專利名稱：：含改性碳素制品和兩親離子的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及改性碳素制品，由改性碳素制品制得的組合物、以及使用其的方法。相關(guān)技術(shù)的討論利用表面的酸或堿性能來提高潤(rùn)濕性或分散液穩(wěn)定性，不是新的原理。在許多情況下，為了提高離子或極性物質(zhì)在非極性環(huán)境/溶劑中的潤(rùn)濕性或分散液穩(wěn)定性，可以使用離子表面活性劑。該方法的主要局限在于，由于許多固體物質(zhì)在其表面上沒有足夠數(shù)目的極性基團(tuán)，因此不能通過使用較簡(jiǎn)單的化合物來產(chǎn)生穩(wěn)定作用或提高潤(rùn)濕性。在這些情況下，可以使用聚合物來產(chǎn)生穩(wěn)定作用。對(duì)于具有高表面積的炭黑來說，當(dāng)其用于高色度涂料時(shí)，某些配方需要有近乎等重量的聚合物，才能充分地處理其表面。如果表面和吸附劑間的酸/堿相互作用較弱，這種相互作用容易通過極性溶劑來克服。如果這種相互作用的強(qiáng)度增加，那么表面/吸附劑復(fù)合體的穩(wěn)定性也得到提高。通常，炭黑在其表面上僅具有很低含量的離子官能度。如果增加表面上的離子基團(tuán)含量，那么表面上的可結(jié)合部位的數(shù)目也應(yīng)增加。這樣，可有效提高適當(dāng)帶電的吸附劑與碳表面之間的相互作用。本發(fā)明的綜述本發(fā)明涉及一種含有兩親離子和改性碳素制品的組合物，所述改性碳素制品包括連接了至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)的碳素。該改性碳素制品具有與兩親離子相反的電荷。本發(fā)明還涉及一種包含上述組合物和載體或液體載色劑的懸浮液。本發(fā)明還涉及包含上述組合物的涂料和油墨組合物。碳素可以是結(jié)晶的或無定形的。其例子包括，但不限于石墨、炭黑、玻璃碳、碳纖維、和活性炭或活性炭黑。上述物質(zhì)的細(xì)分態(tài)是優(yōu)選的，另外，可使用不同碳素的混合物。優(yōu)選實(shí)施方案的描述本發(fā)明組合物包含兩親離子和改性碳素制品。改性碳素制品包括，連接了至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)的碳素。改性碳素制品具有與兩親離子相反的電荷。更詳細(xì)地說，兩親離子是具有親水極性“頭”和憎水有機(jī)“尾”的分子。本發(fā)明的兩親離子可以是陽離子或陰離子兩親離子。陽離子兩親離子的例子包括，但不限于，通過向以下物質(zhì)中加入酸所形成的銨離子脂肪胺、氨基醇的酯、烷基胺、含有胺官能度的聚合物、苯胺及其衍生物、氨基酸的脂肪醇酯、被琥珀酸二烷基酯N-烷基化的聚胺、雜環(huán)胺、衍生自脂肪胺的胍、衍生自烷基胺的胍、衍生自芳基胺的胍、衍生自脂肪胺的脒、衍生自脂肪酸的脒、衍生自烷基胺的脒、或衍生自芳基胺的脒。陽離子兩親離子的更具體優(yōu)選例包括，但不限于，通過向以下物質(zhì)中加入酸所形成的銨離子氨基二醇的酯、氨基三醇的酯、聚乙烯亞胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑、含有至少一個(gè)氨基-官能單體(包括乙烯基咪唑或乙烯基吡啶)的混合聚合物、天冬氨酸的脂肪醇酯、谷氨酸的脂肪醇酯、吡啶衍生物、咪唑、或咪唑啉。本發(fā)明所用的酯包括二酯或三酯。銨離子的pKa優(yōu)選地大于碳素上的質(zhì)子化態(tài)離子基團(tuán)的pKa。如上所述，兩親離子還可以是陰離子兩親離子。這種陰離子兩親離子的例子包括，但不限于烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基硫酸鹽、肌氨酸、磺基琥珀酸鹽、醇乙氧基化物硫酸鹽、醇乙氧基化物磺酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基乙氧基化磷酸鹽、乙氧基化烷基酚硫酸鹽、脂肪羧酸鹽、?；撬猁}、羥乙磺酸鹽、脂族羧酸鹽、或衍生自含酸基團(tuán)聚合物的離子。陰離子兩親離子來源的具體優(yōu)選例包括，但不限于十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、AerosolOT、油酸鹽、蓖麻油酸鹽、肉豆蔻酸鹽、己酸鹽、二(2-乙基己基)磺基琥珀酸鈉、磺化聚苯乙烯、或丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚物或共聚物或其鹽。對(duì)可用于本發(fā)明組合物的兩親離子，表1列出了可用作兩親離子源的優(yōu)選化合物。</tables>Ethomen和Ethoquad來自AkzoChemical,Inc.,Chicago,IL；Norfox來自NormanFax&Co.,Vernon,CA；Aerosol來自CytecIndustries,Inc.,WestPatterson,NJ；Incrosoft來自Croda,Inc.,Parsippany,NJ；TexaponN25來自HenkelKGaA/Cospha,DusseldorfGermany；Avanel來自PPGIndustries/SpecialtyChemical,Gurnee,IL；以及Adinol來自CrodaChemical,Ltd.,NorthHumberside,UK；Marlowet來自HhlsAG,Marl,Germany。一般來說，為了形成上述銨離子，上述各種化合物如脂肪胺、氨基醇的酯、等可與酸如羧酸、無機(jī)酸、烷基磺酸、或芳基磺酸進(jìn)行反應(yīng)。季銨鹽也可用作陽離子兩親離子的來源。其例子包括，但不限于脂肪烷基三甲基銨、烷基三甲基銨、或1-烷基吡啶鏑鹽，其中抗衡離子為鹵離子、磺酸根、硫酸根等。還有，磷鎓鹽，如四苯基氯化磷鎓也可用作兩親離子的來源。另一種合適兩親離子的的例子為，衍生自含胺聚合物的含銨離子聚合物。含胺聚合物可以是含胺單體如甲基丙烯酸(或丙烯酸)二甲基氨基乙酯、或乙烯基吡啶或乙烯基咪唑，與另一種單體如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯等的共聚物。聚合物也可以是三-或四-元聚合物，其中含有含胺單體分別與兩種或三種其它單體的混合物。這種聚合物可通過任何方式來制備，比如游離基(乳液、懸浮液、或溶液)或陰離子聚合反應(yīng)。至于兩親離子在本發(fā)明組合物中的量，一般來說，所加兩親離子的量應(yīng)該足以中和碳表面上的至少部分帶電基團(tuán)。優(yōu)選的是，中和碳表面上的約75％或更多的帶電基團(tuán)。在中和過程中，可能或可能不發(fā)生凝聚作用。一般來說，以上定義的兩親化合物是可買到的，或者可常規(guī)地通過本領(lǐng)域的一種普通技術(shù)來制備。關(guān)于本發(fā)明組合物的第二組分，碳素可以是結(jié)晶的或無定形的。其例子包括，但不限于石墨、炭黑、玻璃碳、活性炭、活性炭黑或其混合物。上述物質(zhì)的細(xì)分態(tài)是優(yōu)選的，另外，可使用不同碳素的混合物。改性碳素制品可優(yōu)選地這樣制備，即，在液體反應(yīng)介質(zhì)中，讓碳素與重氮鹽進(jìn)行反應(yīng)，這樣可將至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)連接到碳表面上。重氮鹽可包含要連接到碳上的有機(jī)基團(tuán)。