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CN108602931A - 水分散物及其制造方法、以及图像形成方法 - Google Patents

水分散物及其制造方法、以及图像形成方法 Download PDF

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CN108602931A
CN108602931A CN201780009497.5A CN201780009497A CN108602931A CN 108602931 A CN108602931 A CN 108602931A CN 201780009497 A CN201780009497 A CN 201780009497A CN 108602931 A CN108602931 A CN 108602931A
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water
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Abstract

本发明提供一种水分散物及其制造方法、以及利用上述水分散物的图像形成方法,所述水分散物包含:微胶囊,包含具有三维交联结构的壳以及核,该三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键与作为亲水性基团的阴离子性基团及非离子性基团,满足壳具有光聚合引发基团及核包含光聚合引发剂中的至少1项,满足壳具有聚合性基团及核包含聚合性化合物中的至少1项;及水。

Description

水分散物及其制造方法、以及图像形成方法
技术领域
本发明涉及一种水分散物及其制造方法以及图像形成方法。
背景技术
一直以来,已知有包含核与壳的微胶囊分散于水系介质(包含水的介质)中的微胶囊的水分散物。
例如,公开有微胶囊分散于水系介质中的喷墨油墨,所述微胶囊具有:包含光聚合引发剂及紫外线固化性化合物的核;及具有通过共价键导入的分散性基团的被交联的高分子的壳(例如,参考国际公开第2015/158748号)。
并且,作为能够兼顾优异的耐磨牢度与耐久性及优异的油墨喷出性的油墨,公开有包含作为核壳型复合树脂粒子的水分散体的粘结剂的油墨,所述核壳型复合树脂粒子包含由含有亲水性基团的氨基甲酸酯树脂构成的壳层及由乙烯基聚合物构成的核层(例如,参考国际公开第2012/073563号或日本特开2012-246486号)。
并且,作为具有适合在印刷至各种塑料膜的层压中使用的优异的印刷适性且还具有粘附性、层压强度、热封及加热杀菌处理耐性的水性印刷油墨组合物,已知有一种水性印刷油墨组合物,其含有颜料、水性粘结剂树脂及水,其中,作为水性粘结剂树脂,含有:(A)使在末端具有异氰酸酯基的自水分散性氨基甲酸酯系预聚物或将该预聚物与其他聚异氰酸酯化合物的混合物分散于水中的水性分散体的异氰酸酯基与聚胺发生反应来获得的交联聚氨酯·脲树脂;(B)将含环氧基共聚物作为核并将含羧基聚氨酯作为壳的核壳型水分散性树脂(例如,参考日本特开平8-60063号公报)。
发明内容
发明要解决的技术课题
但是,微胶囊的水分散物中,要求微胶囊的分散稳定性。并且,近年来,研究有各种利用微胶囊的水分散物形成膜的方法,要求形成硬度更优异的膜的方法。例如,关于利用赋予了光固化性的微胶囊的水分散物,通过光固化,进一步提高所形成的膜的硬度的方法进行了研究。尤其,将微胶囊的水分散物用作喷墨用油墨(以下,还简称为“油墨”。)时,将微胶囊的水分散物用作涂膜形成用涂布液(所谓的涂敷液)时等,优选形成更优异的硬度的膜。
关于上述方面,国际公开第2015/158748号中记载的微胶囊的水分散物中,微胶囊的壳具有分散性基,但微胶囊的分散稳定性并不充分,因此还有改良的空间。
并且,国际公开第2012/073563号、日本特开2012-246486号公报及日本特开平8-60063号公报中记载的微胶囊的水分散物不具有光固化性,因此无法形成硬度优异的膜。
本公开是鉴于上述情况而完成的,其课题在于实现以下目的。
即,本公开的目的在于提供一种能够形成微胶囊的分散稳定性优异且硬度优异的膜的水分散物及其制造方法、以及利用上述水分散物的图像形成方法。
用于解决技术课题的手段
用于解决课题的具体方法中包含以下方式。
<1>一种水分散物,其含有:
微胶囊,包含具有三维交联结构的壳以及核,该三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键与作为亲水性基团的阴离子性基团及非离子性基团,满足壳具有光聚合引发基团及核包含光聚合引发剂中的至少1项,满足壳具有聚合性基团及核包含聚合性化合物中的至少1项;及
水。
<2>根据<1>所述的水分散物,其中,非离子性基团为下述式(W)所表示的基团(W)。
[化学式1]
式(W)中,
RW1表示碳原子数为1~6的可以分支的亚烷基,RW2表示碳原子数为1~6的可以分支的烷基,nw表示2~200的整数,*表示键合位置。
<3>根据<1>或<2>所述的水分散物,其中,三维交联结构包含下述式(X1)~(X4)所表示的结构中的至少1个。
[化学式2]
式(X1)中,RX1表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,*表示键合位置。
式(X2)中,RX2表示碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,n表示1~5的整数,m表示0~4的整数,m及n的合计为1~5的整数,*表示键合位置。
式(X3)中,RX3表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,L表示2价的连接基团,*表示键合位置。
式(X4)中,A表示阴离子性基团,L表示2价的连接基团,*表示键合位置。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的水分散物,其中,阴离子性基团为羧基及羧基的盐中的至少1个。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的水分散物,其中,非离子性基团相对于微胶囊的总固体成分的量为1质量%~20质量%。
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的水分散物,其中,每1g微胶囊的总固体成分中的阴离子性基团的量为0.2mmol/g~1.5mmol/g。
<7>根据<1>至<6>中任一项所述的水分散物,其中,将非离子性基团相对于微胶囊的总固体成分的量设为N质量%,将每1g微胶囊的总固体成分中的阴离子性基团的量设为Ammol/g时,A相对于N之比为0.02~0.15。
<8>根据<1>至<7>中任一项所述的水分散物,其中,核包含光聚合引发剂,光聚合引发剂为选自由羰基化合物及酰基氧化膦化合物构成的组中的至少1种化合物。
<9>根据<1>至<8>中任一项所述的水分散物,其中,壳具有光聚合引发基团,光聚合引发基团为从具有至少1个活性氢基的光聚合引发剂的至少1个活性氢基去除至少1个氢原子的残基。
