專利名稱：調(diào)色劑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及制備調(diào)色劑組合物的方法。更具體地，描述了乳液聚合、聚集、聚結(jié)、洗滌和濕篩分的連續(xù)方法。這些方法可用于生產(chǎn)調(diào)色劑組合物。
背景技術(shù)：
先前公開了用于靜電攝影、電子照相或靜電復(fù)印印刷或復(fù)印設(shè)備形成調(diào)色劑組合物的方法。例如，調(diào)色劑可以由包括如下操作的方法制備乳液制備，隨后進(jìn)行乳液的聚集和聚結(jié)，洗滌獲得的產(chǎn)物和然后分離調(diào)色劑。制備調(diào)色劑的這種方法描述于許多專利中，例如美國專利5,290,654；5,278,020；5,308,734；5,370,963；5,344,738；5,403,693；5,418,108；5,364,729；5,346,797；5,348,832；5,405,728；5,366,841；5,496,676；5,527,658；5,585,215；5,650,255；5,650,256；5,501,935；5,723,253；5,744,520；5,763,133；5,766,817；5,747,215；5,827,633；5,853,944；5,804,349；5,840,462；5,869,215；5,863,698；5,902,710；5,910,387；5,916,725；5,919,595；5,925,488和5,977,210。
目前，一種或所有的乳化、聚集、聚結(jié)、洗滌和分離工藝采用間歇模式進(jìn)行。由于每個單個間歇工藝涉及大量材料的處理，因此每個工藝在移動到下一個工藝之前需要許多小時才完成。此外，由于一個批次相對另一個批次可發(fā)生變化，所以通常難以獲得批次與批次的一致性。
有利地提供制備調(diào)色劑的方法，該方法更有效，需要更少的時間，并且得到一致的調(diào)色劑產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容提供生產(chǎn)膠乳乳液的連續(xù)乳液聚合方法，該膠乳乳液在實施方案中可以與著色劑在連續(xù)聚集、聚結(jié)和洗滌工藝中結(jié)合。
該方法包括在具有聚集區(qū)、聚結(jié)區(qū)和洗滌區(qū)的單一反應(yīng)容器中，由如下方式生產(chǎn)調(diào)色劑在單一反應(yīng)容器的聚集區(qū)中聚集著色劑和膠乳乳液以形成聚集的調(diào)色劑粒子，在單一反應(yīng)容器的聚結(jié)區(qū)中聚結(jié)聚集的調(diào)色劑粒子，和在單一反應(yīng)容器的洗滌區(qū)中洗滌聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子，由此形成調(diào)色劑。在實施方案中，單一反應(yīng)容器可以是多螺桿擠出機(jī)。


圖1示意性顯示了適用于與根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方案的連續(xù)乳液聚合工藝結(jié)合的設(shè)備；和圖2示意性顯示了適用于與根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方案的連續(xù)聚集，聚結(jié)和洗滌工藝結(jié)合的設(shè)備。
具體實施例方式
根據(jù)本公開內(nèi)容制備調(diào)色劑組合物的方法包括連續(xù)乳液聚合工藝(在圖1中示意性說明)以提供膠乳乳液，隨后為連續(xù)聚集/聚結(jié)/洗滌工藝(在圖2中示意性說明)以提供調(diào)色劑組合物。
參考圖1，螺桿擠出機(jī)設(shè)備10包括擠出機(jī)機(jī)筒20、螺桿30、螺桿擠出機(jī)槽32、加熱/冷卻系統(tǒng)40、熱電偶42、惰性氣體供應(yīng)口11、水供應(yīng)口12、表面活性劑供應(yīng)口13、單體供應(yīng)口14、晶種樹脂供應(yīng)口15、引發(fā)劑供應(yīng)口16、pH滴定劑供應(yīng)口17、穩(wěn)定劑供應(yīng)口18。螺桿30由軸31驅(qū)動，軸31以常規(guī)方式連接到驅(qū)動電機(jī)(未顯示)，該方式允許螺桿30以約50轉(zhuǎn)每分鐘(“rpm”)-約1500rpm，在實施方案中約250 rpm-約1000rpm的速度旋轉(zhuǎn)。
軸31通過密封24、液體密封外殼28和泡面環(huán)22，它密封機(jī)筒20的上游端。使密封流體通過密封流體供應(yīng)口26供應(yīng)到液體密封外殼28。在構(gòu)造中螺桿30可以有利地采用元件片的形式為模塊的，使螺桿能夠采用具有適當(dāng)長度、螺距角度等的不同輸送元件和捏合元件，以提供最優(yōu)輸送、混合、分散、脫揮發(fā)份、排料和泵送條件的方式進(jìn)行構(gòu)造。沿機(jī)筒的熱電偶42監(jiān)測機(jī)筒20的溫度和控制機(jī)筒20溫度以保持適于聚合反應(yīng)的所需溫度。合適的溫度是約45℃-約90℃，和在實施方案中為約55℃-約85℃。
