JPH11189736A - カーボンブラック水性分散体 - Google Patents
カーボンブラック水性分散体Info
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- JPH11189736A JPH11189736A JP9359497A JP35949797A JPH11189736A JP H11189736 A JPH11189736 A JP H11189736A JP 9359497 A JP9359497 A JP 9359497A JP 35949797 A JP35949797 A JP 35949797A JP H11189736 A JPH11189736 A JP H11189736A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】優れた分散性及び分散安定性を有するカーボン
ブラック水性分散体を提供する。 【解決手段】カーボンブラック、水性媒体および下記一
般式（１）で表される分散剤を含有することを特徴とす
るカーボンブラック水性分散体。 Ｒ1Ｒ2Ｎ−Ｒ3−（ＳＯ3Ｍ）n （１） 〔式中Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ水素原子または炭素数１〜
４のアルキル基を表し、Ｒ3 はエチレン基、フェニレン
残基またはナフチレン残基を表し、Ｍは水素、アルカリ
金属、アンモニアまたはアミンを表し、ｎは１〜３の整
数を表す。〕
ブラック水性分散体を提供する。 【解決手段】カーボンブラック、水性媒体および下記一
般式（１）で表される分散剤を含有することを特徴とす
るカーボンブラック水性分散体。 Ｒ1Ｒ2Ｎ−Ｒ3−（ＳＯ3Ｍ）n （１） 〔式中Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ水素原子または炭素数１〜
４のアルキル基を表し、Ｒ3 はエチレン基、フェニレン
残基またはナフチレン残基を表し、Ｍは水素、アルカリ
金属、アンモニアまたはアミンを表し、ｎは１〜３の整
数を表す。〕
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカーボンブラックの水性
分散体に関する。
分散体に関する。
【０００２】
【従来の技術】カーボンブラックは、着色顔料や遮光材
料として印刷インキ、塗料、プラスチック形成材料など
幅広い分野で使用されている。従来、これらの用途にお
いてはカーボンブラックを有機媒体に分散して使用する
ことが一般的であったが、最近では環境問題や人体への
影響という観点から水性化への転換が急速に進行しつつ
ある。しかしながら、大抵のカーボンブラックは本来親
油性であり、水性ビヒクルに対して顔料分散性などの適
性が大幅に劣るため、通常の分散方法では満足な分散体
は得られない。そこで、従来より各種の添加剤、例えば
界面活性剤などの分散剤や水性顔料分散樹脂を用いてカ
ーボンブラックの表面を修飾し、水中分散性を付与させ
るといった方法が検討されてきたが、カーボンブラック
粒子表面の修飾が不十分であると粒子同士が容易に再凝
集し分散安定性が損なわれる、あるいは分散剤と分散樹
脂との相溶性が悪い場合にはインキや塗料の性能低下を
招くといった問題があった。また、用途によって分散樹
脂を変更すればそれに合わせて分散剤を選択しなければ
ならず、汎用性に欠けるといった問題もあった。
料として印刷インキ、塗料、プラスチック形成材料など
幅広い分野で使用されている。従来、これらの用途にお
いてはカーボンブラックを有機媒体に分散して使用する
ことが一般的であったが、最近では環境問題や人体への
影響という観点から水性化への転換が急速に進行しつつ
ある。しかしながら、大抵のカーボンブラックは本来親
油性であり、水性ビヒクルに対して顔料分散性などの適
性が大幅に劣るため、通常の分散方法では満足な分散体
は得られない。そこで、従来より各種の添加剤、例えば
界面活性剤などの分散剤や水性顔料分散樹脂を用いてカ
ーボンブラックの表面を修飾し、水中分散性を付与させ
るといった方法が検討されてきたが、カーボンブラック
粒子表面の修飾が不十分であると粒子同士が容易に再凝
集し分散安定性が損なわれる、あるいは分散剤と分散樹
脂との相溶性が悪い場合にはインキや塗料の性能低下を
招くといった問題があった。また、用途によって分散樹
脂を変更すればそれに合わせて分散剤を選択しなければ
ならず、汎用性に欠けるといった問題もあった。
【０００３】一方、カーボンブラックに水中分散性を付
与するために種々の試みがなされており、その一つとし
てカーボンブラックの酸化処理による親水化処理があ
る。酸化処理方法としてはオゾン処理、プラズマ処理な
どの気相酸化法と硝酸や過酸化水素水、過塩素酸ソーダ
などを用いる液相酸化法が考案されている。一般的な酸
化処理条件を比較すると気相酸化より液相酸化の方が効
果が高く、液相酸化では過酸化水素水より硝酸の方が表
面酸性度が増加し、親水性が向上することが知られてい
る。しかしながら、液相酸化では処理後の精製が困難で
あることや、特に硝酸酸化で得られたカーボンブラック
については変異原生の問題が指摘されている。また、気
相酸化においては、精製工程が必要ないという利点があ