<10>根据<1>至<9>中任一项所述的水分散物,其中,核包含2官能以下的聚合性化合物及3官能以上的聚合性化合物。
<11>根据<1>至<10>中任一项所述的水分散物,其中,阴离子性表面活性剂的含量相对于水分散物的总量,为1质量%以下。
<12>根据<1>至<11>中任一项所述的水分散物,其中,微胶囊的总固体成分量相对于水分散物的总固体成分,为50质量%以上。
<13>根据<1>至<12>中任一项所述的水分散物,其用作喷墨用油墨。
<14>一种水分散物的制造方法,其制造<1>至<13>中任一项所述的水分散物,该水分散物的制造方法具有:
微胶囊形成工序,混合并乳化包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物及光聚合引发剂中的至少1个、导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物及聚合性化合物中的至少1个的油相成分、以及包含水的水相成分,由此形成微胶囊,
满足油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物以及油相成分及水相成分中的至少1个包含具有非离子性基团与活性氢基的化合物中的至少1项,
满足油相成分包含导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物以及油相成分及水相成分中的至少1个包含具有阴离子性基团与活性氢基的化合物中的至少1项。
<15>一种图像形成方法,其具有:
赋予工序,将<1>至<13>中任一项所述的水分散物赋予至记录介质上;及
照射工序,向赋予至记录介质上的水分散物照射活性能量射线。
发明效果
根据本公开,能够提供一种能够形成硬度优异的膜且微胶囊的分散稳定性优异的水分散物及其制造方法、以及利用上述水分散物的图像形成方法。
具体实施方式
以下,对本发明的具体实施方式进行详细说明,但本发明并不受以下实施方式的任何限定。
本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值分别作为最小值及最大值而包含的范围。
本说明书中,关于组合物中的各成分的量,当组合物中存在多种相当于各成分的物质时,只要没有特别指定,则指存在于组合物中的该多种物质的合计量。
本说明书中,“工序”这一术语,不仅是指独立的工序,即使在无法与其他工序明确区分的情况下,只要能够实现该工序的所期望的目的,则包括在本术语中。
本说明书中,“光”为包含γ射线、β射线、电子束、紫外线、可见光线、红外线之类的活性能量射线的概念。
本说明书中,有时将紫外线称为“UV(Ultra Violet:紫外)光”。
本说明书中,有时将从LED(Light Emitting Diode:发光二极管)光源产生的光称为“LED光”。
本说明书中,“(甲基)丙烯酸”为包含丙烯酸及甲基丙烯酸两者的概念,“(甲基)丙烯酸酯”为包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯两者的概念,“(甲基)丙烯酰基”为包含丙烯酰基及甲基丙烯酰基两者的概念。
<水分散物>
本公开的水分散物含有:微胶囊,包含具有三维交联结构的壳以及核,该三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键与作为亲水性基团的阴离子性基团及非离子性基团,满足壳具有光聚合引发基团及核包含光聚合引发剂中的至少1项,满足壳具有聚合性基团及核包含聚合性化合物中的至少1项;及水。
本公开的水分散物能够形成硬度优异的膜,且微胶囊的分散稳定性优异。
虽尚不明确本公开的水分散物可发挥这种效果的理由,但本发明人推测如下。
本公开的水分散物中,作为分散质的微胶囊的壳具有三维交联结构,该三维交联结构具有:作为亲水性基团的阴离子性基团(以下,还简称为“阴离子性基团”)及作为亲水性基团的非离子性基团(以下,还简称为“非离子性基团”);及选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键(以下,还称作“氨基甲酸酯键等”。)。
通过微胶囊的壳具有阴离子性基团及非离子性基团两者,与仅具有阴离子性基团及非离子性基团中的任一个时相比,基于阴离子性基团的分散作用与基于非离子性基团的分散作用相互结合,微胶囊的分散稳定性显著提高。
并且,本公开中的微胶囊具有包含氨基甲酸酯键等的三维交联结构,因此具有牢固的结构。
本公开的水分散物中,各个微胶囊的结构牢固,因此认为微胶囊彼此的凝聚或聚结被抑制,进而,微胶囊的分散稳定性获得提高。
微胶囊的分散稳定性例如通过对喷墨头的水分散物的喷出性及水分散物的保存稳定性进行评价来评价(参考后述的实施例)。例如,通过对喷出性进行评价,能够评价在制作水分散物之后比较短期内的分散稳定性,通过对保存稳定性进行评价,能够评价在制作水分散物之后长期的分散稳定性。
相对于本公开的水分散物,国际公开第2015/158748号中记载的油墨中包含的微胶囊的壳中具有羧基等阴离子性基团但不具有非离子性基团。
因此,认为国际公开第2015/158748号中记载的油墨与本公开的水分散物相比,微胶囊的分散稳定性较差。
并且,本公开的水分散物中的微胶囊满足壳具有光聚合引发基团及核包含光聚合引发剂中的至少1项,满足壳具有聚合性基团及核包含聚合性化合物中的至少1项。
本说明书中,光聚合引发剂表示具有通过活性能量射线的照射而生成作为聚合活性种的自由基的功能的化合物。
并且,本说明书中,光聚合引发基团表示光聚合引发剂一分子的结构中包含的具有光聚合引发剂的功能(即,通过活性能量射线的照射而生成自由基的功能)的基团。换言之,光聚合引发基团是保持有光聚合引发剂的功能的光聚合引发剂的残基。
因此,核包含光聚合引发剂表示核具有光聚合引发基团(即,光聚合引发剂中的光聚合引发基团)。
并且,核包含聚合性化合物表示核具有聚合性基团(即,聚合性化合物中的聚合性基团)。
本公开的水分散物具有聚合性基团及光聚合引发基团,由此具有通过活性能量射线的照射(即,光照射)而固化的光固化性。因此,本公开的水分散物能够通过光照射形成硬度(例如,铅笔硬度)优异的膜。
而且,本公开的水分散物中,1个微胶囊具有聚合性基团及光聚合引发基团两者,因此与例如光聚合引发剂分散于水中时相比,聚合性基团与光聚合引发基团之间的距离更近。通过聚合性基团与光聚合引发基团之间的距离近,对活性能量射线的照射的固化灵敏度(以下,还简称为“灵敏度”。)获得提高。因此,根据本公开的水分散物,认为与使用以往的光固化性组合物来形成膜时相比,也能够形成硬度(例如,铅笔硬度)进一步优异的膜。
相对于本公开的水分散物,国际公开第2012/073563号、日本特开2012-246486号公报及日本特开平8-60063号公报中记载的油墨既不包含聚合性基团也不包含光聚合引发基团,一开始就不是光固化性组合物。因此,认为通过这些文献中记载的技术来形成的膜与使用本公开的水分散物来形成的膜相比,膜硬度差。