在實施方案中，機(jī)筒20可以分段成約10-約12個區(qū)段?？梢元毩⒌赝ㄟ^控制機(jī)筒每個區(qū)段中的溫度達(dá)到局部溫度控制。
為在機(jī)筒20中提供適于乳液聚合的無氧環(huán)境，使惰性氣體如氮氣通過位于機(jī)筒20下游端附近的惰性氣體供應(yīng)口11提供到機(jī)筒20的內(nèi)部。將去離子水通過水供應(yīng)口12引入機(jī)筒20，水供應(yīng)口12可以就位于螺桿30之前。去離子水可用于避免離子干擾聚合反應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解可以使用常規(guī)方法(例如滲透工藝、過濾等)純化使用的水到任何所需的程度?？梢詫⑺诩s100psi-約1000psi，在實施方案中約250psi-約750psi的受控壓力下通過就在液體密封外殼28之后的泵泵送入機(jī)筒20，設(shè)計液體密封外殼28以避免反應(yīng)混合物向上游流動。將表面活性劑通過在水供應(yīng)口12下游但在單體供應(yīng)口14上游的表面活性劑供應(yīng)口13引入機(jī)筒20。
表面活性劑的數(shù)量可以是最終乳液組合物的約0.01-約15wt％，和在實施方案中為最終乳液組合物的約0.1-約5wt％。使單體通過單體供應(yīng)口14提供給機(jī)筒20。單體可以在壓力下引入，該壓力匹配將水引入機(jī)筒20的壓力。單體的數(shù)量可以是最終乳液組合物的約1-約65wt％，在實施方案中為最終乳液組合物的約10-約50wt％。將晶種樹脂通過晶種樹脂供應(yīng)口15引入機(jī)筒20。晶種樹脂的數(shù)量可以是最終乳液組合物的約0.1-約25wt％，在實施方案中為最終乳液組合物的約5-約20wt％。
在實施方案中，可以將水、表面活性劑、單體和晶種樹脂的兩種或多種在引入機(jī)筒之前預(yù)混合。例如，可以將表面活性劑與水預(yù)混合并與水同時引入機(jī)筒。作為另一個例子，可以將晶種樹脂與單體預(yù)混合并與單體同時引入機(jī)筒。可以采用任何其它合適的組合。另外，至少一種單體可用于形成樹脂；在實施方案中可以利用約2-約10種單體。
一旦將水、表面活性劑、單體和晶種樹脂在氮氣氣氛中混合和加熱到所需溫度，則將引發(fā)劑通過引發(fā)劑供應(yīng)口16引入機(jī)筒20以開始聚合反應(yīng)。引發(fā)劑供應(yīng)口16位于晶種樹脂供應(yīng)口15的足夠下游以保證在引入引發(fā)劑之前水、表面活性劑、單體和晶種樹脂的適當(dāng)混合。引發(fā)劑的數(shù)量可以是最終乳液組合物的約0.1-約8wt％，在實施方案中為最終乳液組合物的約2-約6wt％。
乳液聚合的反應(yīng)時間可以由引發(fā)劑的數(shù)量、螺桿設(shè)計、螺桿速度、進(jìn)料速率、溫度和壓力控制。乳液聚合需要的反應(yīng)時間依賴于許多因素變化，該因素包括采用的特定單體、機(jī)筒中的溫度和選擇的特定引發(fā)劑。應(yīng)當(dāng)設(shè)計螺桿擠出機(jī)以提供約0.5分鐘-約10分鐘，和在實施方案中約2分鐘-約8分鐘的停留時間。
膠乳乳液的pH可以通過經(jīng)由pH滴定劑供應(yīng)口17引入pH滴定劑調(diào)節(jié)?？梢皂憫?yīng)于來自pH計44的pH讀數(shù)自動確定和調(diào)節(jié)引入的pH滴定劑數(shù)量。依賴于諸如采用的特定單體、選擇的特定引發(fā)劑和最終所需的調(diào)色劑組合物的因素，可以將pH調(diào)節(jié)到約1-約5，在實施方案中約2-約4。
可以將穩(wěn)定劑通過穩(wěn)定劑供應(yīng)口18引入機(jī)筒20以穩(wěn)定乳液。穩(wěn)定劑的數(shù)量可以是最終乳液組合物的約0.1-約10wt％，在實施方案中為最終乳液組合物的約2-約8wt％。
獲得的乳液(它在實施方案中包括“膠乳”)通過開口25離開機(jī)筒20并可以直接引入第二螺桿擠出機(jī)100(參見圖2)，在其中進(jìn)行連續(xù)聚集/聚結(jié)/洗滌工藝。
現(xiàn)在參考圖2，螺桿擠出機(jī)設(shè)備100包括擠出機(jī)機(jī)筒120、螺桿130、螺桿擠出機(jī)槽132、加熱器140、熱電偶141、水供應(yīng)口112、表面活性劑/著色劑供應(yīng)口113和膠乳供應(yīng)口114。螺桿130由軸131驅(qū)動，軸131以常規(guī)方式連接到驅(qū)動電機(jī)(未顯示)，該方式允許螺桿130以約50轉(zhuǎn)每分鐘(“rpm”)-約2000 rpm，在實施方案中約250 rpm-約1250 rpm的速度旋轉(zhuǎn)。軸131通過體密封外殼128、泡面環(huán)122和密封元件126，它密封機(jī)筒120的上游端。