重氮鹽是一種具有一個(gè)或多個(gè)重氮基團(tuán)的有機(jī)化合物。優(yōu)選的反應(yīng)介質(zhì)包括水、含水的任何介質(zhì)、以及含醇的任何介質(zhì)。水是最優(yōu)選的介質(zhì)。其中碳素為炭黑的改性碳素制品的例子、及其各種優(yōu)選制備方法公開于以下專利1994年12月15日提交的題為“炭黑與重氮鹽的反應(yīng)、最終炭黑制品及其用途”的美國(guó)專利申請(qǐng)№08/356660，以及1995年12月14日提交的其部分繼續(xù)申請(qǐng)美國(guó)專利申請(qǐng)№08/572525，在此將其作為參考并入本發(fā)明。其中碳素不是炭黑的改性碳素制品的例子、及其各種優(yōu)選制備方法公開于，題為“碳物質(zhì)與重氮鹽的反應(yīng)以及最終碳制品”的美國(guó)專利№5554739，在此也將其作為參考并入本發(fā)明。在改性碳素制品的優(yōu)選制備方法中，為了與碳素反應(yīng)，重氮鹽不必太穩(wěn)定。因此，該反應(yīng)可用某些也可被認(rèn)為不穩(wěn)定和易于分解的重氮鹽來進(jìn)行。由于某些分解過程可與碳素和重氮鹽間的反應(yīng)相競(jìng)爭(zhēng)，因此可減少連接到碳素上的有機(jī)基團(tuán)的數(shù)目。還有，該反應(yīng)可在高溫下進(jìn)行，這時(shí)許多重氮鹽可能容易分解。高溫還可有利地提高重氮鹽在反應(yīng)介質(zhì)中的溶解度，并提高其在反應(yīng)過程中的處理性能。然而，由于其它分解過程的緣故，高溫可導(dǎo)致重氮鹽的一些損失。重氮鹽可現(xiàn)場(chǎng)制備。優(yōu)選的是，改性碳素制品不含任何副產(chǎn)物或未被連接的鹽。在優(yōu)選的制備方法中，為了形成炭黑顆粒，炭黑可與重氮鹽的稀的、易攪拌的、含水漿液進(jìn)行反應(yīng)，或者在適當(dāng)量的水的存在下進(jìn)行反應(yīng)。如果需要，炭黑顆?？刹捎贸Ｒ?guī)的造粒技術(shù)來制造。其它碳素可類似地與重氮鹽進(jìn)行反應(yīng)。此外，如果要將采用非炭黑碳素的改性碳素制品用于噴墨油墨，那么在優(yōu)選工藝中，應(yīng)該在與重氮鹽反應(yīng)之前，優(yōu)選地將碳素粉碎成細(xì)顆粒以防止其在油墨和涂料中的非所需沉淀作用。關(guān)于連接到碳素上的有機(jī)基團(tuán)，該有機(jī)基團(tuán)優(yōu)選地包括至少一個(gè)芳族基團(tuán)或至少一個(gè)C1-C12烷基基團(tuán)，而且還包括至少一個(gè)離子基團(tuán)、至少一個(gè)可離子化基團(tuán)、或離子基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的混合基團(tuán)。優(yōu)選的是，芳族基團(tuán)或C1-C12烷基基團(tuán)被直接連接到碳素上。可連接到碳素上的優(yōu)選有機(jī)基團(tuán)為，被作為官能團(tuán)的離子或可離子基團(tuán)所取代的有機(jī)基團(tuán)。可離子化基團(tuán)是一種可在使用介質(zhì)中形成離子基團(tuán)的基團(tuán)。離子基團(tuán)可以是陰離子基團(tuán)或陽離子基團(tuán)，而可離子化基團(tuán)可形成陰離子或陽離子。形成陰離子的可離子化官能團(tuán)包括，例如酸性基團(tuán)或酸性基團(tuán)的鹽。因此，有機(jī)基團(tuán)包括衍生自有機(jī)酸的基團(tuán)。優(yōu)選的是，當(dāng)它包含可形成陰離子的可離子化基團(tuán)時(shí)，該有機(jī)基團(tuán)具有a)芳族基團(tuán)或C1-C12烷基基團(tuán)，和b)至少一個(gè)其pKa小于11的酸性基團(tuán)，或至少一個(gè)其pKa小于11的酸性基團(tuán)的鹽，或至少一個(gè)其pKa小于11的酸性基團(tuán)與至少一個(gè)其pKa小于11的酸性基團(tuán)的鹽的混合物。酸性基團(tuán)的pKa是指整個(gè)有機(jī)基團(tuán)，而非僅酸性取代基的pKa。pKa更優(yōu)選地小于10，最優(yōu)選地小于9。優(yōu)選的是，有機(jī)基團(tuán)的芳族基團(tuán)或烷基基團(tuán)直接連接到碳素上。芳族基團(tuán)可進(jìn)一步，例如被烷基取代或未被取代。C1-C12烷基基團(tuán)可以是支鏈或非支鏈的，且優(yōu)選地為乙基。更優(yōu)選的是，有機(jī)基團(tuán)為苯基或萘基基團(tuán)，而酸性基團(tuán)為磺酸基團(tuán)、亞磺酸基團(tuán)、膦酸基團(tuán)、或羧酸基團(tuán)。其例子包括-COOH、-SO3H和-PO3H2、-SO2NH2、-SO2NHCOR、及其鹽，例如，-COONa、-COOK、-COO-NR4+、-SO3Na、-HPO3Na、-SO3NR4+、和PO3Na2，其中R為烷基或苯基基團(tuán)。特別優(yōu)選的可離子化取代基為-COOH和-SO3H、及其鈉和鉀鹽。更優(yōu)選的是，有機(jī)基團(tuán)為取代或未取代磺苯基基團(tuán)或其鹽；取代或未取代(多磺基)苯基基團(tuán)或其鹽；取代或未取代磺萘基基團(tuán)或其鹽；取代或未取代(多磺基)萘基基團(tuán)或其鹽。優(yōu)選的取代磺苯基基團(tuán)為羥基磺苯基基團(tuán)及其鹽。具有可形成陰離子的可離子化官能團(tuán)的具體有機(jī)基團(tuán)為對(duì)磺苯基、4-羥基-3-磺苯基、和2-磺乙基。胺類物質(zhì)是可形成陽離子基團(tuán)的可離子化官能團(tuán)的例子，它可連接到與以上討論可形成陰離子的可離子化基團(tuán)時(shí)相同的有機(jī)基團(tuán)上。例如，在酸性介質(zhì)中，胺可經(jīng)質(zhì)子化形成銨基團(tuán)。優(yōu)選的是，具有胺取代基的有機(jī)基團(tuán)的pKb小于5。季銨基團(tuán)(-NR3+)和季磷鎓基團(tuán)(-PR3+)還是陽離子基團(tuán)的例子，且可連接到與以上討論可形成陰離子的可離子化基團(tuán)時(shí)相同的有機(jī)基團(tuán)上。優(yōu)選的是，有機(jī)基團(tuán)包含芳族基團(tuán)，如苯基或萘基基團(tuán)；以及季銨基團(tuán)和季磷鎓基團(tuán)。芳族基團(tuán)優(yōu)選地直接連接到碳素上。季銨化環(huán)狀胺和季銨化芳族胺也可用作有機(jī)基團(tuán)。因此，可以使用N-取代吡啶鎓化合物，如N-甲基-吡啶基。有機(jī)基團(tuán)的例子包括，但不限于3-C5H4N(C2H5)+、C6H4NC5H5+、C6H4COCH2N(CH3)3+、C6H4COCH2(NC5H5)+、3-C5H4N(CH3)+、和C6H4CH2N(CH3)3+。對(duì)于具有連接的被離子或可離子化基團(tuán)取代的有機(jī)基團(tuán)的改性碳素制品來說，其優(yōu)點(diǎn)在于與相應(yīng)的未被處理碳素相比，該改性碳素制品的水分散性得到了提高。一般來說，隨著連接到碳素上的具有可離子化基團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)數(shù)目、或連接到給定有機(jī)基團(tuán)上的可離子化基團(tuán)數(shù)目的增加，改性碳素制品的水分散性相應(yīng)提高。