るが、先述の通り酸性度が低いために十分な親水性が得
られないという欠点を持つ。
与するために種々の試みがなされており、その一つとし
てカーボンブラックの酸化処理による親水化処理があ
る。酸化処理方法としてはオゾン処理、プラズマ処理な
どの気相酸化法と硝酸や過酸化水素水、過塩素酸ソーダ
などを用いる液相酸化法が考案されている。一般的な酸
化処理条件を比較すると気相酸化より液相酸化の方が効
果が高く、液相酸化では過酸化水素水より硝酸の方が表
面酸性度が増加し、親水性が向上することが知られてい
る。しかしながら、液相酸化では処理後の精製が困難で
あることや、特に硝酸酸化で得られたカーボンブラック
については変異原生の問題が指摘されている。また、気
相酸化においては、精製工程が必要ないという利点があ
るが、先述の通り酸性度が低いために十分な親水性が得
られないという欠点を持つ。
【０００４】その他の方法として、フッ素ガスを用いた
親水化処理法が考案されているが、保存中の性能安定性
に問題を有している。
親水化処理法が考案されているが、保存中の性能安定性
に問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら欠点
のない優れた分散性及び分散安定性を有するカーボンブ
ラック水性分散体を提供することにある。
のない優れた分散性及び分散安定性を有するカーボンブ
ラック水性分散体を提供することにある。
【０００６】
さらに本発明は、カーボンブラックの全表面官能基量が
０．２ミリ当量／ｇ以上であることを特徴とする上記の
カーボンブラック水性分散体である。
０．２ミリ当量／ｇ以上であることを特徴とする上記の
カーボンブラック水性分散体である。
【０００７】さらに本発明は、分散剤が一般式（１）に
おいてＲ1 、Ｒ2 が水素、Ｒ3 がエチレン基、Ｍがナト
リウム、ｎが１で表されるタウリンナトリウム塩である
ことを特徴とする上記のカーボンブラック水性分散体で
ある。さらに本発明は、分散剤が一般式（１）において
Ｒ1 、Ｒ2 が水素、Ｒ3 がナフチレン残基、Ｍがナトリ
ウム、ｎが１で表されるα−ナフチルアミンスルホン酸
ナトリウム塩であることを特徴とする上記のカーボンブ
ラック水性分散体である。
おいてＲ1 、Ｒ2 が水素、Ｒ3 がエチレン基、Ｍがナト
リウム、ｎが１で表されるタウリンナトリウム塩である
ことを特徴とする上記のカーボンブラック水性分散体で
ある。さらに本発明は、分散剤が一般式（１）において
Ｒ1 、Ｒ2 が水素、Ｒ3 がナフチレン残基、Ｍがナトリ
ウム、ｎが１で表されるα−ナフチルアミンスルホン酸
ナトリウム塩であることを特徴とする上記のカーボンブ
ラック水性分散体である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明に用いるカーボンブラックとしては、特に種
類や製造履歴に制約されることはなく、市販のオイルフ
ァーネスブラック、ガスファーネスブラック、サーマル
ブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックな
ど各種のものを用いることができる。また、通常行われ
ているオゾン処理、プラズマ処理、液相酸化処理された
カーボンブラックも使用できる。一般にカーボンブラッ
クは、その製造過程において、粒子表面にカルボキシル
基（−ＣＯＯＨ）、フェノール性水酸基（−ＯＨ）、キ
ノン基（＞Ｃ＝Ｏ）といった表面官能基が生成される。
これらの官能基の定量は、カルボキシル基（−ＣＯＯ
Ｈ）およびフェノール性水酸基（−ＯＨ）については滴
定法、キノン基（＞Ｃ＝Ｏ）については水素化硼素ナト
リウムの水素吸収法によりそれぞれ求めることがでる。
る。本発明に用いるカーボンブラックとしては、特に種
類や製造履歴に制約されることはなく、市販のオイルフ
ァーネスブラック、ガスファーネスブラック、サーマル
ブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックな
ど各種のものを用いることができる。また、通常行われ
ているオゾン処理、プラズマ処理、液相酸化処理された
カーボンブラックも使用できる。一般にカーボンブラッ
クは、その製造過程において、粒子表面にカルボキシル
基（−ＣＯＯＨ）、フェノール性水酸基（−ＯＨ）、キ
ノン基（＞Ｃ＝Ｏ）といった表面官能基が生成される。
これらの官能基の定量は、カルボキシル基（−ＣＯＯ
Ｈ）およびフェノール性水酸基（−ＯＨ）については滴
定法、キノン基（＞Ｃ＝Ｏ）については水素化硼素ナト
リウムの水素吸収法によりそれぞれ求めることがでる。
【０００９】本発明に用いるカーボンブラックは、これ
らの表面官能基の全量、つまり全表面官能基量が０．２
〜８．０ミリ当量／ｇであることが好ましく、１．０〜
６．０ミリ当量／ｇであることが特に好ましい。全表面
官能基量が０．２ミリ当量／ｇより少ないと、分散剤の
吸着あるいは反応点が少なく、十分な分散効果を得るこ
とができない。一方、全表面官能基量が８．０ミリ当量
／ｇより多いカーボンブラックを用いても特に問題はな
いが、分散効果に顕著な向上は認められない。また、全
表面官能基量に占める各官能基の比率については特に制
限はないが、カルボキシル基の含有量が多いことが好ま
しい。
らの表面官能基の全量、つまり全表面官能基量が０．２
〜８．０ミリ当量／ｇであることが好ましく、１．０〜