并且,如上所述,本公开的水分散物中,壳及核中的至少1个具有聚合性基团,且壳及核中的至少1个具有光聚合引发基团,因此与以往相比,聚合性基团与光聚合引发基团之间的距离更近,对活性能量射线的照射的灵敏度获得提高。因此,根据本公开的水分散物,能够形成对基材的密合性优异的膜。
另外,上述推测并不限定地解释本公开的效果,是作为一例来说明的内容。
如前述,本公开中,微胶囊的壳具有阴离子性基团及非离子性基团两者作为亲水性基团,由此微胶囊的分散稳定性显著提高。
对于阴离子性基团及非离子性基团各自的优选方式,将进行后述。
本公开的水分散物中,非离子性基团相对于微胶囊的总固体成分的量优选为1质量%~20质量%。若非离子性基团的量在上述范围,则微胶囊的分散稳定性进一步提高。
上述非离子性基团的量更优选为5质量%~20质量%。
并且,本公开的水分散物中,每1g微胶囊的总固体成分中的阴离子性基团的量优选为0.2mmol/g~1.5mmol/g。若阴离子性基团的量在上述范围,则微胶囊的分散稳定性进一步提高。
上述阴离子性基团的量更优选为0.3mmol/g~1.3mmol/g。
并且,本公开的水分散物中,将非离子性基团相对于微胶囊的总固体成分的量设为N质量%,将每1g微胶囊的总固体成分中的阴离子性基团的量设为Ammol/g时,A相对于N之比(A/N)优选为0.02~0.15。若比(A/N)在上述范围,则微胶囊的分散稳定性进一步提高。
上述比(A/N)更优选为0.02~0.11,进一步优选为0.03~0.10,尤其优选为0.04~0.09。
本公开的水分散物能够适合用作用于对基材(例如,记录介质)形成膜(例如,图像)的液体。
作为该液体,可以举出用于对作为记录介质的基材形成图像的油墨(例如,喷墨用油墨)、用于对基材形成涂膜的涂布液(涂敷液)等。
本公开的水分散物尤其优选用作喷墨用油墨。将本公开的水分散物用作喷墨用油墨时,可形成硬度优异的图像。并且,本公开的水分散物的分散稳定性优异,因此喷墨头的喷出性优异。而且,根据本公开的水分散物,还能够形成与记录介质的密合性优异的图像。
作为本公开的水分散物的用途之一的喷墨用油墨可以是含有色材的喷墨用油墨(以下,还称作“着色油墨”),也可以是不含有色材的喷墨用油墨(所谓的透明油墨;以下,还称作“无色油墨”)。
对于作为本公开的水分散物的另一用途的涂布液也相同。
-基材-
本公开中,作为用于形成膜的基材,并无特别限定,能够使用公知的基材。
作为基材,可以举出纸、塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)层压而成的纸、金属板(铝、锌、铜等金属的板)、塑料薄膜(聚氯乙烯(PVC:Polyvinyl Chloride)树脂、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯(PET:Polyethylene Terephthalate)、聚乙烯(PE:Polyethylene)、聚苯乙烯(PS:Polystyrene)、聚丙烯(PP:Polypropylene)、聚碳酸酯(PC:Polycarbonate)、聚乙烯醇缩乙醛、丙烯酸树脂等薄膜)、上述金属层压或蒸镀而成的纸、上述金属层压或蒸镀而成的塑料薄膜等。
本公开的水分散物能够形成对基材的密合性优异的膜,因此特别适合于对非吸收性基材形成膜的用途。
作为非吸收性基材,优选为聚氯乙烯(PVC)基材、聚苯乙烯(PS)基材、聚碳酸酯(PC)基材、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基材、聚乙烯(PE)基材、聚丙烯(PP)基材、丙烯酸树脂基材等塑料基材。
本公开的水分散物可用于针对塑料基材以外的基材的图像形成的用途。
作为塑料基材以外的基材,可以举出纺织品基材。
作为纺织品基材的原材料,例如,可以举出:棉、丝、麻、羊毛等天然纤维;粘胶人造丝、莱赛尔(Lyocell)等化学纤维;聚酯、聚酰胺、丙烯酸等合成纤维;选自由天然纤维、化学纤维及合成纤维构成的组中的至少2种;等。
作为纺织品基材,可使用国际公开第2015/158592号的段落0039~0042中记载的纺织品基材。
以下,对本公开的水分散物的各成分进行说明。
(微胶囊)
本公开的水分散物中含有的微胶囊包含具有三维交联结构的壳以及核,所述三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键与阴离子性基团及非离子性基团,满足壳具有光聚合引发基团及核包含光聚合引发剂中的至少1项,满足壳具有聚合性基团及核包含聚合性化合物中的至少1项。
本公开中的微胶囊由具有包含氨基甲酸酯键及脲键中的至少1个的三维交联结构的最外侧的壳与作为内含在壳的区域的核构成。
能够通过如下方法来确认是微胶囊,即,将微胶囊的水分散物涂布于支承体上,使其干燥来获得形态观察用样品之后,切割该样品,用电子显微镜等对切割面进行观察。
本公开的水分散物可仅包含1种上述微胶囊,也可包含2种以上。
微胶囊是本公开的分散物中的分散质。
上述微胶囊中,壳及核中的至少1个具有聚合性基团。
微胶囊具有聚合性基团,由此通过活性能量射线的照射,相互相邻的微胶囊彼此能够键合而形成交联结构,因此能够形成交联性高且硬度优异的膜。
作为壳及核中的至少1个中包含的聚合性基团,优选为(甲基)丙烯酰基、烯丙基、苯乙烯基、乙烯基等包含烯属双键的基团。
这些中,作为聚合性基团,从聚合反应性及膜的硬度的观点考虑,尤其优选为(甲基)丙烯酰基。
例如,能够通过傅里叶变换红外光谱测定(FT-IR)分析,确认微胶囊具有聚合性基团的情况。
微胶囊可以以在壳的三维交联结构中导入有聚合性基团的方式具有聚合性基团,也可以以在核中包含聚合性化合物的方式具有聚合性基团。并且,微胶囊可以以上述两个方式具有聚合性基团。
优选为至少以在核中包含聚合性化合物的方式具有聚合性基团的方式。根据本方式,聚合性基团与光聚合引发剂之间的距离靠近,因此对活性能量射线的照射的固化灵敏度提高,能够形成硬度优异的膜。
在此所说的“聚合性化合物”表示具有聚合性基团的化合物中可包含在核中的聚合化合物。用于向壳导入聚合性基团的化合物(即,后述的导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物)并不包含在在此所说的“聚合性化合物”的概念。
关于“聚合性化合物”及“导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物”的详细内容,将进行后述。
并且,上述微胶囊中,壳及核中的至少1个具有光聚合引发基团。
微胶囊具有光聚合引发基团,由此通过活性能量射线的照射,能够引发基于上述聚合性基团的聚合。
微胶囊可以以在壳的三维交联结构中导入有光聚合引发基团的方式具有光聚合引发基团,也可以以在核中包含光聚合引发剂的方式具有光聚合引发基团。并且,微胶囊可以以上述两个方式具有光聚合引发基团。
优选为至少在壳的三维交联结构中导入有光聚合引发基团的方式具有光聚合引发基团的方式。根据本方式,能够更加抑制所形成的膜中的低分子量成分向膜外移动的现象,即迁移。能够更加抑制迁移,在能够抑制膜的臭味这一点上有利。因此,例如,将水分散物用于食品包装用等包装印刷时,尤其有效。
如前述,光聚合引发剂是具有通过活性能量射线的照射而生成自由基的功能的化合物,光聚合引发基团是上述光聚合引发剂的结构中包含的具有通过活性能量射线的照射而生成自由基的功能的基团。