因此，增加連到改性碳素制品上的可離子化基團(tuán)數(shù)目，應(yīng)該可提高其水分散性，并能將水分散性控制在所需水平上?？梢钥闯觯瑢?duì)于含有胺作為連接到碳素上的有機(jī)基團(tuán)的改性碳素制品來說，其水分散性可通過酸化含水載體來提高。當(dāng)制備水可分散改性碳素制品時(shí)，離子或可離子化基團(tuán)優(yōu)選地在反應(yīng)介質(zhì)中離子化?？梢允褂盟玫漠a(chǎn)品分散液或漿液，或在使用前將其稀釋。另外，改性碳素制品可用常規(guī)炭黑所用的技術(shù)進(jìn)行干燥。這些技術(shù)包括，但不限于，在爐或旋轉(zhuǎn)窯中干燥。然而，過分干燥可能會(huì)降低水分散性的程度。即使上述改性碳素制品不能理想地易于分散在含水載體中，改性碳素制品也可用常規(guī)的已知技術(shù)，如通過研磨來進(jìn)行分散。就本發(fā)明而言，改性碳素制品是帶電的。其電荷優(yōu)選地由連接到碳素上的有機(jī)基團(tuán)所產(chǎn)生。正如以前所解釋的，如果改性碳素制品是陰離子的，那么兩親化合物將是陽離子的。類似地，如果改性碳素制品是陽離子的，那么兩親化合物將是陰離子的。優(yōu)選的是，芳族基團(tuán)或C1-C12烷基基團(tuán)被直接連接到碳素上以形成改性碳素制品，而且芳族基團(tuán)還包含至少一個(gè)離子或可離子化基團(tuán)。形成陰離子碳素的優(yōu)選基團(tuán)的例子包括，但不限于-SO3H、-COOH、-PO3H2、-B(OH)2-、-OSO3H、-OPO3H2、及其鹽。形成陽離子碳素的基團(tuán)的例子還包括連接到碳素上的C6H4NC5H5+、3-(1-甲基吡啶鎓)、和C6H4N(CH3)3+基團(tuán)。如果本發(fā)明組合物是充分憎水的，那么向具有離子基團(tuán)的碳素的水分散液中加入兩親離子，將導(dǎo)致碳素的凝聚作用。然后，可簡(jiǎn)單地通過諸如過濾之類的方式，將該物質(zhì)分離出來?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，某些這類組合物可容易地隨后分散在有機(jī)溶劑中，如二甲苯、庚烷、甲基·戊基酮、乙酸丁酯、芐醇、丁醇、一氯甲烷、丙酮等。在某些情況下，本發(fā)明的碳素制品可被萃取到有機(jī)溶劑中。制備本發(fā)明組合物的優(yōu)選方法包括取改性碳素制品的水分散液，然后將其與兩親離子混合。例如，陰離子官能化炭黑的水分散液可與含胺化合物和一種或多種相當(dāng)?shù)乃徇M(jìn)行混合；或者可與季胺鹽進(jìn)行混合；或者可與含胺聚合物和一個(gè)或多個(gè)當(dāng)量的酸進(jìn)行混合。然后分離(如，過濾或蒸發(fā))出所得混合物，制成了本發(fā)明的組合物。另外，改性碳素制品的水分散液，可作為其游離酸與含胺兩親物進(jìn)行混合。這樣，改性碳素制品可將胺質(zhì)子化，因此分別由兩組分形成各自的離子。對(duì)具有游離堿與酸性兩親化合物的改性碳素制品來說，這種給予作用可能是重要的。已連接陰離子基團(tuán)的改性碳素制品可與陽離子兩親離子水溶液一起，加入連續(xù)操作的銷式混合器中。這樣可將這些物質(zhì)進(jìn)行混合。該步驟可形成本發(fā)明的組合物。所得物質(zhì)可以干燥或直接使用。本發(fā)明組合物可用合適的載體或液體載色劑來制成懸浮液。這些載體和液體載色劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。本發(fā)明的組合物和懸浮液可加入各種配方，如油墨、涂料、和噴墨油墨中，無論這些配方是水性的或非水性的。一般來說，用于油墨、涂料、噴墨油墨、和塑料中的組合物量，與將常規(guī)炭黑用作顏料時(shí)的量大約相同。如上所述，本發(fā)明組合物可用于非水性油墨配方中。因此，本發(fā)明提供了一種含有溶劑和本發(fā)明組合物的改進(jìn)油墨組合物。其它的已知油墨添加劑可加入油墨配方中。使用含有非改性碳素與本發(fā)明組合物的混合物的油墨配方，也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。一般來說，油墨包含著色劑或顏料、以及用于調(diào)節(jié)粘度和干燥性的溶劑。油墨還可選地包含連接料，或在印刷過程中起載體作用的調(diào)墨油，和/或用于提高適印性、干燥性、等的添加劑。有關(guān)油墨性能、制備和使用的一般討論，參見ThePrintingManual5thEd.,R.H.Leach等人，Eds(Chapman&Hall,1993)。本發(fā)明組合物可以預(yù)分散液或以固體的形式，使用普通技術(shù)加入油墨配方中。通過使用本發(fā)明組合物，可降低該配方的粘度，因此產(chǎn)生顯著的優(yōu)點(diǎn)并節(jié)約成本。這還使得碳素制品在配方中的含量可以較高。研磨時(shí)間也可減少。本發(fā)明組合物還可產(chǎn)生改進(jìn)的黑度、藍(lán)色調(diào)、和光澤。本發(fā)明組合物還可用于非水性涂料組合物，如油漆或罩面漆中。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，是一種含有合適溶劑和本發(fā)明組合物的涂料組合物。其它的常規(guī)涂料添加劑可加入非水性涂料組合物中，比如樹脂。根據(jù)最終使用的條件和要求，非水性涂料配方可作很大改變。一般來說，涂料體系可包含最多30重量％的碳素。樹脂含量可作很大改變，最多可達(dá)幾乎100％。其例子包括丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、纖維素類樹脂、等。溶劑含量可為0-80％。其例子包括芳族烴類、脂族烴類、醇類、多醇類、酮類、酯類、等。兩種其它的常規(guī)添加劑為填料和改性劑。填料的例子為其它的著色顏料、粘土、滑石、硅土、和碳酸鹽。根據(jù)最終使用的要求，可加入最多60％的填料。改性劑的例子為流動(dòng)和勻涂助劑、和生物殺傷劑，其加入量一般小于5％。本發(fā)明組合物可以預(yù)分散液或以固體的形式，使用普通技術(shù)加入涂料組合物中。對(duì)于包含本發(fā)明改性碳素制品的組合物來說，其所加入的非水介質(zhì)的例子包括，但不限于蜜胺-丙烯酸系樹脂、蜜胺-醇酸樹脂、氨酯-硬化醇酸樹脂、氨酯-硬化丙烯酸系樹脂、等。本發(fā)明組合物還可用于水性乳液涂料中。在這種涂料中，存在含顏料的非水部分，其中非水部分后來分散在水性涂料中。因此，本發(fā)明組合物可用作非水部分的一部分，然后將其分散在水性乳液涂料中。本發(fā)明組合物還可用于水性油墨和涂料配方?！昂摹卑ㄋc其它水混溶或水可分散物質(zhì)如醇的混合物。因此，本發(fā)明提供了一種包含水和本發(fā)明組合物的水性油墨組合物?？上蛟撍杂湍浞街屑尤肫渌囊阎杂湍砑觿?。如上所述，油墨可包含上述四種基本組分。各種水性油墨組合物還公開于，例如，美國(guó)專利№2833736、3607812、4104833、4308061、4770706和5026755中，在此都作為參考并入本發(fā)明。本發(fā)明組合物可以預(yù)分散液或以固體的形式，使用普通技術(shù)加入水性油墨配方中。苯胺印刷油墨是一種水性油墨組合物。苯胺印刷油墨一般包含著色劑、連接料和溶劑。本發(fā)明組合物可用作苯胺印刷油墨著色劑。本發(fā)明組合物可用于水性新聞紙油墨中。例如，水性新聞紙油墨組合物可包含水、本發(fā)明組合物、樹脂和常規(guī)添加劑，如消泡劑或表面活性劑。