螺桿擠出機(jī)設(shè)備100限定三個區(qū)域，即其中發(fā)生聚集的區(qū)域A，其中發(fā)生聚結(jié)的區(qū)域B，和其中發(fā)生洗滌的區(qū)域C。每個區(qū)域包括pH計144a、144b、144c和pH滴定劑供應(yīng)口117a、117b、117c。每個區(qū)域也包括熱電偶141a、141b、141c，它們控制和監(jiān)測機(jī)筒120的溫度以在每個區(qū)域中保持所需的溫度，該溫度適于每個聚集/聚結(jié)/洗滌工藝。材料從設(shè)備100的上游端以向下游的方向按順序通過區(qū)域A、B和C移動，最終通過篩網(wǎng)124并通過頭160的開口165離開設(shè)備100。
螺桿130在構(gòu)造中可以采用元件片的形式為模塊的，使螺桿能夠采用具有適當(dāng)長度、螺距角度等的不同輸送元件和捏合元件，以提供最優(yōu)輸送、混合、分散、脫揮發(fā)份、排料和泵送條件的方式進(jìn)行構(gòu)造。例如，可以采用約1350mm-約3000mm，在實施方案中約1500mm-約2500mm的長度，和約0°-約90°，在實施方案中約20°-約75°的螺距角度。
在每個區(qū)域A、B和C中的局部停留時間可以由螺桿設(shè)計、螺桿速度、進(jìn)料速率、溫度和壓力控制。適于聚集/聚結(jié)/洗滌工藝的局部停留時間將依賴于許多因素變化，該因素包括例如采用的特定膠乳、機(jī)筒中的溫度和選擇的特定聚集劑。應(yīng)當(dāng)設(shè)計螺桿擠出機(jī)以提供在區(qū)域A中約1分鐘-約5分鐘，在實施方案中在區(qū)域A中約2分鐘-約4分鐘；在區(qū)域B中約0.5分鐘-約2分鐘，在實施方案中在區(qū)域B中約1分鐘-約1.5分鐘；和在區(qū)域C中約1分鐘-約5分鐘，在實施方案中在區(qū)域C中約2分鐘-約4分鐘的局部停留時間。
將水通過水供應(yīng)口112引入機(jī)筒120，該供應(yīng)口可以就位于乳液進(jìn)料口114之前。在實施方案中，去離子水可用于避免離子干擾聚集/聚結(jié)/洗滌工藝。應(yīng)當(dāng)理解可以使用常規(guī)方法(例如滲透工藝、過濾等)純化使用的水到任何所需的程度?？梢詫⑺诩s100psi-約1000psi，在實施方案中約250psi-約750psi的受控壓力下通過就在液體密封外殼(未顯示)之后的泵泵送入機(jī)筒120，設(shè)計液體密封外殼以避免在將組合物經(jīng)歷聚集/聚結(jié)/洗滌工藝之前向上游流動。
可以將表面活性劑和著色劑通過表面活性劑供應(yīng)口113引入在水供應(yīng)口112下游的機(jī)筒120?？梢詫⒈砻婊钚詣?著色劑混合物在約100psi-約1000psi，在實施方案中約250psi-約750psi的受控壓力下通過泵(未顯示)泵送入機(jī)筒120。表面活性劑的數(shù)量可以為最終調(diào)色劑組合物的約0.01-約15wt％，和在實施方案中為最終調(diào)色劑組合物的約0.1-約5wt％。著色劑的數(shù)量可以為最終調(diào)色劑組合物的約1-約15wt％，和在實施方案中為最終調(diào)色劑組合物的約3-約10wt％。將離開圖1中所示設(shè)備的膠乳通過乳液供應(yīng)口114引入螺桿擠出機(jī)100，該供應(yīng)口位于與表面活性劑供應(yīng)口113大致相同的位置。可以在壓力下引入膠乳，該壓力匹配將水引入機(jī)筒120的壓力。聚合物樹脂的數(shù)量可以為最終調(diào)色劑組合物的約65-約96wt％，和在實施方案中為最終調(diào)色劑組合物的約75-約90wt％。
在實施方案中，將水、表面活性劑、著色劑和膠乳的兩種或多種在引入機(jī)筒之前預(yù)混合。例如，如圖2中所示，可以將表面活性劑與著色劑預(yù)混合并將兩種成分同時引入機(jī)筒。相似地，可以將表面活性劑和/或著色劑與水預(yù)混合并可以將成分同時引入機(jī)筒。也可以將表面活性劑和/或著色劑與膠乳預(yù)混合并因此可以將這些成分同時引入機(jī)筒?？梢圆捎萌魏纹渌线m的組合。
通過聚集劑供應(yīng)口115向機(jī)筒120中引入聚集劑以開始聚集工藝，它標(biāo)志著區(qū)域A的開始。聚集劑可用于優(yōu)化粒子聚集時間同時最小化結(jié)垢和粗粒子形成。聚集劑的數(shù)量可以為最終調(diào)色劑組合物的約0.01-約5wt％，和在實施方案中為最終調(diào)色劑組合物的約0.05-約3wt％。可以構(gòu)造在聚集劑供應(yīng)口115下游的螺桿130以具有右手捏合塊和中性捏合塊以促進(jìn)材料的混合和輸送兩者。左手捏合塊可以放置在聚集區(qū)138a(區(qū)域A)下游端的螺桿130上以增加局部停留時間。
可以通過經(jīng)由pH滴定劑供應(yīng)口117a引入pH滴定劑調(diào)節(jié)聚集工藝期間的pH?？梢皂憫?yīng)于來自pH計144a的pH讀數(shù)自動確定和調(diào)節(jié)引入的pH滴定劑數(shù)量?？梢詫^(qū)域A的pH調(diào)節(jié)到約2.5-約7，在實施方案中約4-約6。聚集工藝期間的溫度可以由熱電偶141a監(jiān)測和由加熱器140調(diào)節(jié)?？梢詫^(qū)域A的溫度調(diào)節(jié)到約20℃-約50℃，在實施方案中約30℃-約40℃。