６．０ミリ当量／ｇであることが特に好ましい。全表面
官能基量が０．２ミリ当量／ｇより少ないと、分散剤の
吸着あるいは反応点が少なく、十分な分散効果を得るこ
とができない。一方、全表面官能基量が８．０ミリ当量
／ｇより多いカーボンブラックを用いても特に問題はな
いが、分散効果に顕著な向上は認められない。また、全
表面官能基量に占める各官能基の比率については特に制
限はないが、カルボキシル基の含有量が多いことが好ま
しい。
【００１０】本発明に用いるカーボンブラックの粒径
は、通常のインキや塗料に用いるカーボンブラックの粒
径範囲と同じであるが、０．０１〜１０μｍであること
が好ましく、０．０１〜０．５μｍであることが特に好
ましい。ただし、ここで言う粒径とは、一般にカーボン
ブラックの物理特性を示すのに用いられる電子顕微鏡な
どで測定された平均１次粒子径を表す。本発明に用いる
分散剤は一般式（１）で表され、分子中にアミノ基およ
びスルホン酸（塩）基を有する。 Ｒ1Ｒ2Ｎ−Ｒ3−（ＳＯ3Ｍ）n （１） 〔式中Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ水素原子または炭素数１〜
４のアルキル基を表し、Ｒ3 はエチレン基、フェニレン
残基またはナフチレン残基を表し、Ｍは水素、アルカリ
金属、アンモニアまたはアミンを表し、ｎは１〜３の整
数を表す。〕 一般式（１）におけるアミノ基としては、１級アミノ基
（−ＮＨ2 ）およびメチルアミン、エチルアミン、ブチ
ルアミンなどの２級アミノ基、ジメチルアミン、ジエチ
ルアミン、ジブチルアミンなどの３級アミノ基を例示で
きる。これらのアミノ基は、カーボンブラックの表面官
能基のうち酸性を示すカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）お
よびフェノール性水酸基（−ＯＨ）に対して酸−塩基相
互作用により吸着する、また、特に１級アミノ基（−Ｎ
Ｈ2 ）については酸−塩基相互作用以外にキノン基（＞
Ｃ＝Ｏ）とシッフ塩基（＞Ｃ＝Ｎ−）を形成することが
知られており、このような作用によって高い分散効果が
得られる。
は、通常のインキや塗料に用いるカーボンブラックの粒
径範囲と同じであるが、０．０１〜１０μｍであること
が好ましく、０．０１〜０．５μｍであることが特に好
ましい。ただし、ここで言う粒径とは、一般にカーボン
ブラックの物理特性を示すのに用いられる電子顕微鏡な
どで測定された平均１次粒子径を表す。本発明に用いる
分散剤は一般式（１）で表され、分子中にアミノ基およ
びスルホン酸（塩）基を有する。 Ｒ1Ｒ2Ｎ−Ｒ3−（ＳＯ3Ｍ）n （１） 〔式中Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ水素原子または炭素数１〜
４のアルキル基を表し、Ｒ3 はエチレン基、フェニレン
残基またはナフチレン残基を表し、Ｍは水素、アルカリ
金属、アンモニアまたはアミンを表し、ｎは１〜３の整
数を表す。〕 一般式（１）におけるアミノ基としては、１級アミノ基
（−ＮＨ2 ）およびメチルアミン、エチルアミン、ブチ
ルアミンなどの２級アミノ基、ジメチルアミン、ジエチ
ルアミン、ジブチルアミンなどの３級アミノ基を例示で
きる。これらのアミノ基は、カーボンブラックの表面官
能基のうち酸性を示すカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）お
よびフェノール性水酸基（−ＯＨ）に対して酸−塩基相
互作用により吸着する、また、特に１級アミノ基（−Ｎ
Ｈ2 ）については酸−塩基相互作用以外にキノン基（＞
Ｃ＝Ｏ）とシッフ塩基（＞Ｃ＝Ｎ−）を形成することが
知られており、このような作用によって高い分散効果が
得られる。
【００１１】一般式（１）におけるスルホン酸（塩）基
とは、式中のＭが水素の場合はスルホン酸を表し、Ｍが
アルカリ金属、アンモニアまたはアミンの場合はスルホ
ン酸塩を表す。一般式（１）中のＭが水素原子、つまり
スルホン酸の場合、分散剤に含まれるアミノ基と相互作
用し、分散剤同士が分子間会合を起こしてカーボンブラ
ックの表面官能基へのアミノ基の吸着または反応が阻害
され、十分な分散効果が得られない場合がある。このよ
うな場合は、表面処理の工程前または工程中に、スルホ
ン酸をアルカリ金属、アンモニアまたはアミンによって
中和して用いることにより、目的とするカーボンブラッ
ク水性分散体を得ることができる。一般式（１）におけ
るスルホン酸（塩）基は、イオン性基でありカーボンブ
ラックに親水性を付与することができる。
とは、式中のＭが水素の場合はスルホン酸を表し、Ｍが
アルカリ金属、アンモニアまたはアミンの場合はスルホ
ン酸塩を表す。一般式（１）中のＭが水素原子、つまり
スルホン酸の場合、分散剤に含まれるアミノ基と相互作
用し、分散剤同士が分子間会合を起こしてカーボンブラ
ックの表面官能基へのアミノ基の吸着または反応が阻害
され、十分な分散効果が得られない場合がある。このよ
うな場合は、表面処理の工程前または工程中に、スルホ
ン酸をアルカリ金属、アンモニアまたはアミンによって
中和して用いることにより、目的とするカーボンブラッ
ク水性分散体を得ることができる。一般式（１）におけ
るスルホン酸（塩）基は、イオン性基でありカーボンブ