本發(fā)明組合物還可用于水性涂料組合物，如油漆或罩面漆中。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案為一種改性水性涂料組合物，其中包含水、樹脂、和本發(fā)明組合物?？上蛩酝苛辖M合物中加入其它的已知涂料添加劑。參見，例如，MaGraw-HillEncyclopediaofScience&Technology,5thED.(MaGraw-Hill，1982)，在此將其作為參考。另外參見，美國(guó)專利№5051464、5319044、5204404、4692481、5356973、5314945、5266406和5266361，在此都作為參考并入本發(fā)明。本發(fā)明組合物可以預(yù)分散液或以固體的形式，使用普通技術(shù)加入水性涂料組合物中。油墨或涂料可用于各種用途。優(yōu)選的是在本發(fā)明的水性油墨和涂料中，本發(fā)明組合物的量小于或等于油墨或涂料重量的20％。使用含有非改性碳素與本發(fā)明組合物的混合物的水性或非水性油墨或涂料配方，也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。為了進(jìn)一步提高水性油墨或涂料的性能，可向其分散液中加入如以下所討論的常用添加劑。還有，本發(fā)明組合物可用于噴墨油墨，其中油墨配方可基于溶劑、水、或含水乳液。當(dāng)使用以上碳素制品時(shí)，對(duì)于含有合適載體、和作為顏料的本發(fā)明穩(wěn)定分散組合物的非水性或水性乳液噴墨油墨來說，它可在最少組分?jǐn)?shù)和工藝步驟數(shù)的情況下制成。這種油墨可用于本領(lǐng)域已知的噴墨打印機(jī)。優(yōu)選的是在本發(fā)明的噴墨油墨中，本發(fā)明組合物的量小于或等于噴墨油墨重量的20％。使用含有非改性碳素與本發(fā)明組合物的混合物的噴墨油墨配方，也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。為了進(jìn)一步提高噴墨油墨的性能，可向其分散液中加入本領(lǐng)域熟練人員所已知的添加劑和/或連接料。另外，可向噴墨油墨中加入某些染料以改進(jìn)顏色平衡和調(diào)節(jié)光密度。合適的染料是本領(lǐng)域熟練人員所已知的。此外，在使用本發(fā)明組合物制備噴墨油墨時(shí)，為了得到更加理想的最終產(chǎn)品，可隨后將油墨過濾通過具有遞減尺寸的過濾器。例如，根據(jù)需要，首先用3.0微米過濾器過濾，然后用1.0微米過濾器過濾，如此等等。此外，噴墨油墨中的改性碳素制品的尺寸優(yōu)選地不大于約2微米。更優(yōu)選的是，本發(fā)明組合物的尺寸為1微米或更低。以下實(shí)施例是用于說明，而非限定所要求的發(fā)明。氮表面積是使用ASTMD-4820得到的。CTAB面積測(cè)量值是使用ASTMD-3760得到的。DBPA數(shù)據(jù)是使用ASTMD-2414得到的。油墨和涂料膜的光學(xué)性能是用以下儀器測(cè)定的L*a*b*值，用HunterLabScan6000(10度D65CIELAB色空間儀)；光密度是用MacBethRD918光密度儀測(cè)定的；光澤是用BYKGardner4527型光澤計(jì)測(cè)定的。在ASTMD-3037中所描述的樣品制備和測(cè)量步驟之后，測(cè)定氮?dú)夂屯獗砻娣e(t-面積)。對(duì)于該測(cè)量值，將氮?dú)馕降葴鼐€延長(zhǎng)到0.55個(gè)相對(duì)壓力。相對(duì)壓力是，除以飽和壓力(P0，氮?dú)饽蹠r(shí)的壓力)的壓力(P)。吸附層厚度(t，埃)可使用以下關(guān)系式來計(jì)算t=0.88(P/P0)2+6.45P/P0+2.98然后，依據(jù)t1來標(biāo)繪所吸附的氮?dú)怏w積(V)。然后通過t在3.9-6.2埃內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)來擬合一直線。那么，t-面積可按照以下關(guān)系式，由該直線的斜率而得到t-面積，米2/克=15.47×斜率在每一樣品的Soxhlet洗滌之后，通過燃燒分析來測(cè)定炭黑制品上的硫含量。連接硫的毫摩爾數(shù)由與未處理炭黑的分析結(jié)果之差而測(cè)得。實(shí)施例1谷氨酸二肉豆蔻基酯的制備本步驟來自P.Berndt出版的J.Amer.Chem.Soc.,1995,117,9515。在氮?dú)庀拢亓魅舛罐⒋?21.43克)、L-谷氨酸(7.36克)和一水合對(duì)甲苯磺酸(10.77克)在甲苯(75毫升)中的溶液。在Barrett蒸餾接收器中，將水從餾出物中分離出來。當(dāng)收集到理論量的水(2.8克)時(shí)，停止加熱，然后在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中真空去除甲苯。固化產(chǎn)物是一種灰白色物質(zhì)(38.13克)。將該物質(zhì)從丙酮(100毫升)中重結(jié)晶，得到了作為其對(duì)甲苯磺酸鹽的谷氨酸二肉豆蔻基酯(總產(chǎn)率為77％)。實(shí)施例2二油酸(2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇)酯的制備在氮?dú)庀?，回?-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(5.26克)、油酸(33.4克)和一水合對(duì)甲苯磺酸(11.0克)在甲苯(75毫升)中的溶液。在Barrett蒸餾接收器中，將水從餾出物中分離出來。當(dāng)收集到理論量的水(3.3克)時(shí)，停止加熱，然后在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中真空去除甲苯。產(chǎn)物是一種粘稠的黃色油。通過以下步驟將該物質(zhì)轉(zhuǎn)化成游離堿將其溶解在二氯甲烷(250毫升)中；并用1NNaOH溶液(3×75毫升)，然后用去離子水(3×75毫升)和飽和NaCl溶液(2×50毫升)洗滌。用Na2SO4干燥該溶液，過濾，蒸發(fā)，得到一種淺黃色油(88％)。實(shí)施例3馬來酸二油基酯的制備在氮?dú)庀?，回流馬來酸酐(88.25克)、油醇(483.28克)、一水合對(duì)甲苯磺酸(8.56克)、和甲苯(650毫升)的混合物。在Barrett蒸餾接收器中，將水從餾出物中分離出來。當(dāng)收集到理論量的水(17克)時(shí)，停止加熱，然后在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中真空去除甲苯。產(chǎn)物是一種棕色油(532克)，然后在不進(jìn)一步提純的情況下用于實(shí)施例4中。實(shí)施例4N-(二油基琥珀酰)二亞丙基二胺的制備在配有水冷卻冷凝器、磁力攪拌器和加料漏斗的3頸1升園底燒瓶中，將N-(3-氨丙基)-1,3-丙二胺(19.68克)溶解在異丙醇(150毫升)中。將馬來酸二油基酯(92.55克，實(shí)施例3)在異丙醇(150毫升)中的溶液加到加料漏斗中。加熱二胺溶液至回流，然后在7小時(shí)內(nèi)加入馬來酸二油基酯溶液。通過薄層色譜(硅膠板，乙醇/乙酸乙酯1％NH4OH為7∶3)分析反應(yīng)混合物，結(jié)果表明，起始物料已完全消耗掉。