-微胶囊的体积平均粒径-
关于微胶囊的体积平均粒径,从微胶囊的分散稳定性的观点考虑,优选为0.01μm~10.0μm,更优选为0.01μm~5μm,进一步优选为0.05μm~1μm。
本说明书中,“微胶囊的体积平均粒径”是指通过光散射法测定的值。
例如,利用LA-960(HORIBA,Ltd.)进行基于光散射法的微胶囊的体积平均粒径的测定。
-微胶囊的含量-
本公开的水分散物中的微胶囊的含量相对于水分散物的总量,优选为1质量%~50质量%,更优选为3质量%~40质量%,进一步优选为5质量%~30质量%。
若微胶囊的含量相对于水分散物的总量为1质量%以上,则所形成的膜的硬度进一步提高。并且,若微胶囊的含量相对于水分散物的总量为50质量%以下,则微胶囊的分散稳定性更优异。
并且,本公开的水分散物中的微胶囊的总固体成分量相对于水分散物的总固体成分量,优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,进一步优选为85质量%以上。
若微胶囊的总固体成分量相对于水分散物的总固体成分量为50质量%以上,则所形成的膜的硬度进一步提高,且水分散物的分散稳定性进一步提高。
<微胶囊的壳>
微胶囊的壳(以下,还简称为“壳”。)具有三维交联结构,该三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键与作为亲水性基团的阴离子性基团及作为亲水性基团的非离子性基团。
(三维交联结构)
本公开中,“三维交联结构”是指通过交联而形成的立体的网络结构。
通过如下方式确认微胶囊的壳具有三维交联结构的情况。在液温25℃的条件下进行以下操作。
并且,关于以下操作,当水分散物不含颜料时,直接使用该水分散物来进行,当水分散物含有颜料时,首先通过离心分离从水分散物中除去颜料,对颜料被去除的水分散物进行以下操作。
首先,从水分散物中采集试样。对所采集的试样加入相对于该试样中的总固体成分为100质量倍的四氢呋喃(THF)并进行混合而制备稀释液。对所获得的稀释液实施80000rpm(round per minute:每分钟转速,以下相同。)、40分钟的条件的离心分离。离心分离后,以肉眼确认是否存在残渣。有残渣时,用水使该残渣再分散来制备再分散物,对所获得的再分散物,利用湿式粒度分布测定装置(LA-960、HORIBA,Ltd.),进行基于光散射法的粒度分布的测定。
通过以上的操作确认到粒度分布时,判断为微胶囊的壳具有三维交联结构。
并且,三维交联结构具有选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键。三维交联结构优选具有氨基甲酸酯键及脲键两者。
具有三维交联结构的每1g壳中包含的氨基甲酸酯键及脲键的合计量(mmol/g)优选为1mmol/g~10mmol/g,更优选为1.5mmol/g~9mmol/g,尤其优选为2mmol/g~8mmol/g。
壳的三维交联结构优选包含下述结构(1)。
三维交联结构可以包含多个下述结构(1),多个结构(1)可以是相同的结构,也可以是不同的结构。
[化学式3]
结构(1)中,X表示将选自可以具有环结构的烃基、-NH-、>N-、-C(=O)-、-O-及-S-构成的组中的至少2个连接而形成的(p+m+n)价的有机基团。
结构(1)中,R1、R2及R3分别独立地表示可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基。
结构(1)中,*表示键合位置,p、m及n分别为0以上,p+m+n为3以上。
作为X、R1、R2及R3的分子量的合计,优选小于2000,优选小于1500,更优选小于1000。若X、R1、R2及R3的分子量的合计小于2000,则能够提高内含于核中的化合物的内含率。
作为X所表示的有机基团中的烃基,优选直链状或支链状的碳原子数为1~15的烃基,更优选直链状或支链状的碳原子数为1~10的烃基。
作为X所表示的有机基团中的烃基及R1、R2及R3所表示的烃基可具有的环结构,可以举出脂环结构、芳香环结构等。
作为脂环结构,可以举出环己烷环结构、双环己烷环结构、双环癸烷环结构、异冰片烯(isobornene)环结构、二环戊烷环结构、金刚烷环结构、三环癸烷环结构等。
作为芳香环结构,可以举出苯环结构、萘环结构、联苯环结构等。
结构(1)中,p为0以上,优选1~10,更优选1~8,进一步优选1~6,尤其优选1~3。
结构(1)中,m为0以上,优选1~10,更优选1~8,进一步优选1~6,尤其优选1~3。
结构(1)中,n为0以上,优选1~10,更优选1~8,进一步优选1~6,尤其优选1~3。
结构(1)中,p+m+n优选3~10的整数,更优选3~8的整数,进一步优选3~6的整数。
X所表示的(p+m+n)价的有机基团优选为下述(X-1)~(X-12)中的任意一个所表示的基团。
[化学式4]
式(X-1)~式(X-12)中,n表示1~200的整数,优选表示1~50的整数,更优选表示1~15的整数,尤其优选表示1~8的整数。
式(X-11)~式(X-12)中,*表示键合位置。
式(X-1)~式(X-10)中,Y表示下述的(Y-1)。
[化学式5]
(Y-1)中,*1表示与(X-1)~(X-10)中的S或O的键合位置,*2表示与结构(1)中的R1、R2或R3的键合位置。
结构(1)中,R1、R2及R3分别独立地表示可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基。
R1、R2及R3中的烃基可以具有取代基,作为取代基,可以举出后述的壳中可包含的亲水性基团。
R1、R2及R3优选分别独立地为下述(R-1)~(R-20)中的任意一个所表示的基团。(R-1)~(R-20)中,*表示键合位置。
[化学式6]
壳中的结构(1)的含有率相对于壳的总质量,优选为8质量%~100质量%,更优选为25质量%~100质量%,进一步优选为50质量%~100质量%。
壳中,作为结构(1),优选包含下述结构(2)、结构(3)及结构(4)中的至少1个结构。
[化学式7]
结构(2)中,R1、R2及R3分别独立地表示可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基。
结构(2)的R1、R2及R3所表示的烃基的含义分别与结构(1)的R1、R2及R3所表示的烃基的含义相同,优选范围也相同。
结构(2)中,*表示键合位置。
[化学式8]
结构(3)中,R1、R2及R3分别独立地表示可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基。
结构(3)的R1、R2及R3所表示的烃基的含义分别与结构(1)的R1、R2及R3所表示的烃基的含义相同,优选范围也相同。
结构(3)中,*表示键合位置。
[化学式9]
结构(4)中,R1、R2及R3分别独立地表示可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基。