ラックに親水性を付与することができる。
【００１２】本発明で用いる分散剤の具体例としては、
タウリン、スファニル酸、オルタニル酸、メタニル酸、
ジメチルアニリン−ｍ−スルホン酸、ジエチルアニリン
−ｍ−スルホン酸、アニリンジスルホン酸、アミノフェ
ノールスルホン酸、アミノスルホ安息香酸、アミノニト
ロフェノールスルホン酸、アミノナフトールスルホン
酸、アミノナフトールジスルホン酸、α−ナフチルアミ
ンスルホン酸、β−ナフチルアミンスルホン酸、α−ナ
フチルアミンジスルホン酸、β−ナフチルアミンジスル
ホン酸、ナフチルアミントリスルホン酸、またはこれら
のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩などを挙
げることができるが、中でもタウリンナトリウム塩また
はα−ナフチルアミンスルホン酸のアルカリ金属塩の１
種である４−アミノ−１−ナフタレンスルホン酸ナトリ
ウム塩を用いることが特に好ましい。また、これらの分
散剤は単独あるいは２種類以上混合して用いてもよい。
タウリン、スファニル酸、オルタニル酸、メタニル酸、
ジメチルアニリン−ｍ−スルホン酸、ジエチルアニリン
−ｍ−スルホン酸、アニリンジスルホン酸、アミノフェ
ノールスルホン酸、アミノスルホ安息香酸、アミノニト
ロフェノールスルホン酸、アミノナフトールスルホン
酸、アミノナフトールジスルホン酸、α−ナフチルアミ
ンスルホン酸、β−ナフチルアミンスルホン酸、α−ナ
フチルアミンジスルホン酸、β−ナフチルアミンジスル
ホン酸、ナフチルアミントリスルホン酸、またはこれら
のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩などを挙
げることができるが、中でもタウリンナトリウム塩また
はα−ナフチルアミンスルホン酸のアルカリ金属塩の１
種である４−アミノ−１−ナフタレンスルホン酸ナトリ
ウム塩を用いることが特に好ましい。また、これらの分
散剤は単独あるいは２種類以上混合して用いてもよい。
【００１３】本発明における分散剤の添加量としては、
カーボンブラック１ｇに対して０．０１〜１０ｍｍｏｌ
であることが好ましく、０．１〜５ｍｍｏｌであること
が特に好ましい。添加量が０．０１ｍｍｏｌより少ない
場合は、カーボンブラック粒子表面への分散剤の吸着量
あるいは反応量が少なく、満足な分散効果が得られな
い。一方、添加量が１０ｍｍｏｌより多くても特に問題
はないが、分散効果に顕著な向上は認められない。本発
明に用いる水性媒体としては、各種の水性溶媒や水性樹
脂を含む媒体を用いることができる。ここで水性溶媒と
は、水または水と相溶する有機溶媒の混合液を表す。係
る有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノー
ル、プロパノールなどの低級アルコール類、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ア
セトン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、テトラ
ヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドンなどを挙げることができ、これらを
単独あるいは２種類以上混合して用いることができる。
また水性樹脂としては、通常の水性塗料用に用いられる
アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリオキシアルキレン樹
脂、ビニル系樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリビ
ニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、スチ
レン系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂などを
挙げることができ、これらを単独あるいは２種類上混合
して用いることができる。これらの樹脂は水溶液型、エ
マルション型などその形態に特に制限はない。また、分
散安定性の向上を目的として従来より用いられている界
面活性剤などを併用してもよく、消泡剤や防腐剤などの
各種添加剤を用いてもよい。
カーボンブラック１ｇに対して０．０１〜１０ｍｍｏｌ
であることが好ましく、０．１〜５ｍｍｏｌであること
が特に好ましい。添加量が０．０１ｍｍｏｌより少ない
場合は、カーボンブラック粒子表面への分散剤の吸着量
あるいは反応量が少なく、満足な分散効果が得られな
い。一方、添加量が１０ｍｍｏｌより多くても特に問題
はないが、分散効果に顕著な向上は認められない。本発
明に用いる水性媒体としては、各種の水性溶媒や水性樹
脂を含む媒体を用いることができる。ここで水性溶媒と
は、水または水と相溶する有機溶媒の混合液を表す。係
る有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノー
ル、プロパノールなどの低級アルコール類、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ア
セトン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、テトラ
ヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドンなどを挙げることができ、これらを
単独あるいは２種類以上混合して用いることができる。
また水性樹脂としては、通常の水性塗料用に用いられる
アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリオキシアルキレン樹
脂、ビニル系樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリビ
ニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、スチ
レン系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂などを
挙げることができ、これらを単独あるいは２種類上混合
して用いることができる。これらの樹脂は水溶液型、エ
マルション型などその形態に特に制限はない。また、分
散安定性の向上を目的として従来より用いられている界
面活性剤などを併用してもよく、消泡剤や防腐剤などの
各種添加剤を用いてもよい。
【００１４】本発明のカーボンブラック水性分散体は、
カーボンブラックと上記のような分散剤および水性媒体
とを混合撹拌することによって得られる。混合撹拌の方
法に特に制限はないが、分散剤を含む水性媒体中におい
て、カーボンブラックを粉砕機または分散機によるせん
断応力またはメディアによる衝撃力によって分散するこ
とが好ましい。係る粉砕機または分散機としては、せん
断応力によりカーボンブラック粒子を微分散させる３本
ロールミルや２本ロールミル、ガラスビーズやジルコニ
アビーズなどのメディアの衝撃力によりカーボンブラッ
ク粒子を微分散させるボールミル、アトライター、サン
ドミル、コボールミル、バスケットミル、振動ミル、ペ
イントコンディショナーなどや、せん断応力、キャビテ
ーション、衝突力、ポテンシャルコアなどを発生させる
ような回転羽根によって微分散させるディスパー、ホモ
ジナイザー、クレアミックス（商品名）などや、カーボ
ンブラック粒子同士またはカーボンブラック粒子とビヒ
クルや分散機壁面の衝突力やせん断力によって微分散さ
せるニーダー、エクストルーダー、ジェットミルなど
や、超音波により微分散させる超音波分散機などを挙げ
ることができる。また、カーボンブラックと分散剤およ
び水性媒体とを混合撹拌する行程中またはその前後に加
熱処理を行っても良い。加熱処理温度に特に限定はない
が、４０℃〜１００℃であることが好ましい。
カーボンブラックと上記のような分散剤および水性媒体
とを混合撹拌することによって得られる。混合撹拌の方
法に特に制限はないが、分散剤を含む水性媒体中におい
て、カーボンブラックを粉砕機または分散機によるせん
断応力またはメディアによる衝撃力によって分散するこ
とが好ましい。係る粉砕機または分散機としては、せん
断応力によりカーボンブラック粒子を微分散させる３本
ロールミルや２本ロールミル、ガラスビーズやジルコニ
アビーズなどのメディアの衝撃力によりカーボンブラッ
ク粒子を微分散させるボールミル、アトライター、サン
ドミル、コボールミル、バスケットミル、振動ミル、ペ
イントコンディショナーなどや、せん断応力、キャビテ
ーション、衝突力、ポテンシャルコアなどを発生させる
ような回転羽根によって微分散させるディスパー、ホモ
ジナイザー、クレアミックス（商品名）などや、カーボ
ンブラック粒子同士またはカーボンブラック粒子とビヒ
クルや分散機壁面の衝突力やせん断力によって微分散さ
せるニーダー、エクストルーダー、ジェットミルなど
や、超音波により微分散させる超音波分散機などを挙げ
ることができる。また、カーボンブラックと分散剤およ
び水性媒体とを混合撹拌する行程中またはその前後に加
熱処理を行っても良い。加熱処理温度に特に限定はない
が、４０℃〜１００℃であることが好ましい。
【００１５】本発明のカーボンブラック水性分散体は、
カーボンブラック粒子表面の官能基へ分散剤のアミノ基
が酸−塩基的な相互作用により吸着する、また、１級ア
ミノ基（−ＮＨ2 ）については酸−塩基相互作用以外に
キノン基（＞Ｃ＝Ｏ）とシッフ塩基（＞Ｃ＝Ｎ−）を形
成することによって、分散剤のスルホン酸（塩）基部分
がカーボンブラック粒子表面に配位し、水性媒体への分
散性が向上するものと考えられる。また、本発明のカー
ボンブラック水性分散体は、優れた分散安定性、漆黒性
を有し、高光沢、高濃度な塗布膜を得ることができる。
本発明のカーボンブラック水性分散体は、印刷インキ、
塗料、化粧品、筆記用インキ、トナー、電子写真用材
料、インクジェットなどの記録材料、プラスチックなど
の着色剤など広範囲の分野に利用可能である。
カーボンブラック粒子表面の官能基へ分散剤のアミノ基
が酸−塩基的な相互作用により吸着する、また、１級ア
ミノ基（−ＮＨ2 ）については酸−塩基相互作用以外に
キノン基（＞Ｃ＝Ｏ）とシッフ塩基（＞Ｃ＝Ｎ−）を形
成することによって、分散剤のスルホン酸（塩）基部分
がカーボンブラック粒子表面に配位し、水性媒体への分
散性が向上するものと考えられる。また、本発明のカー
ボンブラック水性分散体は、優れた分散安定性、漆黒性
を有し、高光沢、高濃度な塗布膜を得ることができる。