在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中，真空去除溶劑，得到橙色油狀產(chǎn)物(113克)。實(shí)施例5:N,N’-二(2’-甲氧基乙基)-6-羥基己酰胺的制備在氮?dú)庀?，將?2-甲氧基乙基)胺(11.85克)和甲苯(100毫升)加熱至65℃。在幾分鐘內(nèi)，加入ε-己內(nèi)酯(9.23克)在甲苯(35毫升)中的溶液。在該溫度下攪拌該混合物，直到消耗掉所有的己內(nèi)酯，這可通過薄層色譜(硅膠板，4∶1乙醇/NH4OH)來測(cè)定。20小時(shí)后，再加入二(2-甲氧基乙基)胺(3.1克)并繼續(xù)加熱。約36小時(shí)后，所有的己內(nèi)酯已消耗掉。在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中，真空去除溶劑，得到黃色油狀的所需產(chǎn)物(21.7克)。把該粗產(chǎn)物在90％乙醇(135ml)的溶液通過DOWEX50WX4-200離子交換樹脂床，來純化該產(chǎn)物。把該樹脂用另外一部分乙醇(100mL)洗脫。合并的洗脫液在真空中濃縮，得到所需的黃色產(chǎn)物(59％總產(chǎn)率)。DOWEX為DowChemicalCo.,Midland,MI的商標(biāo)。實(shí)施例6:二(N,N-二(2’-甲氧基乙基)-癸酰胺-6-基)谷氨酸酯的制備在氮?dú)庀拢亓鱊,N-二(2’-甲氧基乙基)-6-羥基己酰胺(10.0克，實(shí)施例5)、L-谷氨酸(2.97克)、和一水合對(duì)甲苯磺酸(4.03克)在甲苯(30毫升)中的混合物。在Barrett蒸餾接收器中，將水從餾出物中分離出來。當(dāng)收集到理論量的水(1.1克)時(shí)，停止加熱，然后在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中真空去除甲苯。得到作為其對(duì)甲苯磺酸鹽的棕色油狀產(chǎn)物(15.51克)。實(shí)施例7使用銷式造粒機(jī)制備炭黑制品將400克炭黑和32克磺胺酸裝入8英寸直徑銷式造粒機(jī)中，所述炭黑的氮?dú)獗砻娣e為58米2/克，DBPA為46毫升/100克。造粒機(jī)以150rpm的速率運(yùn)轉(zhuǎn)1分鐘。加入去離子水(132毫升)和亞硝酸鈉(12.75克)，然后造粒機(jī)以250rpm的速率運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘。關(guān)掉造粒機(jī)，擦凈軸和銷，然后以1100rpm的速率再運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘。4-磺基苯氫氧化重氮內(nèi)鹽可現(xiàn)場(chǎng)生成，然后它與炭黑進(jìn)行反應(yīng)。將產(chǎn)物從造粒機(jī)中放出，然后在70-100℃的爐中干燥。該產(chǎn)物具有已連接上的對(duì)-C6H4SO3Na基團(tuán)。通過對(duì)Soxhlet萃取樣品的硫含量分析，結(jié)果表明該產(chǎn)物具有0.162mequiv/g的連接磺酸鹽基團(tuán)。實(shí)施例8炭黑制品的制備本步驟描述了在連續(xù)操作條件下制備炭黑制品的過程。將100份/小時(shí)的炭黑，與25份/小時(shí)的磺胺酸、和10份/小時(shí)的亞硝酸鈉(水溶液)裝入連續(xù)操作的銷式造粒機(jī)中，所述炭黑的CTAB表面積為350米2/克，DBPA為120毫升/100克。干燥所得的物料，得到具有連接對(duì)-C6H4SO3Na基團(tuán)的炭黑制品。通過對(duì)soxhlet萃取樣品的硫含量分析，結(jié)果表明該產(chǎn)物具有0.95毫當(dāng)量(mequiv)/g的連接磺酸鹽基團(tuán)。實(shí)施例9:N-(4-氨苯基)亞硝酸吡啶鋪的制備將亞硝酸鹽(25.4克)加入，34.1克N-(4-氨苯基)氯化吡啶鎓在150毫升甲醇中的溶液；然后將該混合物加熱至回流，再冷卻至室溫。過濾該混合物，在真空下去除甲醇，得到N-(4-氨苯基)亞硝酸吡啶鎓。實(shí)施例10炭黑制品的制備在銷式混合器中，混合35.8克N-(4-氨苯基)亞硝酸吡啶鎓和300克炭黑，所述炭黑的CTAB表面積為108米2/克，DBPA為116毫升/100克。在混合的同時(shí)，相繼加入200克水、14.7克濃硝酸在50克水中的溶液、以及50克水。再繼續(xù)混合3.5分鐘。所得物料為，具有連接C6H4N(C5H5)+基團(tuán)的炭黑制品與含水的53.3％固體的混合物。干燥該物料的樣品，然后用乙醇連夜進(jìn)行Soxhlet萃取，結(jié)果，與未被處理碳素的0.01％氮含量相比，該樣品包含0.91％的氮。因此，干燥產(chǎn)物具有0.32毫摩爾/克的C6H4N(C5H5)+NO3-基團(tuán)。具有5克固體的分散液(50克)可通過混合9.38克未干燥物料與水而得到。加入二(2-乙基己基)磺基琥珀酸鈉(1.22克)。加入2-庚酮(450毫升)和水(400克)，然后振蕩該混合物。加入氯化鈉以破乳，然后將含水層轉(zhuǎn)移到分液漏斗中。含水層基本上沒有炭黑。庚酮中的炭黑制品的UPA平均顆粒直徑為0.15:。將庚酮層過濾通過325目篩，然后再用另外庚酮洗滌篩上的物料，直到洗液無色。將篩干燥，其上的殘余物對(duì)應(yīng)于所用總炭黑制品的1.5％。使用來自Leed&NorthrupCo.,St.Petersburg,FL的MICROTRAC超細(xì)顆粒分析儀，測(cè)定平均顆粒直徑和最大顆粒直徑。采用以下條件不透明、非圓形顆粒；顆粒密度=1.86克/厘米3；2-庚酮作為分散液體。(MICROTRAC是Leed&NorthrupCo.的注冊(cè)商標(biāo))。實(shí)施例11炭黑制品的絮凝/溶劑分散作用將含有0.26mequivSO3-/g的實(shí)施例7炭黑制品或含有0.95mequivSO3-/g的實(shí)施例8炭黑制品，分散在約10毫升的去離子水中。在攪拌和/或振蕩下，將1摩爾當(dāng)量的下表所示化合物在1毫升乙酸中的溶液加入分散液中。約5分鐘后，檢查分散液有無絮凝跡象。可引起分散液絮凝的那些物質(zhì)都在表中給出。然后這樣測(cè)試這些物質(zhì)的溶劑分散性向有機(jī)溶劑與去離子水的混合物中，加入約1毫升分散液，然后劇烈振蕩。結(jié)果示于表中。沒有測(cè)試的情況標(biāo)以“-”。a使用來自實(shí)施例7的炭黑制品。b使用來自實(shí)施例8的炭黑制品。*表示碳素在溶劑相中有輕微絮凝作用。實(shí)施例12炭黑制品的絮凝/溶劑分散作用將含有0.32mequiv季銨官能團(tuán)/g的實(shí)施例10炭黑制品，分散在約10毫升的去離子水中。在攪拌和/或振蕩下，將1摩爾當(dāng)量的下表所示化合物在1毫升去離子水中的溶液加入分散液中。約5分鐘后，檢查分散液有無絮凝跡象。可引起分散液絮凝的那些物質(zhì)都在表中給出。然后這樣測(cè)試這些物質(zhì)的溶劑分散性向有機(jī)溶劑和去離子水的混合物中，加入約1毫升分散液，然后劇烈振蕩。結(jié)果示于表中。*表示碳素在溶劑相中有輕微絮凝作用。實(shí)施例13炭黑制品的兩親鹽的制備在去離子水(2250毫升)中，制備實(shí)施例7的炭黑制品(250克)的分散液。向該攪拌良好的分散液中，加入油胺(18.7克)在乙酸(250毫升)中的溶液。該混合物立即變得粘稠和多泡沫。