结构(4)的R1、R2及R3所表示的烃基的含义分别与结构(1)的R1、R2及R3所表示的烃基的含义相同,优选范围也相同。
结构(4)中,*表示键合位置。
作为结构(1)~结构(4)的具体例,可以举出下述表1所示的结构。
[表1]
微胶囊的壳的三维交联结构例如能够通过3官能以上的异氰酸酯化合物或2官能的异氰酸酯化合物与水或具有2个以上的活性氢基的化合物的反应来形成。
尤其,当制造微胶囊时的原料包含至少1种具有3个以上的反应性基团(异氰酸酯基或活性氢基)的化合物时,交联反应以三维更有效地进行,能够更有效地形成立体的网络结构。
微胶囊的壳的三维交联结构优选为通过3官能以上的异氰酸酯化合物与水的反应而形成的产物。
-3官能以上的异氰酸酯化合物-
3官能以上的异氰酸酯化合物为在分子内具有3个以上的异氰酸酯基的化合物。
作为3官能以上的异氰酸酯化合物,例如可以举出3官能以上的芳香族异氰酸酯化合物、3官能以上的脂肪族异氰酸酯化合物等。
本公开中,作为3官能以上的异氰酸酯化合物,能够使用公知的化合物及通过后述的方法合成的化合物中的任一个。
作为公知的化合物,例如可以举出《聚氨酯树脂手册》(岩田敬治编,NI KKANKOGYO SHIMBUN,LTD.发行(1987))中所记载的化合物。
作为3官能以上的异氰酸酯化合物,优选在分子内具有3个以上的异氰酸酯基的化合物,具体而言,优选下述式(X)所表示的化合物。
[化学式10]
式(X)中,X1表示n价的有机基团。
式(X)中,n为3以上。n优选为3~10,更优选为3~8,进一步优选为3~6。
作为式(X)所表示的化合物,优选下述式(11)所表示的化合物。
[化学式11]
式(11)中,X、R1、R2、R3、p、m及n的含义与前述结构(1)中的X、R1、R2、R3、p、m及n的含义相同,优选方式也相同。
3官能以上的异氰酸酯化合物优选为由2官能的异氰酸酯化合物(在分子中具有2个异氰酸酯基的化合物)衍生的化合物。
关于3官能以上的异氰酸酯化合物,从易形成三维交联结构的观点考虑,更优选为由选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷、间苯二甲基二异氰酸酯及二环己基甲烷4,4’-二异氰酸酯中的至少1种2官能的异氰酸酯化合物衍生的异氰酸酯化合物。
在此所说的“衍生的”是指作为原料使用上述2官能的异氰酸酯化合物,包含来源于上述2官能的异氰酸酯化合物的结构。
并且,作为3官能以上的异氰酸酯化合物,例如还优选作为2官能的异氰酸酯化合物(在分子中具有2个异氰酸酯基的化合物)与3官能以上的多元醇、多胺及多硫醇等在分子中具有3个以上的活性氢基的化合物的加合物(加成物)而设为3官能以上的异氰酸酯化合物(加合型)、2官能的异氰酸酯化合物的3聚体(缩二脲型或异氰脲酸酯型)、以及苯异氰酸酯的福尔马林缩合物等在分子内具有3个以上的异氰酸酯基的化合物。
这些3官能以上的异氰酸酯化合物可以是包含多个化合物的混合物,优选以下所示的式(11A)或式(11B)所表示的化合物为这些混合物的主成分,也可以包含其他成分。
-加合型-
作为加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物,优选为下述式(11A)或式(11B)所表示的化合物。
[化学式12]
式(11A)及式(11B)中,X2为(p+m+n)价的有机基团,p、m及n分别为0以上,p+m+n为3以上。
式(11A)及式(11B)中,X3~X11分别独立地表示O、S或NH。
式(11A)及式(11B)中,R1~R6分别独立地表示2价的有机基团。
式(11A)及式(11B)中,Z表示2价的有机基团。
式(11A)及式(11B)中,作为X2,优选将选自可以具有环结构的烃基、-NH-、>N-、-C(=O)-、-O-及-S-构成的组中的至少2个连接而形成的(p+m+n)价的有机基团。
式(11A)及式(11B)中,作为p+m+n,优选3~10,更优选3~8,进一步优选3~6。
式(11A)及式(11B)中,作为X3~X11,分别独立地优选O或S,更优选O。
式(11A)及式(11B)中,作为R1~R6,分别独立地优选可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基。
式(11A)及式(11B)中,R1~R6的优选方式分别独立地与结构(1)中的R1的优选方式相同。
式(11A)及式(11B)中,作为X2为可以具有环结构的烃基时的上述环结构,可以举出脂环结构、芳香环结构等。
作为脂环结构,可以举出环己烷环结构、双环己烷环结构、双环癸烷环结构、异冰片烯(isobornene)环结构、二环戊烷环结构、金刚烷环结构、三环癸烷环结构等。
作为芳香环结构,可以举出苯环结构、萘环结构、联苯环结构等。
式(11A)及式(11B)中,作为R1~R6为可以具有环结构的碳原子数为5~15的烃基时的上述环结构,可以举出脂环结构、芳香环结构等。
作为脂环结构,可以举出环己烷环结构、双环己烷环结构、双环癸烷环结构、异冰片烯(isobornene)环结构、二环戊烷环结构、金刚烷环结构、三环癸烷环结构等。
作为芳香环结构,可以举出苯环结构、萘环结构、联苯环结构等。
式(11A)及式(11B)中,X2所表示的(p+m+n)价的有机基团优选为下述(X2-1)~(X2-10)中的任意一个所表示的基团。
[化学式13]
式(X2-1)~式(X2-10)中,n表示1~200的整数,优选表示1~50的整数,更优选表示1~15的整数,尤其优选表示1~8的整数。
式(X2-1)~式(X2-10)中,*表示键合位置。
式(11B)中,作为Z所表示的2价的有机基团,优选烃基、具有聚氧化烯结构的基团、具有聚已内酯结构的基团、具有聚碳酸酯结构的基团或具有聚酯结构的基团。
Z中的烃基可以是直链状的烃基,也可以是支链状的烃基,也可以是环状的烃基。
Z中的烃基的碳原子数优选为2~30。
式(11A)及式(11B)中,作为R1~R6,分别独立地优选基团(R-1)~基团(R-20)。
式(11A)及式(11B)中,作为R1~R6,分别独立地更优选为由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)衍生的基团(R-3)、由六亚甲基二异氰酸酯(HDI)衍生的基团(R-7)、由三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)衍生的基团(R-5)、由间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)衍生的基团(R-9)、由1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷衍生的基团(R-1)及由二环己基甲烷4,4’-二异氰酸酯衍生的基团(R-2)中的任意一个。
作为通式(11A)所表示的化合物,优选为下述式(11A-1)所表示的化合物。
[化学式14]
式(11A-1)中,R1、R2及R3的含义与式(11A)中的R1、R2及R3的含义相同,优选方式也相同。
加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物的合成能够通过使在后述的分子中具有3个以上的活性氢基的化合物和后述的2官能的异氰酸酯化合物反应来进行。