本発明のカーボンブラック水性分散体は、印刷インキ、
塗料、化粧品、筆記用インキ、トナー、電子写真用材
料、インクジェットなどの記録材料、プラスチックなど
の着色剤など広範囲の分野に利用可能である。
【００１６】
【実施例】本発明を実施例を用いて説明する。例中、
「部」「％」は、それぞれ「重量部」「重量％」であ
る。実施例で用いたカーボンブラックの各表面官能基量
は、下記の方法により測定し、それらを合計し全表面官
能基量を求めた。その結果を表１に示した。 （１）カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）量の測定 乾燥カーボンブラック１ｇを１ｍｇ単位で秤量し、０．
１規定の炭酸水素ナトリウム水溶液５０ｍｌ中で４時間
振盪して反応させたのち、濾過し、濾液の上澄み液２０
ｍｌを採取して０．０１規定の塩酸水溶液で滴定する。
カルボキシル基量は、カーボンブラック１ｇ中のミリ当
量（ｍｅｑ．／ｇ）として下式によって求める。 カルボキシル基量＝（50／20×0.01×( 滴定量−空滴定
量) ）／カーボンブラック試料重量 （２）水酸基（−ＯＨ）量の測定 乾燥カーボンブラック１ｇを１ｍｇ単位で秤量し、０．
１規定の水酸化ナトリウム水溶液５０ｍｌ中で４時間振
盪して反応させたのち、濾過し、濾液の上澄み液２０ｍ
ｌを採取して０．０１規定の塩酸水溶液で滴定する。こ
れより、水酸基量とカルボキシル基量の合計量を、カー
ボンブラック１ｇ中のミリ当量（ｍｅｑ．／ｇ）として
下式によって求めた。 ( カルボキシル基＋水酸基) 量＝（50／20×0.01×( 滴
定量−空滴定量) ）／カーボンブラック試料重量 この合計量から先に求めたカルボキシル基量を差し引い
て、水酸基量を求めた。 （３）キノン基（＞Ｃ＝Ｏ）量 乾燥カーボンブラック３ｇを１ｍｇ単位で秤量し、水素
化ホウ素ナトリウム１００ｍｇを０．１規定の水酸化ナ
トリウム水溶液に溶解したもの５０ｍｌ中で２時間反応
させたのち、６規定の硫酸水溶液を加えたときに発生す
る水素ガス量を測定する。空試験も行い発生する水素ガ
ス量を求める。キノン基量は、カーボンブラック１ｇ中
のミリ当量（ｍｅｑ．／ｇ）として次式で求められる。 キノン基量＝反応した水素化ホウ素ナトリウム量／カー
ボンブラック試料重量
「部」「％」は、それぞれ「重量部」「重量％」であ
る。実施例で用いたカーボンブラックの各表面官能基量
は、下記の方法により測定し、それらを合計し全表面官
能基量を求めた。その結果を表１に示した。 （１）カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）量の測定 乾燥カーボンブラック１ｇを１ｍｇ単位で秤量し、０．
１規定の炭酸水素ナトリウム水溶液５０ｍｌ中で４時間
振盪して反応させたのち、濾過し、濾液の上澄み液２０
ｍｌを採取して０．０１規定の塩酸水溶液で滴定する。
カルボキシル基量は、カーボンブラック１ｇ中のミリ当
量（ｍｅｑ．／ｇ）として下式によって求める。 カルボキシル基量＝（50／20×0.01×( 滴定量−空滴定
量) ）／カーボンブラック試料重量 （２）水酸基（−ＯＨ）量の測定 乾燥カーボンブラック１ｇを１ｍｇ単位で秤量し、０．
１規定の水酸化ナトリウム水溶液５０ｍｌ中で４時間振
盪して反応させたのち、濾過し、濾液の上澄み液２０ｍ
ｌを採取して０．０１規定の塩酸水溶液で滴定する。こ
れより、水酸基量とカルボキシル基量の合計量を、カー
ボンブラック１ｇ中のミリ当量（ｍｅｑ．／ｇ）として
下式によって求めた。 ( カルボキシル基＋水酸基) 量＝（50／20×0.01×( 滴
定量−空滴定量) ）／カーボンブラック試料重量 この合計量から先に求めたカルボキシル基量を差し引い
て、水酸基量を求めた。 （３）キノン基（＞Ｃ＝Ｏ）量 乾燥カーボンブラック３ｇを１ｍｇ単位で秤量し、水素
化ホウ素ナトリウム１００ｍｇを０．１規定の水酸化ナ
トリウム水溶液に溶解したもの５０ｍｌ中で２時間反応
させたのち、６規定の硫酸水溶液を加えたときに発生す
る水素ガス量を測定する。空試験も行い発生する水素ガ
ス量を求める。キノン基量は、カーボンブラック１ｇ中
のミリ当量（ｍｅｑ．／ｇ）として次式で求められる。 キノン基量＝反応した水素化ホウ素ナトリウム量／カー
ボンブラック試料重量
【００１７】
【表１】
【００１８】また、実施例により得られたカーボンブラ
ック水性分散体の分散性の評価は、レーザー粒径解析装
置（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＵＰＡ 日機装株式会社製）
により測定した分散平均粒径で行った。結果は表２に示
した。 実施例１ カーボンブラックＡ ５．０部、４−アミノ−１−ナフ
タレンスルホン酸ナトリウム塩１．２部、精製水９３．
８部からなる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイン
トシェーカー（レッドデビル社製）で９０分分散し、カ
ーボンブラック水性分散体を得た。
ック水性分散体の分散性の評価は、レーザー粒径解析装
置（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＵＰＡ 日機装株式会社製）
により測定した分散平均粒径で行った。結果は表２に示