1-2小時(shí)后，如實(shí)施例11所述，檢查產(chǎn)物的絮凝作用和溶劑分散性。將炭黑分散在溶劑(乙酸丁酯)中進(jìn)行完全處理。在Buchner漏斗中過濾該漿液，然后用50％乙醇和去離子水洗滌。在35-45℃的爐中，將產(chǎn)物干燥至恒重。實(shí)施例14炭黑制品的其它兩親鹽的制備按照實(shí)施例13的步驟，但使用下表所給出的試劑量。*ArmeenSD為來自AkzoChemical,Inc.,Chicago,IL的大豆烷基胺。實(shí)施例15具有兩親陽離子的碳素制品在光澤油墨中的應(yīng)用在三輥磨機(jī)中制備出標(biāo)準(zhǔn)熱固光澤油墨配方，然后根據(jù)其評(píng)估實(shí)施例13和14f的炭黑制品。將它們的性能與未處理標(biāo)準(zhǔn)炭黑(表面積為58米2/克，DBPA為46毫升/100克)相比。在Waring混合器中，研磨炭黑樣品約30秒，破壞其?；Y(jié)構(gòu)，然后手工混合15克炭黑與35克研磨母料，以準(zhǔn)備在三輥磨機(jī)中研磨。對(duì)于實(shí)施例13和14f的炭黑制品來說，樣品量可通過重量補(bǔ)償達(dá)到碳素處理量(分別為16.3和16.8克)。樣品包含9份LV-3427XL(熱固研磨載體，LawterInternational,Northbrook,IL)和1份MAGIESOL47油。在70°F下，將50克該混合物在Kent三輥磨機(jī)中研磨。通過與等量的研磨母料混合，將樣品放出，然后將其用于NIPRI制造的刮板儀G-2中以評(píng)估研磨效果。標(biāo)準(zhǔn)通常是4次通過密耳凹槽。如果刮板儀讀數(shù)高于20微米，就要附加通過密耳凹槽。成品油墨可這樣制備混合研磨物料與等量的放出母料(3份LV-3427XL；12份LV6025(熱固研磨載體，LawterInternational)；5份MAGIESOL47油)，然后通過三輥磨機(jī)而一次通過。MAGIESOL是得自MagieBrothers,FranklinPark,IL的油的注冊(cè)商標(biāo)。下表給出了所得油墨的研磨物細(xì)度數(shù)據(jù)和粘度測(cè)量值。研磨物數(shù)據(jù)表中的值以微米計(jì)，它是在G-2刮板儀中測(cè)定的，它表示不同的范圍，其中10刮痕/5刮痕/5缺陷顆粒是在該刮板儀中測(cè)定的。鋼棒Laray粘度是在25℃下，按照ASTM方法D4040-91，使用TMI95-15-00Laray粘度計(jì)(TestingMachines,Inc.)來測(cè)定的。**該樣品在11000rpm下，在DispermatCV(GetzmanGmbH,Germany)中，與研磨載體預(yù)混30分鐘。相對(duì)未改性標(biāo)準(zhǔn)物來說，兩親處理炭黑制品的分散度得到明顯提高。Laray粘度測(cè)量值表明，這些樣品的粘度和屈服值下降。對(duì)于由炭黑制品13和14f和標(biāo)準(zhǔn)炭黑制成的油墨，通過使用RNA-52適印性測(cè)試儀(ResearchNorthAmerica,Inc.)得到的印刷品來測(cè)定其光學(xué)性能，結(jié)果示于下表。1.0和2.0微米膜厚度的值是這樣計(jì)算出來的在一系列膜厚度上進(jìn)行印刷，然后對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸處理。使用HunterLabScan6000(由HunterAssocs.,Fairfax,VA制造的10度D65CIELAB色空間儀)來測(cè)定L*a*b*值。光密度是用BYKGardner4527型光澤計(jì)測(cè)定的。1微米膜厚度的數(shù)據(jù)2微米膜厚度的數(shù)據(jù)<>**該樣品在11000rpm下，在DispermatCV(GetzmanGmbH,Germany)中，與研磨載體預(yù)混30分鐘。這些結(jié)果表明，由兩親物處理炭黑制品制成的油墨膜具有與標(biāo)準(zhǔn)膜類似質(zhì)量的光學(xué)性能。實(shí)施例16具有兩親陽離子的碳素制品左光澤油墨中的應(yīng)用重復(fù)實(shí)施例15的步驟，但使用實(shí)施例14a中所得到的碳素制品。對(duì)于實(shí)施例14a的炭黑制品來說，樣品量可通過重量補(bǔ)償達(dá)到碳素處理量(18克)。相對(duì)未改性標(biāo)準(zhǔn)物來說，兩親物處理的炭黑制品的分散度得到明顯提高。Laray粘度測(cè)量值表明，這些樣品的粘度下降。對(duì)于由炭黑制品14a和標(biāo)準(zhǔn)炭黑制成的油墨，如實(shí)施例15來測(cè)定其光學(xué)性能，結(jié)果示于下表。1微米膜厚度的數(shù)據(jù)2微米膜厚度的數(shù)據(jù)這些結(jié)果表明，由兩親物處理炭黑制品制成的油墨膜具有與標(biāo)準(zhǔn)膜類似質(zhì)量的光學(xué)性能。實(shí)施例16’具有兩親陽離子的碳素制品在光澤油墨中的應(yīng)用重復(fù)實(shí)施例15的步驟，但使用實(shí)施例14b和14d中所得到的碳素制品。來自實(shí)施例#的碳素制品標(biāo)準(zhǔn)14b14d刮板儀1次通過12/10/50+分離分離2次通過11/9/480/0/248/0/50相對(duì)未改性標(biāo)準(zhǔn)物來說，實(shí)施例14b的兩親物處理炭黑制品的分散度得到明顯提高。實(shí)施例14d的炭黑有點(diǎn)難以分散。對(duì)于由炭黑制品14b、14d和標(biāo)準(zhǔn)炭黑制成的油墨，如實(shí)施例15來測(cè)定其光學(xué)性能，結(jié)果示于下表。1微米膜厚度的數(shù)據(jù)2微米膜厚度的數(shù)據(jù)這些結(jié)果表明與等樣品重量的標(biāo)準(zhǔn)膜相比，由兩親物處理炭黑制品制成的油墨膜具有類似質(zhì)量的光學(xué)性能。實(shí)施例16”具有兩親陽離子的碳素制品在光澤油墨中的應(yīng)用重復(fù)實(shí)施例15的步驟，但使用實(shí)施例14c中所得到的碳素制品。對(duì)于實(shí)施例14c的炭黑制品來說，樣品量可通過重量補(bǔ)償達(dá)到碳素處理量(16.6克)。相對(duì)未改性標(biāo)準(zhǔn)物來說，實(shí)施例14c的兩親物處理炭黑制品的分散度得到明顯提高，而其Laray粘度下降。對(duì)于由炭黑制品14c和標(biāo)準(zhǔn)炭黑制成的油墨，如實(shí)施例15來測(cè)定其光學(xué)性能，結(jié)果示于下表。1微米膜厚度的數(shù)據(jù)2微米膜厚度的數(shù)據(jù)這些結(jié)果表明對(duì)于由實(shí)施例14c的兩親物處理炭黑制品制成的油墨來說，其膜在密度、黑度性能、和光澤方面的光學(xué)性能上比標(biāo)準(zhǔn)膜稍微要好。實(shí)施例17用兩親陽離子處理的炭黑制品在氨基甲酸酯固化丙烯酸系配方中的應(yīng)用本實(shí)施例說明炭黑制品在丙烯酸系搪瓷配方中的應(yīng)用。將實(shí)施例14e、14g、和8的炭黑制品用于以下組合物中。在涂料振蕩器上，將該炭黑制品在小鋼磨(21.16”高×23/32”直徑)中磨碎。向每一磨機(jī)中裝入200克3/16”鉻鋼球、2.19克碳素制品、和19.9克研磨載體，所述研磨載體為DMR-499丙烯酸系混合搪瓷(PPGFinishes,Strongsville,OH)與二甲苯的80/20混合物。