ist vorhanden.
Beispiel 5 (Mischkristall aus 83 Mol-% 3-Chlorbenzonitrii, 17 Moi-% Terephthalonitril):
Das Pigment wird analog Vergleichsbeispiel 3 hergestellt, wobei jedoch 25,8 Teile 3-Chlorbenzonitril und 5,2 Teile Terephthalonitril eingesetzt werden. Man erhält ein orange-rotes Pigment.
Das erhaltene Pigment hat eine BET-Oberfläche von 109 m2/g und ist viel feinteiliger als die Pigmente aus den Vergleichsbeispielen 1 und 3.
Die charakteristische neue Linie der erfindungsgemäßen Kristallmodifikation bei 18,5° (+/- 0,2) 2 Theta ist vorhanden.
Die Oberflächen nach BET der in den vorstehenden Beispielen hergestellten Pigmente sind in nachfolgender Tabelle angegeben.
Die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 5 sind sehr viel fein kristalliner als die Vergleichsbeispiele 1 bis 3.
Anwendungsbeispiele:
Zur Ermittlung der Farbstärke und der Transparenz der Pigmentmischungen wurden die erhaltenen Pigmente in einem transparenten Alkyd-Melamin- Einbrennlacksystem vollständig dispergiert.
Zur Bestimmung der Transparenz wurde der pigmentierte Alkyd-Melamin- Einbrennlack als Volltonlack zusammen mit der zu vergleichenden Probe nebeneinander auf eine weiße Pappkarte mit schwarzem Balken aufgezogen und nach 30 min Lufttrocknung für 30 min bei 140 0C eingebrannt. Zur Beurteilung der Transparenz wurde die Deckkraft der beiden aufgezogenen Pigmente über schwarzem Grund verglichen.
Zur Bestimmung der Farbstärke wurde ein Aufhellungslack hergestellt, indem 6,0 g des Alkyd-Melamin-Volltonlacks mit 20,0 g eines 30 %igen Weißlacks vermischt wurden. Der erhaltene Aufhellungslack wurde zusammen mit der zu vergleichenden Probe nebeneinander auf eine weiße Pappkarte aufgezogen und nach 30 min Lufttrocknung für 30 min bei 140 0C eingebrannt. Die Farbstärke und ihre Messung ist definiert nach DIN EN ISO 787-26.
Die Farbstärken, Chroma (Farbreinheit) und Transparenz der in den vorstehenden Beispielen hergestellten Pigmente sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Als Standard für die Farbstärke (100%), der Buntheit ΔC (Farbreinheit) (ΔC =0) und der Transparenz wurde das Pigment aus Beispiel 1 herangezogen.
Die Transparenz wurde dabei wie folgt beurteilt. +Vl bedeutend deckender
+V wesentlich deckender
+IV deutlich deckender
+III merklich deckender
+Il etwas deckender +l eine Spur deckender
/=/ etwa wie
-I eine Spur transparenter
-Il etwas transparenter
-III merklich transparenter -IV deutlich transparenter
-V wesentlich transparenter
-VI bedeutend transparenter
Die Vergleichsbeispiele 1 , 2 und 3 sind sehr viel trüber (ΔC « -1 ,0) als die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 3. Die Vergleichsbeispiele 1 und 3 sind außerdem viel deckender als die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 3.

Claims

Patentansprüche:
1 ) Mischkristall aus Verbindungen der Formel (I)1 (II) und (III),
erhältlich durch Umsetzung eines Bernsteinsäurediesters mit einer Mischung aus 97 bis 80 Mol-% 3-Chlorbenzonitril und 3 bis 20 Mol-% 4-X-Benzonitril, mit X = Chlor, Methyl oder Nitril, wobei die Molanteile der 3-Chlor- und 4-X-Benzonitrile in der Summe 100 Mol-% ergeben.
2) Mischkristall nach Anspruch 1 , erhältlich durch Umsetzung eines Bernsteinsäurediesters mit einer Mischung aus 95 bis 83 Mol-%
3-Chlorbenzonitril und 5 bis 17 Mol-% 4-X-Benzonitril, wobei die Molanteile der 3-Chlor- und 4-X-Benzonitrile in der Summe 100 Mol-% ergeben.
3) Mischkristall nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass X gleich Chlor bedeutet.
4) Mischkristall nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine charakteristische Linie im Röntgenbeugungsdiagramm bei 2Theta 18,5° +/- 0,2°, gemessen mit Cu-Kα-Strahlung.
5) Mischkristall nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Linien im Röntgenpulverdiagramm (Cu-Kx-Strahlung, 2 Theta-Werte in Grad, Meßgenauigkeit +/- 0,2°, Intensitäten: vs = sehr stark, s = stark, m = mittel, w = schwach):
2 Theta: relative Intensität:
5,8 S
13,2 S
14,9 W
16,3 W
18,5 m
20,9 W
24,1 m
25,7 S
27,4 S
29,7 m
6) Mischkristall nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine BET-Oberfläche von 90 bis 150 m2/g.
7) Verfahren zur Herstellung eines Mischkristalls nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 durch Umsetzung eines Bernsteinsäurediesters mit 97 bis 80 Mol-% 3-Chlor-Benzonitril und 3 bis 20 Mol-% 4-X-Benzonitril, in einem organischen Lösemittel, in Gegenwart einer starken Base und bei erhöhter Temperatur unter Bildung eines Pigmentalkalisalzes, anschließender Hydrolyse des Pigmentalkalisalzes in Wasser und/oder Alkohol und gegebenenfalls anschließendem Lösemittelfinish. 8) Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Umsetzung eines
Bernsteinsäurediesters mit 95 bis 83 Mol-% 3-Chlor-Benzonitril und 5 bis 17 Mol-% 4-X-Benzonitril.
9) Verwendung eines Mischkristalls nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 6 zum Pigmentieren von hochmolekularen organischen Materialien natürlicher oder synthetischer Herkunft.
10) Verwendung nach Anspruch 9 zum Pigmentieren von Kunststoffen, Harzen, Lacken, Anstrichfarben, Druckfarben, elektrophotographischen Tonern und
Entwicklern, Farbfiltern sowie von I inten.
11) Verwendung nach Anspruch 9 oder 10 zum Pigmentieren von Farbfiltern, Metallic-Lacken und Ink-Jet-Tinten.
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