した。 実施例１ カーボンブラックＡ ５．０部、４−アミノ−１−ナフ
タレンスルホン酸ナトリウム塩１．２部、精製水９３．
８部からなる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイン
トシェーカー（レッドデビル社製）で９０分分散し、カ
ーボンブラック水性分散体を得た。
【００１９】実施例２ カーボンブラックＡ １２．０部、タウリンナトリウム
塩１．６部、精製水８６．４部からなる組成物にジルコ
ニアビーズを加え、ペイントシェーカーで９０分分散
し、７０℃で２４時間加熱処理してカーボンブラック水
性分散体を得た。 実施例３ カーボンブラックＡ １２．０部、６−アミノ−１，３
−ナフタレンジスルホン酸ジナトリウム塩４．８部、精
製水８３．２部からなる組成物にジルコニアビーズを加
え、ペイントシェーカーで９０分分散し、７０℃で２４
時間加熱処理してカーボンブラック水性分散体を得た。
塩１．６部、精製水８６．４部からなる組成物にジルコ
ニアビーズを加え、ペイントシェーカーで９０分分散
し、７０℃で２４時間加熱処理してカーボンブラック水
性分散体を得た。 実施例３ カーボンブラックＡ １２．０部、６−アミノ−１，３
−ナフタレンジスルホン酸ジナトリウム塩４．８部、精
製水８３．２部からなる組成物にジルコニアビーズを加
え、ペイントシェーカーで９０分分散し、７０℃で２４
時間加熱処理してカーボンブラック水性分散体を得た。
【００２０】実施例４ カーボンブラックＢ ５．０部、４−アミノ−１−ナフ
タレンスルホン酸ナトリウム塩０．６部、精製水９４．
４部からなる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイン
トシェーカーで９０分分散し、カーボンブラック水性分
散体を得た。 比較例１ カーボンブラックＡ ５．０部、精製水９５．０部から
なる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイントシェー
カーで９０分分散し、カーボンブラック水性分散体を得
た。 比較例２ カーボンブラックＢ ５．０部、精製水９５．０部から
なる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイントシェー
カーで９０分分散し、カーボンブラック水性分散体を得
た。
タレンスルホン酸ナトリウム塩０．６部、精製水９４．
４部からなる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイン
トシェーカーで９０分分散し、カーボンブラック水性分
散体を得た。 比較例１ カーボンブラックＡ ５．０部、精製水９５．０部から
なる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイントシェー
カーで９０分分散し、カーボンブラック水性分散体を得
た。 比較例２ カーボンブラックＢ ５．０部、精製水９５．０部から
なる組成物にジルコニアビーズを加え、ペイントシェー
カーで９０分分散し、カーボンブラック水性分散体を得
た。
【００２１】実施例１、２、３と比較例１を比べると、
分散剤を用いている実施例の方がカーボンブラックの分
散性が著しく著しく向上していることがわかる。実施例
４と比較例２を比べても同様の効果が確認できる。
分散剤を用いている実施例の方がカーボンブラックの分
散性が著しく著しく向上していることがわかる。実施例
４と比較例２を比べても同様の効果が確認できる。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】本発明のカーボンブラック水性分散体
は、アミノ基およびスルホン酸（塩）基を有する分散散
を用いることにより、水性媒体への優れた分散性および
分散安定性を得ることが出来た。
は、アミノ基およびスルホン酸（塩）基を有する分散散
を用いることにより、水性媒体への優れた分散性および
分散安定性を得ることが出来た。
Claims (4)
- 【請求項１】 カーボンブラック、水性媒体および下記
一般式（１）で表される分散剤を含有することを特徴と
するカーボンブラック水性分散体。 Ｒ1Ｒ2Ｎ−Ｒ3−（ＳＯ3Ｍ）n （１） 〔式中Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ水素原子または炭素数１〜
４のアルキル基を表し、Ｒ3 はエチレン基、フェニレン
残基またはナフチレン残基を表し、Ｍは水素、アルカリ
金属、アンモニアまたはアミンを表し、ｎは１〜３の整
数を表す。〕 - 【請求項２】 カーボンブラックの全表面官能基量が
０．２ミリ当量／ｇ以上であることを特徴とする請求項
１記載のカーボンブラック水性分散体。 - 【請求項３】 分散剤が一般式（１）においてＲ1 、Ｒ
2 が水素、Ｒ3 がエチレン基、Ｍがナトリウム、ｎが１
で表されるタウリンナトリウム塩であることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載のカーボンブラック水性
分散体。 - 【請求項４】 分散剤が一般式（１）においてＲ1 、Ｒ
2 が水素、Ｒ3 がナフチレン残基、Ｍがナトリウム、ｎ
が１で表されるα−ナフチルアミンスルホン酸ナトリウ
ム塩であることを特徴とする請求項１ないし請求項３い