本说明书中,活性氢基表示羟基、伯氨基、仲氨基及巯基。
加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物例如能够通过将在分子中具有3个以上的活性氢基的化合物和2官能的异氰酸酯化合物在有机溶剂中一边搅拌一边加热(50℃~100℃),或者通过一边添加辛酸亚锡等催化剂一边在低温(0℃~70℃)下进行搅拌而获得(下述合成方案1)。
一般而言,与在分子中具有3个以上的活性氢基的化合物反应的2官能的异氰酸酯化合物的摩尔数(分子数)相对于在分子中具有3个以上的活性氢基的化合物中的活性氢基的摩尔数(活性氢基的当量数),使用0.6倍以上的摩尔数(分子数)的2官能的异氰酸酯化合物。2官能的异氰酸酯化合物的摩尔数优选为上述的活性氢基的摩尔数的0.6倍~5倍,更优选为0.6倍~3倍,进一步优选为0.8倍~2倍。
-合成方案1-
[化学式15]
并且,加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物还能够通过合成在分子中具有2个活性氢基的化合物和2官能的异氰酸酯化合物的加成物(预聚物;下述合成方案中“(PP)”)之后,使该预聚物和在分子中具有3个以上的活性氢基的化合物进行反应而获得(下述合成方案2)。
-合成方案2-
[化学式16]
作为2官能的异氰酸酯化合物,能够举出2官能的芳香族异氰酸酯化合物、2官能的脂肪族异氰酸酯化合物等。
作为2官能的异氰酸酯化合物的具体例,可以举出异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、萘-1,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)、3,3’-二甲氧基-联苯二异氰酸酯、3,3’-二甲基二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、对苯二甲基二异氰酸酯、4-氯亚二甲苯基-1,3-二异氰酸酯、2-甲基亚二甲苯基-1,3-二异氰酸酯、4,4’-二苯基丙烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基六氟丙烷二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、亚丙基-1,2-二异氰酸酯、亚丁基-1,2-二异氰酸酯、亚环己基-1,2-二异氰酸酯、亚环己基-1,3-二异氰酸酯、亚环己基-1,4-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,4-双(异氰酸酯甲基)环己烷、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷(HXDI)、降冰片烯二异氰酸酯(NBDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、赖氨酸二异氰酸酯、1,3-双(2-异氰酸酯基-2-丙基)苯等。
作为2官能的异氰酸酯化合物,优选为下述(I-1)~(I-24)所示的结构的化合物。
[化学式17]
这些中,作为2官能的异氰酸酯化合物,尤其优选选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷(HXDI)、间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)及二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI)中的至少1种化合物。
并且,作为2官能的异氰酸酯化合物,也能够使用由上述化合物衍生的2官能的异氰酸酯化合物。例如,可以举出Duranate(注册商标)D101、D201、A101(以上,Asahi KaseiCorporation)等。
在分子中具有3个以上的活性氢基的化合物为在分子中具有3个以上选自羟基、伯氨基、仲氨基及巯基中的至少1种基团的化合物,例如可以举出下述(H-1)~(H-13)所表示的结构的化合物。另外,在下述结构中,n表示选自1~100的整数。
[化学式18]
作为加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物,优选使用以下述表2所示的组合使在分子中具有2个以上的活性氢基的化合物和2官能的异氰酸酯化合物进行反应而获得的化合物。
[表2]
在上述表2所示的化合物中,加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物更优选NCO102~NCO105、NCO107、NCO108、NCO111及NCO113。
作为加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物,也可使用市售中的市售品。
作为市售品的例子,可以举出Takenate(注册商标)D-102、D-103、D-103H、D-103M2、P49-75S、D-110N、D-120N、D-140N、D-160N(以上,Mitsui Chemicals,INC.)、Desmodule(注册商标)L75、UL57SP(Sumika Bayer Ur ethane Co.,Ltd.)、Coronate(注册商标)HL、HX、L(Nippon Polyurethane I ndustry Co.,Ltd.)、P301-75E(Asahi KaseiCorporation)等。
这些中,作为加合型的3官能以上的异氰酸酯化合物,更优选选自MitsuiChemicals,INC.的Takenate(注册商标)D-110N、D-120N、D-140N及D-160N的至少1种。
-缩二脲或型异氰脲酸酯型-
异氰脲酸酯型的3官能以上的异氰酸酯化合物优选为下述式(11C)所表示的化合物。
缩二脲型的3官能以上的异氰酸酯化合物优选为下述式(11D)所表示的化合物。
[化学式19]
式(11C)及式(11D)中,R1、R2及R3分别独立地表示2价的有机基团。
式(11C)及式(11D)中,R1、R2及R3优选分别独立地为碳原子数为1~20的可以具有取代基的亚烷基、碳原子数为1~20的可以具有取代基的亚环烷基或碳原子数为1~20的可以具有取代基的亚芳基。
式(11C)及式(11D)中,R1、R2及R3尤其优选分别独立地为选自已叙述的(R-1)~(R-20)所表示的基团中的基团。
式(11C)及式(11D)中,作为R1~R3,更优选分别独立地为由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)衍生的基团(R-3)、由六亚甲基二异氰酸酯(HDI)衍生的基团(R-7)、由三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)衍生的基团(R-5)、由间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)衍生的基团(R-9)、由1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷衍生的基团(R-1)及由二环己基甲烷4,4’-二异氰酸酯衍生的基团(R-2)中的任意一个。