根據(jù)本公開內(nèi)容的聚集膠乳在實施方案中表示例如直徑為約1μ-約20μ，在實施方案中約3μ-約15μ的聚集的調(diào)色劑粒子。
通過在高溫下在區(qū)域B中混合和捏合聚集乳液而發(fā)生聚結(jié)。如采用聚集區(qū)，也可以構(gòu)造聚結(jié)區(qū)中的螺桿130以具有右手和中央捏合塊。左手捏合塊可以放置在聚結(jié)區(qū)138b(區(qū)域B)下游端的螺桿130上以增加局部停留時間。可以將穩(wěn)定劑通過穩(wěn)定劑供應(yīng)口118引入機(jī)筒120以增加來自膠乳的聚集和聚結(jié)的懸浮液。穩(wěn)定劑的數(shù)量可以為最終調(diào)色劑組合物的約0.1-約10wt％，和在實施方案中為最終調(diào)色劑組合物的約0.5-約3wt％。
可以通過經(jīng)由pH滴定劑供應(yīng)口117b引入pH滴定劑調(diào)節(jié)聚結(jié)工藝期間的pH?？梢皂憫?yīng)于來自pH計144b的pH讀數(shù)自動監(jiān)測和調(diào)節(jié)引入的pH滴定劑數(shù)量。可以將區(qū)域B的pH調(diào)節(jié)到約3.5-約10，在實施方案中約5-約7。聚結(jié)工藝期間的機(jī)筒溫度可以由熱電偶141b控制和監(jiān)測?？梢詫^(qū)域B的溫度調(diào)節(jié)到約70℃-約98℃，在實施方案中約75℃-約90℃。
根據(jù)本公開內(nèi)容的聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子在實施方案中表示例如直徑為約1μ-約20μ，在實施方案中約3μ-約15μ的調(diào)色劑粒子。
一旦完成聚結(jié)，在區(qū)域C中以逆流工藝進(jìn)行洗滌。將圓筒環(huán)150放置在聚結(jié)區(qū)(區(qū)域B)的下游端以產(chǎn)生突然壓降使得在區(qū)域C開始處的螺桿130沒有材料。將水(例如去離子水)在區(qū)域C的下游端通過下游水供應(yīng)口119引入?？梢詫⑺诩s100psi-約1000psi，在實施方案中約250psi-約750psi的受控壓力下通過泵(未顯示)泵送入機(jī)筒120以產(chǎn)生上游水的逆流。窄螺距輸送螺桿(未顯示)可以在頭160之前放置在區(qū)域C的下游端138c附近。這些窄螺桿與小出料開口165結(jié)合，協(xié)助產(chǎn)生背壓。左手捏合塊也可以在洗滌區(qū)的下游端138c附近提供。可以將水與調(diào)色劑分離并通過裝備機(jī)械過濾器(未顯示)的雙螺桿機(jī)械排氣口145除去。
可以通過經(jīng)由pH滴定劑供應(yīng)口117c引入pH滴定劑調(diào)節(jié)洗滌工藝期間的pH?？梢皂憫?yīng)于來自pH計144c的pH讀數(shù)自動監(jiān)測和調(diào)節(jié)引入的pH滴定劑數(shù)量?？梢詫^(qū)域C的pH調(diào)節(jié)到約3-約9，在實施方案中約5-約7。
在洗滌工藝期間的溫度可以由熱電偶141c控制和監(jiān)測?？梢詫^(qū)域C的溫度調(diào)節(jié)到約20℃-約65℃，在實施方案中約35℃-約50℃。
大粒子過濾可以由放置在區(qū)域C下游端的篩網(wǎng)124進(jìn)行。合適的篩網(wǎng)尺寸是約10μm-約50μm，在實施方案中約20μm-約40μm。此過濾步驟可代替用于現(xiàn)有技術(shù)間歇調(diào)色劑制備工藝的濕篩分工藝。
適于制備膠乳乳液的任何單體可用于本工藝。用于形成膠乳乳液的合適單體和因此在膠乳乳液中獲得的膠乳粒子包括但不限于苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯、異戊二烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、其混合物等?？梢砸蕾囉谝谌橐壕酆瞎に囍兄苽涞奶囟z乳聚合物選擇采用的特定晶種樹脂。
在實施方案中，無定形聚酯樹脂，例如聚丙氧基化雙酚A富馬酸酯聚酯可以以本公開內(nèi)容的連續(xù)工藝制備和然后用于形成調(diào)色劑組合物。雙酚A、環(huán)氧丙烷或碳酸丙烯酯和富馬酸用作本公開內(nèi)容的工藝中的單體組分而丙氧基化雙酚A富馬酸酯用作晶種樹脂。可用作晶種樹脂的線性丙氧基化雙酚A富馬酸酯樹脂以商品名SPARII從Resana S/A Industrias Quimicas，Sao Paulo Brazil購得。市售的其它丙氧基化雙酚A富馬酸酯樹脂包括來自Kao Corporation，日本的GTUF和FPESL-2，和來自Reichhold，Research Triangle Park，NorthCarolina的EM181635等。
膠乳聚合物粒子可以在本公開內(nèi)容的調(diào)色劑組合物中以調(diào)色劑組分的約75wt％-約98wt％，在實施方案中約85wt％-約96wt％存在。本公開內(nèi)容的膠乳聚合物粒子的尺寸可以是例如約0.05微米-約1微米的體積平均直徑，在實施方案中約0.1微米-約0.75微米的體積平均直徑，該尺寸由Brookhaven納米尺寸粒子分析儀測量。膠乳聚合物的其它尺寸和有效數(shù)量可以在實施方案中選擇。