研磨該混合物50分鐘。在Hegman儀上評(píng)估樣品。向磨機(jī)中加入23.3克DMR-499、17.3克二甲苯和1.4克DXR-80氨酯固化劑(PPGFinishes,Strongsville,OH)，然后振蕩15分鐘，制成成品配方。將成品配方的3密耳消耗在密閉Lenata圖中作出。將膜干燥30分鐘，然后在140°F下焙燒30分鐘。按照實(shí)施例15所述，測(cè)定其光學(xué)性能。標(biāo)準(zhǔn)物是未經(jīng)任何附加處理的炭黑，其CTAB表面積為350米2/克，DBPA為120毫升/100克。對(duì)于實(shí)施例14e的炭黑制品來說，樣品量可通過部分重量補(bǔ)償達(dá)到碳素處理量(2.83克)；對(duì)14g的樣品量進(jìn)行完全重量補(bǔ)償(3.24克)。下表給出了光學(xué)性能和Hegman研磨值。Hegman值是在Hegman儀上測(cè)定的，其中5個(gè)‘沙子’顆粒集聚在一起。這些結(jié)果表明與未改性炭黑、或?qū)嵤├?的前體碳素相比，實(shí)施例14e的碳素制品在該配方中的應(yīng)用導(dǎo)致了更好的密度、黑度、和更藍(lán)的涂布性能。實(shí)施例18a-18n用陽離子兩親聚合物處理炭黑制品在這些實(shí)施例中，炭黑制品是通過以下步驟制備的。含胺聚合物是通過乳液聚合反應(yīng)制備的。向配有回流冷凝器、加料漏斗、氣體入口管、攪拌器和帶溫度計(jì)的熱水浴的1升園底燒瓶中，加入264.34克水和0.089克碳酸鈉。將燒瓶加熱至約70℃，然后用氮?dú)鈹噭?dòng)1小時(shí)。將氮?dú)庥蓴噭?dòng)變成吹刮，然后加入15.0克的10％十二烷基苯磺酸鈉水溶液。然后將燒瓶加熱至85℃。達(dá)到此溫度，立即加入10％(6.0毫升)的引發(fā)劑溶液(通過將0.20克過硫酸銨溶解在57.3克水中制成)，然后加入10％(35.0克)的乳化單體混合物(在劇烈攪拌下，通過向118.0克水中加入196.6克甲基丙烯酸甲酯(MMA)、3.4克甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(DMAEMA)、1.0克正十二硫醇、和5.0克10％十二烷基苯磺酸鈉水溶液而制成)。一旦乳化，連續(xù)攪拌該混合物以保持良好的乳液狀態(tài)。每次加料，都用4.7毫升水沖洗。在85℃下，攪拌該反應(yīng)體系1小時(shí)，這時(shí)可觀察到表明聚合物形成的顏色變化。在此之后，將殘余的乳化單體混合物于另外3小時(shí)內(nèi)，慢慢滴加到反應(yīng)燒瓶中。同樣在此時(shí)，將殘余的引發(fā)劑溶液以4毫升/15分鐘的速率分批加入反應(yīng)燒瓶中。加完單體和引發(fā)劑之后，用4.7毫升水沖洗每一燒瓶，將這些洗液加入反應(yīng)燒瓶中。在85℃下，再保持該溫度1小時(shí)。然后讓反應(yīng)體系冷卻至室溫，然后連夜攪拌。實(shí)施例8炭黑制品的分散液可這樣制備，即，向配有上置式攪拌器的1升燒杯中，加入3.70克干炭黑和400毫升水。向該分散液中，加入0.214克冰乙酸，然后加入131.2克膠乳，其中含有按照如上所述制備的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(DMAEMA)的98.3/1.7共聚物33.3克。在室溫下攪拌該混合物2小時(shí)。將11.4克四水合乙酸鎂在400毫升水中的溶液，加入配有上置式攪拌器和加熱板的2升燒杯中，加熱至70℃，然后向其中加入炭黑/聚合物的混合物。在該溫度下攪拌20分鐘，將所得的炭黑制品于75℃真空爐中干燥至恒重。以下的炭黑制品是通過以下步驟制備的在此，CB-1是指實(shí)施例8的炭黑制品，而CB-2是指由實(shí)施例8炭黑制品制得的炭黑。實(shí)施例19a-19h說明炭黑制品在有機(jī)溶劑中的分散性通過手工方式，粉碎每一炭黑制品，得到合適的細(xì)粉末。在稱量樣品之后，將炭黑制品放入Soxhlet萃取器中，然后用二氯甲烷萃取至少24小時(shí)。將所有的殘余樣品(殘余物)干燥至恒重。在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中，真空蒸發(fā)二氯甲烷溶液，然后記錄有機(jī)可溶性物質(zhì)(可萃取的)的重量。在該步驟之后，得到有關(guān)實(shí)施例18a-18e炭黑制品的以下結(jié)果。除了炭黑制品，通過相同方法分析對(duì)比樣品。在此，聚合物1為P(MMA/DMAEMA)(98.3/1.7),CB-2為由實(shí)施例8炭黑制品制得的炭黑。這些實(shí)施例表明當(dāng)聚合物上兩親基團(tuán)的量相當(dāng)于炭黑(實(shí)施例19e)上具有相反電荷的基團(tuán)的量時(shí)，可萃取物含量較高。高于此，可萃取物含量降低。這說明了一種用于制備可分散在有機(jī)溶劑中的炭黑制品的方法。實(shí)施例20a-201說明炭黑制品在有機(jī)溶劑中的分散性按照實(shí)施例19中所描述的步驟，得到有關(guān)實(shí)施例18f-18n炭黑制品的以下結(jié)果。除了炭黑制品，通過相同方法分析對(duì)比樣品。在此，聚合物2為P(MMA/DMAEMA)(98.3/1.7)，聚合物3為PMMA，且CB-2為由實(shí)施例8炭黑制品制得的炭黑。這些實(shí)施例表明當(dāng)兩親聚合物和具有相反電荷的炭黑以相當(dāng)量存在時(shí)，可觀察到有機(jī)溶劑分散性得到改進(jìn)(實(shí)施例201)。這些實(shí)施例還表明，當(dāng)聚合物不是兩親的(如在實(shí)施例20g和實(shí)施例20h，其中沒有任何胺；以及在實(shí)施例20k，其中沒有任何酸)或當(dāng)炭黑不具有相反電荷(如在實(shí)施例20e、20f、20i，和20j中)時(shí)，看不到這種效果。這說明了一種用于制備可分散在有機(jī)溶劑中的炭黑制品的方法。實(shí)施例21說明炭黑制品在有機(jī)溶劑中的分散性按照實(shí)施例19中所描述的步驟，得到有關(guān)實(shí)施例18n炭黑制品的以下結(jié)果。除了炭黑制品外，通過相同方法分析對(duì)比樣品。在此，聚合物2為P(MMA/DMAEMA)(98.3/1.7)，且CB-2為由實(shí)施例8炭黑制品制得的炭黑。該實(shí)施例說明，該工藝在較大規(guī)模上也是有效的。實(shí)施例22煙酸丁酯的性能按照實(shí)施例11，用煙酸丁酯處理實(shí)施例8制品的1克樣品。該物質(zhì)不絮凝。UPA顆粒尺寸分析表明，該物質(zhì)仍然分散良好，其平均顆粒尺寸為0.155微米。將約2毫升的該溶液涂覆于一張復(fù)印紙上，然后用3密耳Bird涂膜器進(jìn)行刮涂。空氣干燥刮涂膜10-15分鐘，測(cè)得其光密度為1.30。然后用去離子水液流沖洗該刮涂膜，直到再也觀察不到黑色顏料的流失。讓其干燥，測(cè)得水沖洗區(qū)的光密度為1.29。因此，保留了99％的光密度。對(duì)于實(shí)施例8制品的結(jié)果，其未洗滌和洗滌區(qū)分別為1.31和1.18。在這種情況下，只保留了90％的光密度。這些結(jié)果表明如實(shí)施例8，向炭黑制品的分散溶液中加入陽離子兩親物，可影響炭黑制品的性能，即使混合物的溶液特性沒有改變。對(duì)本領(lǐng)域熟練人員來說，考慮到在此所公開的說明書和本發(fā)明實(shí)際情況，本發(fā)明的其它實(shí)施方案將是顯而易見的。