ずれか記載のカーボンブラック水性分散体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359497A JPH11189736A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | カーボンブラック水性分散体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359497A JPH11189736A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | カーボンブラック水性分散体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11189736A true JPH11189736A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18464813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9359497A Pending JPH11189736A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | カーボンブラック水性分散体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11189736A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003012994A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Dainippon Ink & Chem Inc | 水性顔料分散体および水性記録液 |
| JP2008542517A (ja) * | 2005-06-07 | 2008-11-27 | ナノマテリアルズ テクノロジー ピーティーイー エルティディ | 分散剤を被覆した炭素粒子の製造方法 |
| US8852739B2 (en) | 2010-02-23 | 2014-10-07 | Evonik Carbon Black Gmbh | Carbon black, method for the production thereof, and use thereof |
| US8915998B2 (en) | 2008-11-27 | 2014-12-23 | Evonik Carbon Black Gmbh | Pigment granulate, method for producing the same and use thereof |
| EP3133129A1 (en) | 2015-08-18 | 2017-02-22 | Kusumoto Chemicals, Ltd. | Additive for aqueous coating material |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP9359497A patent/JPH11189736A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003012994A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Dainippon Ink & Chem Inc | 水性顔料分散体および水性記録液 |
| JP2008542517A (ja) * | 2005-06-07 | 2008-11-27 | ナノマテリアルズ テクノロジー ピーティーイー エルティディ | 分散剤を被覆した炭素粒子の製造方法 |
| US8915998B2 (en) | 2008-11-27 | 2014-12-23 | Evonik Carbon Black Gmbh | Pigment granulate, method for producing the same and use thereof |
| US8852739B2 (en) | 2010-02-23 | 2014-10-07 | Evonik Carbon Black Gmbh | Carbon black, method for the production thereof, and use thereof |
| EP3133129A1 (en) | 2015-08-18 | 2017-02-22 | Kusumoto Chemicals, Ltd. | Additive for aqueous coating material |
| US10017652B2 (en) | 2015-08-18 | 2018-07-10 | Kusumoto Chemicals, Ltd. | Additive for aqueous coating material for imparting distinctness of image to coating film |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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