用于膠乳制備的引發(fā)劑的例子包括水溶性引發(fā)劑，如過硫酸銨和過硫酸鉀，及包括過氧化物和氫過氧化物的有機(jī)溶解性引發(fā)劑，該過氧化物和氫過氧化物包括Vazo過氧化物，如VAZO 64TM，2-甲基2-2-偶氮雙丙腈，VAZO 88TM，和2-2-偶氮雙異丁酰胺脫水物及其混合物。在實施方案中可以采用占單體約0.1-約10％和在實施方案中約0.2-約5 wt％的數(shù)量使用包括十二烷硫醇、辛烷硫醇、四溴化碳、其混合物等的鏈轉(zhuǎn)移劑，以控制當(dāng)根據(jù)本公開內(nèi)容進(jìn)行乳液聚合時聚合物的分子量性能。
在本連續(xù)工藝中用于制備膠乳和著色劑分散體的表面活性劑可以是離子或非離子表面活性劑。可以采用的陰離子表面活性劑包括硫酸鹽和磺酸鹽、十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基萘硫酸鈉、二烷基苯烷基硫酸鹽和磺酸鹽、酸如購自Aldrich的松香酸(abitic acid)、從Kao獲得的NEOGEN RTM、NEOGEN SCTM及其混合物等。
用于本連續(xù)工藝的著色劑包括顏料、染料、顏料和染料的混合物、顏料混合物、染料混合物等。合適的著色劑是已知的，購自各種商業(yè)來源，且包括但不限于黑顏料如炭黑。通常，可以選擇的著色顏料是青色、品紅色、紅色、棕色、橙色或黃色顏料及其混合物。可以選擇的品紅色顏料的例子包括例如在染料索引中標(biāo)識為CI60710的2，9-二甲基-取代的喹吖啶酮和蒽醌染料，CI分散紅15，在染料索引中標(biāo)識為CI 26050的重氮染料，CI溶劑紅19等?？梢允褂玫那嗌伭系恼f明性例子包括銅四(十八烷基磺酰氨基)酞菁，在染料索引中列舉為CI 74160的x-銅酞菁顏料，CI顏料藍(lán)，和在染料索引中標(biāo)識為CI 69810的Anthrathrene藍(lán)，特殊藍(lán)X-2137等；而可以選擇的黃色顏料的說明性例子包括二芳基化物黃3，3-二氯benzidene乙酰乙酰苯胺，在染料索引中標(biāo)識為CI 12700的單偶氮顏料，CI溶劑黃16，在染料索引中標(biāo)識為Foron黃SE/GLN的硝基苯基胺磺酰胺，CI分散黃33，2，5-二甲氧基-4-磺酰苯胺苯基偶氮-4′-氯-2，5-二甲氧基乙酰乙酰苯胺，和永久黃FGL。在實施方案中可以采用上述物質(zhì)的混合物。
用于本公開內(nèi)容的方法的pH滴定劑可以是不不利影響待生產(chǎn)產(chǎn)物的任何酸或堿。合適的堿可包括金屬氫氧化物，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨和任選的其混合物。合適的酸包括硝酸、硫酸、鹽酸、檸檬酸、乙酸、和任選的其混合物。
能夠引起絡(luò)合的任何聚集劑可用于本公開內(nèi)容的連續(xù)方法。堿土金屬或過渡金屬鹽兩者可以用作聚集劑。在實施方案中，可以選擇堿(II)鹽以聚集鈉代磺化聚酯膠體與著色劑以能夠形成調(diào)色劑復(fù)合材料。
可用于本連續(xù)方法的穩(wěn)定劑包括堿如金屬氫氧化物，該金屬氫氧化物包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、及其任選的混合物。也用作穩(wěn)定劑的是包含溶于氫氧化鈉的硅酸鈉的組合物。
為有助于調(diào)色劑組合物的加工，與膠乳中離子表面活性劑極性相反的離子凝結(jié)劑(即抗衡離子凝結(jié)劑)可任選地用于調(diào)色劑組合物。凝結(jié)劑存在的數(shù)量為例如防止/最小化最終漿料中細(xì)粒的出現(xiàn)。細(xì)粒在實施方案中是指例如平均體積直徑小于約6微米，在實施方案中平均體積直徑為約2微米-約5微米的小尺寸粒子，該細(xì)?？刹焕赜绊懻{(diào)色劑收率?？购怆x子凝結(jié)劑可以是有機(jī)或無機(jī)實體?？梢栽谡{(diào)色劑中包括的例示凝結(jié)劑包括聚金屬鹵化物、聚金屬磺基硅酸鹽、任選地與陽離子表面活性劑結(jié)合的單價、二價或多價鹽及其混合物等。無機(jī)陽離子凝結(jié)劑包括例如聚氯化鋁(PAC)、聚磺基硅酸鋁(PASS)、硫酸鋁、硫酸鋅或硫酸鎂。例如，在實施方案中樹脂膠乳分散體的離子表面活性劑可以是陰離子表面活性劑，而抗衡離子凝結(jié)劑可以是聚金屬鹵化物或聚金屬磺基硅酸鹽。當(dāng)存在時，凝結(jié)劑的使用數(shù)量為總調(diào)色劑組合物的約0.02-約2wt％，在實施方案中為總調(diào)色劑組合物的約0.1-約1.5wt％。
調(diào)色劑也可包括有效數(shù)量為例如約0.1-約5wt％，在實施方案中約1-約3 wt％的電荷添加劑。合適的電荷添加劑包括烷基吡啶鹵化物、硫酸氫鹽、美國專利3,944,493；4,007,293；4,079,014；4,394,430和4,560,635的電荷控制添加劑、負(fù)電荷增強(qiáng)添加劑如鋁絡(luò)合物、任何其它電荷添加劑及其混合物等。