這就是說，說明書和實(shí)施例只可看作是例證性的，而本發(fā)明的真正范圍和實(shí)質(zhì)則由以下權(quán)利要求書給出。權(quán)利要求1．一種含有a)兩親離子和b)改性碳素制品的組合物，所述改性碳素制品包括連接了至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)的碳素，其中所述至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)具有與兩親離子相反的電荷。2．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述兩親離子為陽離子兩親離子。3．根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中所述兩親離子為通過向以下物質(zhì)中加入酸所形成的銨離子脂肪胺、氨基醇的酯、烷基胺、含有胺官能度的聚合物、苯胺及其衍生物、氨基酸的脂肪醇酯、被琥珀酸二烷基酯N-烷基化的聚胺、雜環(huán)胺、衍生自脂肪胺的胍、衍生自烷基胺的胍、衍生自芳基胺的胍、衍生自脂肪胺的脒、衍生自脂肪酸的脒、衍生自烷基胺的脒、或衍生自芳基胺的脒。4．根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中所述兩親離子為通過向以下物質(zhì)中加入酸所形成的銨離子氨基二醇的酯、氨基三醇的酯、聚乙烯亞胺、聚乙烯基咪唑、乙烯基吡啶的均聚物或共聚物、聚乙烯基咪唑、含有至少一個(gè)氨基-官能單體的混合聚合物、天冬氨酸的脂肪醇酯、谷氨酸的脂肪醇酯、吡啶衍生物、咪唑、或咪唑啉。5．根據(jù)權(quán)利要求4的組合物，其中所述兩親離子為通過向谷氨酸脂肪醇酯中加入酸所形成的銨離子。6．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述兩親離子為通過向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯與甲基丙烯酸甲酯的共聚物中加入酸所形成的銨離子。7．根據(jù)權(quán)利要求4的組合物，其中所述兩親離子為通過向谷氨酸二(肉豆蔻基)酯中加入酸所形成的銨離子。8．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述兩親離子為陰離子兩親離子。9．根據(jù)權(quán)利要求8的組合物，其中所述兩親離子為烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸鹽、肌氨酸、磺基琥珀酸鹽、醇乙氧基化物硫酸鹽、醇乙氧基化物磺酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基乙氧基化磷酸鹽、乙氧基化烷基酚硫酸鹽、脂肪羧酸鹽、牛磺酸鹽、羥乙磺酸鹽、脂族羧酸的鹽、或衍生自含酸基團(tuán)聚合物的離子。10．根據(jù)權(quán)利要求9的組合物，其中所述兩親離子衍生自十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、AerosolOT、油酸鹽、蓖麻油酸鹽、肉豆蔻酸鹽、己酸鹽、磺化聚苯乙烯、二(2-乙基己基)磺基琥珀酸鈉、或丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚物或共聚物或其鹽。11．根據(jù)權(quán)利要求10的組合物，其中所述兩親離子衍生自二(2-乙基己基)磺基琥珀酸鈉。12．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述碳素為炭黑、石墨、玻璃碳、碳纖維、細(xì)分碳、活性炭或其混合物。13．根據(jù)權(quán)利要求12的組合物，其中所述碳素為炭黑。14．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)基團(tuán)包括a)至少一個(gè)芳族基團(tuán)或至少一個(gè)C1-C12烷基基團(tuán)，和b)至少一個(gè)離子基團(tuán)、至少一個(gè)可離子化基團(tuán)、或離子基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的混合基團(tuán)，其中有機(jī)基團(tuán)的所述至少一個(gè)芳族基團(tuán)被直接連接到碳素上，且其中有機(jī)基團(tuán)的所述至少一個(gè)C1-C12烷基基團(tuán)被直接連接到碳素上。15．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)基團(tuán)包括羧酸鹽、磺酸鹽、或季銨離子。16．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)基團(tuán)為C6H4SO3-或C6H4CO2-。17．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)基團(tuán)為對(duì)-C6H4SO3-。18．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)基團(tuán)為C6H4CO2-。19．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)基團(tuán)為C6H4NC5H5+或C6H4N(CH3)3+。20．一種水性油墨組合物，它包含含水連接料、和根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。21．一種涂料組合物，它包含含水載體和根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。22．一種非水性油墨組合物，它包含非含水連接料、和根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。23．一種非水性涂料組合物，它包含非含水載體、和根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。24．一種非水性噴墨油墨組合物，它包含連接料、和根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。25．一種水性乳液噴墨油墨組合物，它包含溶劑、水、和根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。26．根據(jù)權(quán)利要求25的水性乳液噴墨油墨組合物，它還包含表面活性劑。27．一種包含根據(jù)權(quán)利要求1的組合物、和載體或液體載色劑的懸浮液。全文摘要本發(fā)明公開了一種含有a)兩親離子、和b)改性碳素制品的組合物，所述改性碳素制品包括連接了至少一個(gè)有機(jī)基團(tuán)的碳素。該有機(jī)基團(tuán)具有與兩親離子相反的電荷。本發(fā)明還公開了一種加入了該組合物的水性或非水性油墨和涂料組合物。本發(fā)明還描述了加入了該組合物的噴墨油墨組合物。文檔編號(hào)C09D11/00GK1227585SQ97197040公開日1999年9月1日申請(qǐng)日期1997年6月5日優(yōu)先權(quán)日1996年6月14日發(fā)明者柯蒂斯·E·亞當(dāng)斯,詹姆斯·A·貝爾蒙特,羅伯特·M·埃米西申請(qǐng)人:卡伯特公司