作为异氰脲酸酯型的3官能以上的异氰酸酯化合物,也可以使用市售中的市售品。
作为市售品的例子,可以举出Takenate(注册商标)D-127N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N(以上,Mitsui Chemicals,INC.)、Sumidur N3300、Desmodule(注册商标)N3600、N3900、Z4470BA(以上,Sumika Bayer Uret hane Co.,Ltd.)、Coronate(注册商标)HX、HK(以上,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.)、Duranate(注册商标)TPA-100、TKA-100、TSA-100、T SS-100、TLA-100、TSE-100(以上,Asahi Kasei Corporation)等。
这些中,作为异氰脲酸酯型的3官能以上的异氰酸酯化合物,更优选为选自MitsuiChemicals,INC.的Takenate(注册商标)D-127N、以及Asahi Kasei Corporation的Duranate(注册商标)TKA-100、TSS-100及TSE-100中的至少1种。
作为缩二脲型的3官能以上的异氰酸酯化合物,也可以使用市售中的市售品。
作为市售品的例子,可以举出Takenate(注册商标)D-165N、NP1100(以上,MitsuiChemicals,INC.)、Desmodule(注册商标)N3200(Sumika B ayer Urethane Co.,Ltd.)、Duranate(注册商标)24A-100(Asahi Kasei Corpor ation)等。
这些中,作为缩二脲型的3官能以上的异氰酸酯化合物,更优选为Durana te(注册商标)24A-100(Asahi Kasei Corporation)。
这些缩二脲型及异氰脲酸酯型的3官能以上的异氰酸酯化合物中,更优选为Duranate(注册商标)24A-100(Asahi Kasei Corporation制造)、D-120N、D-127(MitsuiChemicals,INC.制造)、TKA-100、TSS-100及TSE-100(Asahi Kasei Corporation制造)。
每1g的3官能以上的异氰酸酯化合物中的异氰酸酯基含量(单位:mmol/g)优选1mmol/g~10mmol/g,更优选1.5mmol/g~8mmol/g,进一步优选2mmol/g~6mmol/g。
关于异氰酸酯基含量,能够在将对象的异氰酸酯化合物溶解于脱水甲苯之后,加入过量的二正丁基胺溶液而使其反应,并将剩余的二正丁基胺用盐酸反滴定,根据滴定曲线上的拐点上的滴定量进行计算。
更具体而言,能够通过以下的方法进行计算。
关于异氰酸酯基含量,使用电位差滴定装置(AT-510,KYOTO ELECTR ONICSMANUFACTURING CO.,LTD.制造),在25℃下利用1mol/L盐酸水溶液,通过下述空白(blank)测定及试样测定所示的方法进行中和滴定,根据所获得的滴定量Z1及Z2,通过下述式(N)进行计算。
异氰酸酯基含量(mmol/g)=(Z1-Z2)/(W×Y)……式(N)
式(N)中,Z1表示空白的滴定量,Z2表示试样的滴定量,W表示试样的固体成分,Y表示试样的质量。
~空白测定~
向100mL烧杯中放入脱水甲苯10mL、2mol/L二正丁基胺溶液10.0mL及异丙醇50mL进行混合而制备混合液。使用1mol/L盐酸溶液,对该混合液进行中和滴定,将滴定曲线上的拐点作为终点而求出终点为止的滴定量Z1(mL)。
~试样测定~
将固体成分W质量%的试样(异氰酸酯化合物)Yg采集到100mL烧杯中,并向该烧杯中加入脱水甲苯20(mL),使试样溶解而制备溶液。向该溶液中加入2mol/L二正丁基胺溶液10.0mL进行混合,然后静置20分钟以上。向静置后的溶液中加入异丙醇50mL。然后,使用1mol/L盐酸溶液进行中和滴定,将滴定曲线上的拐点作为终点而求出终点为止的滴定量Z2(mL)。
(水或具有2个以上的活性氢基的化合物)
微胶囊的壳可通过使上述的3官能以上的异氰酸酯化合物和水或具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应来形成。
作为与3官能以上的异氰酸酯化合物反应的化合物,一般使用水。通过3官能以上的异氰酸酯化合物和水进行反应,能够形成具有脲键的三维交联结构。
并且,作为与3官能以上的异氰酸酯化合物反应的化合物,除了水以外,还可以举出具有2个以上的活性氢基的化合物。
作为活性氢基,可以举出羟基、氨基(伯氨基及仲氨基)、巯基(即,硫醇基)等。
作为具有2个以上的活性氢基的化合物,可以举出多官能醇、多官能酚、在氮原子上具有氢原子的多官能胺、多官能硫醇等。
通过3官能以上的异氰酸酯化合物和多官能醇或多官能酚进行反应而形成具有氨基甲酸酯键的三维交联结构。
通过3官能以上的异氰酸酯化合物和在氮原子上具有氢原子的多官能胺进行反应而形成具有脲键的三维交联结构。
作为多官能醇的具体例,可以举出丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、4,4’,4”-三羟基三苯基甲烷等。
作为多官能胺的具体例,可以举出二乙烯三胺、四乙烯五胺等。
作为多官能硫醇的具体例,可以举出1,3-丙烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇等。
作为多官能酚的具体例,可以举出双酚A等。
具有2个以上的活性氢基的化合物可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。
另外,具有2个以上的活性氢基的化合物中还包括在上述的分子中具有3个以上的活性氢基的化合物。
(作为亲水性基团的非离子性基团)
壳的三维交联结构具有至少1种作为亲水性基团的非离子性基团。
作为非离子性基团,从进一步提高微胶囊的分散稳定性的观点考虑,优选为具有聚醚结构的1价的基团,更优选为具有聚氧化烯链的1价的基团,优选为下述式(W)所表示的基团(W)。
下述式(W)所表示的基团(W)为具有末端被封端的聚醚结构的1价的基团。基团(W)与具有末端未被封端的聚醚结构的2价的基团相比,微胶囊的分散作用更优异。作为其理由,可考虑以下理由。基团(W)具有易从壳的表面朝向分散介质中延伸的结构,因此与具有末端未被封端的聚醚结构的2价的基团相比,易扩大微胶囊彼此的距离。因此,认为基团(W)与具有末端未被封端的聚醚结构的2价的基团相比,微胶囊的分散作用更优异。
[化学式20]
式(W)中,
RW1表示碳原子数为1~6的可以分支的亚烷基,RW2表示碳原子数为1~6的可以分支的烷基,nw表示2~200的整数,*表示键合位置。
式(W)中,RW1所表示的碳原子数为1~6的可以分支的亚烷基的碳原子数为优选为2~4,进一步优选为2或3,尤其优选为2(即,RW1为亚乙基)。