另外任選的添加劑包括增強(qiáng)調(diào)色劑組合物性能的任何添加劑。包括在內(nèi)的是表面活加劑、顏色增強(qiáng)劑等。可以在洗滌或干燥之后加入調(diào)色劑組合物的表面添加劑包括例如金屬鹽、脂肪酸金屬鹽、膠態(tài)二氧化硅、金屬氧化物、鈦酸鍶及其混合物等，該添加劑每個通常存在的數(shù)量為約0.1-約2wt％，在實施方案中為約0.5-約1.5wt％；參考例如美國專利3,590,000；3,720,617；3,655,374和3,983,045。特別有用的添加劑包括硬脂酸鋅和從Degussa購得的AEROSIL R972。也可以采用例如約0.1-約2wt％，在實施方案中約0.5-約1.5wt％的數(shù)量選擇美國專利6,190,815和美國專利6,004,714的涂覆二氧化硅，該添加劑可以在聚集期間加入或共混入形成的調(diào)色劑產(chǎn)物。
顯影劑組合物可以由如下方式制備混合采用在此公開的方法獲得的調(diào)色劑與已知的載體粒子，包括涂覆的載體，如鋼、鐵氧體等。這種載體包括在美國專利4,937,166和4,935,326中公開的那些。載體可存在的數(shù)量為調(diào)色劑的約2wt％到約8wt％，在實施方案中為調(diào)色劑的約4wt％-約6wt％。載體粒子也可包括在其上帶有聚合物涂層的核，例如為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其中分散有導(dǎo)電組分如導(dǎo)電炭黑。載體涂料包括硅樹脂如甲基倍半硅氧烷，氟聚合物如聚偏二氟乙烯，不與摩擦電系列緊密接近的樹脂混合物如聚偏二氟乙烯和丙烯酸類，熱固性樹脂如丙烯酸類，其混合物和其它已知的組分。
也可設(shè)想采用在此公開的調(diào)色劑的成像方法。這種方法包括例如一些上述專利和美國專利4,265,990、4,858,884、4,584,253和4,563,408。成像方法包括圖像在電子印刷磁性圖像特征標(biāo)識設(shè)備中的產(chǎn)生和其后采用本公開內(nèi)容的調(diào)色劑組合物顯影圖像。由靜電方法在光電導(dǎo)材料表面上形成和顯影圖像是公知的?；A(chǔ)靜電復(fù)印工藝包括在光電導(dǎo)絕緣層上放置均勻的靜電荷，對光和遮蔽圖像暴露該層以在對光曝光的該層區(qū)域上消散電荷，和通過在圖像上沉積細(xì)分的驗電器材料，例如調(diào)色劑顯影獲得的靜電潛像。調(diào)色劑將通常被吸引到保留電荷的層的那些區(qū)域，由此形成對應(yīng)于靜電潛像的調(diào)色劑圖像。然后可以將此粉末圖像轉(zhuǎn)印到載體表面如紙?？梢詫⑥D(zhuǎn)印的圖像隨后通過熱永久地固定到載體表面。替代通過均勻地使光電導(dǎo)層帶電荷和然后對光和遮蔽圖像暴露層形成潛像，可通過直接在圖像構(gòu)造中使層帶電荷形成潛像。其后，可以將粉末圖像定影到光電導(dǎo)層，消除粉末圖像轉(zhuǎn)印。其它合適的定影方法如溶劑或保護(hù)層處理可以替代上述熱定影步驟。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中聚集區(qū)中的著色劑和膠乳乳液的溫度為約30℃-約40℃和pH為約4-約6，聚結(jié)區(qū)中聚集的調(diào)色劑粒子的溫度為約75℃-約90℃和pH為約5-約7，和洗滌區(qū)中聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子的溫度為約35℃-約50℃和pH為約5-約7。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中著色劑選自炭黑、2，9-二甲基-取代的喹吖啶酮和蒽醌染料、重氮染料、銅四(十八烷基磺酰氨基)酞菁、x-銅酞菁顏料、anthrathrene藍(lán)、二芳基化物黃3，3-二氯benzidene乙酰乙酰苯胺、硝基苯基胺磺酰胺和2，5-二甲氧基-4-磺酰苯胺苯基偶氮-4′-氯-2，5-二甲氧基乙酰乙酰苯胺及其混合物。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中聚集劑選自氯化鈹、溴化鈹、碘化鈹、乙酸鈹、硫酸鈹、氯化鎂、溴化鎂、碘化鎂、乙酸鎂、硫酸鎂、氯化鈣、溴化鈣、碘化鈣、乙酸鈣、硫酸鈣、氯化鍶、溴化鍶、碘化鍶、乙酸鍶、硫酸鍶、氯化鋇、溴化鋇、碘化鋇、乙酸釩、乙酸鈮、乙酸鉭、乙酸鉻、乙酸鉬、乙酸鎢、乙酸錳、乙酸鐵、乙酸釕、乙酸鈷、乙酸鎳、乙酸銅、乙酸鋅、乙酸鎘、乙酸銀、乙酰乙酸釩、乙酰乙酸鈮、乙酰乙酸鉭、乙酰乙酸鉻、乙酰乙酸鉬、乙酰乙酸鎢、乙酰乙酸錳、乙酰乙酸鐵、乙酰乙酸釕、乙酰乙酸鈷、乙酰乙酸鎳、乙酰乙酸銅、乙酰乙酸鋅、乙酰乙酸鎘、乙酰乙酸銀、硫酸釩、硫酸鈮、硫酸鉭、硫酸鉻、硫酸鉬、硫酸鎢、硫酸錳、硫酸鐵、硫酸釕、硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸鎘、硫酸銀、乙酸鋁、聚氯化鋁及其混合物。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中單一反應(yīng)容器是多螺桿擠出機(jī)，并且其中膠乳由連續(xù)乳液聚合工藝提供。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中至少一種單體包括約2-約10種單體，至少一種單體選自苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯、異戊二烯、丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯腈，任選的晶種樹脂包括生產(chǎn)的膠乳粒子，并且其中乳液聚合在約45℃-約90℃的溫度和約1-約5的pH下進(jìn)行。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中膠乳粒子選自聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(苯乙烯-異戊二烯)、聚(甲基苯乙烯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸甲酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸乙酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸丙酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸丁酯-異戊二烯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(苯乙烯-異戊二烯)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丁二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-異戊二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸)和聚(丙烯腈-丙烯酸丁酯-丙烯酸)，并且其中乳液聚合在約55℃-約85℃的溫度和約2-約4的pH下進(jìn)行。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中任選的表面活性劑選自陰離子硫酸鹽表面活性劑、陰離子磺酸鹽表面活性劑、陰離子酸表面活性劑、非離子醇表面活性劑、非離子酸表面活性劑、非離子醚表面活性劑、陽離子銨表面活性劑和季化聚氧乙基烷基胺表面活性劑的陽離子鹵化物鹽。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中任選的表面活性劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基萘硫酸鈉、二烷基苯烷基硫酸鹽、二烷基苯烷基磺酸鹽、松香酸(abitic acid)、聚乙烯醇、聚丙烯酸、methalose、甲基纖維素、乙基纖維素、丙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、二烷基苯氧基聚(亞乙基氧)乙醇、烷基芐基二甲基氯化銨、二烷基苯烷基氯化銨、月桂基三甲基氯化銨、烷基芐基甲基氯化銨、烷基芐基二甲基溴化銨、苯札氯銨、C12三甲基溴化銨、C15三甲基溴化銨、C17三甲基溴化銨、十二烷基芐基三乙基氯化銨、溴化鯨蠟基吡啶、和任選的其混合物。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中至少一種單體包括雙酚A、環(huán)氧丙烷和富馬酸并且晶種樹脂包括丙氧基化雙酚A富馬酸酯，并且其中單一反應(yīng)容器是多螺桿擠出機(jī)。
同樣，在實施方案中公開了方法，其中包括調(diào)色劑粒子的粒子的直徑為約1μ-約20μ并且單一反應(yīng)容器是多螺桿擠出機(jī)。
實施例實施例1將約1.9％0.02 M HNO3、約24.7％包括約74∶23∶3比例的苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸β-羧乙酯共聚物的膠乳核、約12.2％包括約74∶23∶3比例的苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸β-羧乙酯共聚物的膠乳殼、約6.7％Regal 330炭黑和約54.5％去離子水的預(yù)共混物通過壓力泵注入雙螺桿擠出機(jī)(由Coperion制造的ZSK25)用于聚集和聚結(jié)。擠出機(jī)的長度/直徑(L/D比)是約53和螺桿L/D是約54.16。螺桿構(gòu)造具有輸送螺桿、隨后為中央捏合元件、右手捏合元件、中央捏合塊、左手捏合元件和小螺距輸送元件以控制預(yù)共混物材料的應(yīng)力、應(yīng)變、停留時間和泵送。
進(jìn)料速率調(diào)節(jié)為約48g/min-約97g/min和溫度是約40℃-約100℃。螺桿速度由約200rpm變化至約800rpm。使用由SysmexCorporation制造的FPIA2100測量樹脂粒子的尺寸。結(jié)果顯示初始粒度從約0.9μm到約2.53μm的粒子生長。在更高的螺桿速度和進(jìn)料速率下，觀察到粒子的更好生長并且粒子保持懸浮。
權(quán)利要求
1.在包括聚集區(qū)、聚結(jié)區(qū)和洗滌區(qū)的單一反應(yīng)容器中生產(chǎn)調(diào)色劑的方法，該方法包括在單一反應(yīng)容器的聚集區(qū)中聚集著色劑和膠乳乳液以形成聚集的調(diào)色劑粒子；在單一反應(yīng)容器的聚結(jié)區(qū)中聚結(jié)聚集的調(diào)色劑粒子以形成聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子；和在單一反應(yīng)容器的洗滌區(qū)中洗滌聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子，由此形成調(diào)色劑。
2.權(quán)利要求1的方法，其中聚集區(qū)中的著色劑和膠乳乳液在約20℃-約50℃的溫度和約2.5-約7的pH下，聚結(jié)區(qū)中聚集的調(diào)色劑粒子在約70℃-約98℃的溫度和約3.5-約10的pH下，和洗滌區(qū)中聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子在約20℃-約65℃的溫度和約3-約9的pH下。
3.權(quán)利要求1的方法，其中膠乳乳液包括選自苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯、異戊二烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈和任選的其混合物的膠乳粒子，并且包括聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子的粒子的直徑為約1μ-約20μ，并且其中著色劑選自黑顏料、青顏料、品紅顏料、紅顏料、棕顏料、橙顏料、黃顏料及其混合物。
4.權(quán)利要求1的方法，其中膠乳乳液包括選自如下的膠乳粒子聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(苯乙烯-異戊二烯)、聚(甲基苯乙烯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-異戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸甲酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸乙酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸丙酯-異戊二烯)、聚(丙烯酸丁酯-異戊二烯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(苯乙烯-異戊二烯)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丁二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-異戊二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸)和聚(丙烯腈-丙烯酸丁酯-丙烯酸)，并且包括聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子的粒子的直徑為約3μ-約15μ。
5.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括向聚集區(qū)中的膠乳中加入選自堿土金屬鹽和過渡金屬鹽的聚集劑。
6.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括向聚結(jié)區(qū)中的聚集的調(diào)色劑粒子中加入選自如下的金屬氫氧化物穩(wěn)定劑氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、溶于氫氧化鈉的硅酸鈉及其混合物。
7.由包括權(quán)利要求1的方法的方法制備的調(diào)色劑組合物。
8.一種方法，包括在單一反應(yīng)容器中制備包括至少一種單體、水、任選的表面活性劑和任選的晶種樹脂的乳液；在聚合條件下保持乳液以提供包含膠乳粒子的膠乳乳液；和連續(xù)回收膠乳乳液。
9.一種方法，包括在單一反應(yīng)容器中制備包括至少一種單體、水、任選的表面活性劑和任選的晶種樹脂的乳液；在聚合條件下保持乳液以提供包含膠乳粒子的膠乳乳液；和連續(xù)回收膠乳乳液；使膠乳乳液和著色劑接觸；通過使著色劑和膠乳乳液按順序通過限定聚集區(qū)、聚結(jié)區(qū)和洗滌區(qū)的多螺桿擠出機(jī)而聚集著色劑和膠乳乳液以形成聚集的調(diào)色劑粒子，聚結(jié)聚集的調(diào)色劑粒子，和洗滌聚集和聚結(jié)的調(diào)色劑粒子。
10.由權(quán)利要求9的方法制備的調(diào)色劑組合物。
全文摘要
提供連續(xù)形成膠乳乳液和采用該乳液制備調(diào)色劑的方法。
文檔編號G03G9/08GK101089738SQ20061009280
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者J·T·鐘, C·-M·程, H·常 申請人:施樂公司