式(W)中,RW2所表示的碳原子数为1~6的可以分支的烷基的碳原子数优选为1~4,尤其优选为1(即,RW2为甲基)。
式(W)中,nw表示2~200的整数,作为nw,优选10~200的整数,优选10~150的整数,更优选20~150的整数,尤其优选20~100的整数。
非离子性基团向壳的导入能够通过如下方法来进行:使已叙述的3官能以上的异氰酸酯化合物、具有非离子性基团与活性氢基的化合物或导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物中的至少1个和水或具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应。
导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物例如能够通过如下方法来制造,即,使2官能以上的异氰酸酯化合物和具有非离子性基团与活性氢基的化合物进行反应。
-具有非离子性基团与活性氢基的化合物-
具有非离子性基团与活性氢基的化合物可以仅具有1个非离子性基团,也可以具有2个以上。
具有非离子性基团与活性氢基的化合物可以仅具有1个活性氢基,也可以具有2个以上。
作为具有非离子性基团与活性氢基的化合物,优选为具有聚醚结构的化合物,更优选为具有聚氧化烯链的化合物。
作为具有聚氧化烯链的化合物,例如,可以举出聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚四亚甲基氧化物、聚亚苯乙烯基氧化物、聚亚环己基氧化物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-嵌段共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷无规共聚物等。
这些中,作为具有聚氧化烯链的化合物,优选为选自由聚环氧乙烷、聚环氧丙烷及聚环氧乙烷-聚环氧丙烷嵌段共聚物构成的组中的至少1种化合物,更优选为聚环氧乙烷。
作为具有聚醚结构的化合物,优选为选自由聚环氧乙烷单醚体(单甲醚、单乙醚等)及聚环氧乙烷的单酯体(单乙酸酯、单(甲基)丙烯酸酯等)构成的组中的至少1种化合物。
-导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物-
如已叙述,非离子性基团向壳的导入中还能够使用导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物。
导入到异氰酸酯化合物中的非离子性基团可以是仅1个,也可以是2个以上。
作为导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物,优选为:具有非离子性基团与活性氢基的化合物、具有2个以上的活性氢基的化合物、2官能的异氰酸酯化合物(尤其优选为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷(HXDI)、间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)或二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI))的反应物;或具有非离子性基团与活性氢基的化合物和2官能的异氰酸酯化合物的反应物。
将具有聚醚结构的基团导入到壳中时,作为导入有非离子性基团(详细而言,具有聚醚结构的1价的基团)的异氰酸酯化合物,优选使用具有2个以上的活性氢基的化合物、2官能的异氰酸酯化合物、具有聚醚结构及活性氢基的化合物的加成物。
具有2个以上的活性氢基的化合物及2官能的异氰酸酯化合物的优选方式如上所述。
作为具有聚醚结构及活性氢基的化合物,优选为下述式(WM)所表示的化合物。
[化学式21]
式(WM)中,RW1、RW2及nw的含义分别与前述式(W)中的、RW1、RW2及nw的含义相同,优选方式也分别相同。
作为具有2个以上的活性氢基的化合物、2官能的异氰酸酯化合物及具有聚醚结构的化合物的加成物,优选三羟甲基丙烷(TMP)、间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)及聚乙二醇单甲醚(EO)的加成物(例如,Mitsui Chemicals,INC.制造的Takenate(注册商标)D-116N)。
亲水性基团向壳的导入中,使用具有非离子性基团与活性氢基的化合物时,具有非离子性基团与活性氢基的化合物的使用量相对于微胶囊的总固体成分,优选为0.1质量%~50质量%,更优选为0.1质量%~45质量%,进一步优选为0.1质量%~40质量%,进一步优选为1质量%~35质量%,进一步优选为3质量%~30质量%。
并且,导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物中,有时异氰酸酯基的平均官能团数会成为3以下。但是,即使在该情况下,只要在用于形成壳的原料中包含至少1个3官能以上的异氰酸酯化合物,就能够形成具有三维交联结构的壳。
(作为亲水性基团的阴离子性基团)
壳的三维交联结构具有至少1种作为亲水性基团的阴离子性基团。
作为阴离子性基团,从进一步提高微胶囊的分散稳定性的观点考虑,优选为选自由羧基、羧基的盐、磺基、磺基的盐、磷酸基、磷酸基的盐、膦酸基、膦酸基的盐、硫酸基及硫酸基的盐构成的组中的至少1种。
作为“盐”,优选为碱金属盐或有机胺盐,更优选为碱金属盐,尤其优选为钠盐或钾盐。
这些中,作为阴离子性基团,从微胶囊的分散稳定性的观点考虑,优选为选自由羧基、羧基的盐、磺基、磺基的盐、磷酸基及磷酸基的盐构成的组中的至少1种,更优选为选自羧基及羧基的盐中的至少1种。
关于壳的三维交联结构,从阴离子性基团向壳的(三维交联结构)易导入性的观点考虑,作为包含阴离子性基团的结构,优选包含至少1个下述式(X1)~(X4)所表示的结构(以下,还称作结构(X1)~(X4))。
[化学式22]
式(X1)中,RX1表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,*表示键合位置。
式(X2)中,RX2表示碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,n表示1~5的整数,m表示0~4的整数,m及n的合计为1~5的整数,*表示键合位置。
式(X3)中,RX3表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,L表示2价的连接基团,*表示键合位置。
式(X4)中,A表示阴离子性基团,L表示2价的连接基团,*表示键合位置。
式(X1)中,RX1表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基。
RX1中的碳原子数为1~10的烷基可以是直链烷基,也可以是支链烷基,还可以是具有脂环结构的烷基(例如,环烷基)。
作为RX1中的碳原子数为1~10的烷基,例如,可以举出甲基、乙基、丙基、丁基、环己基等。
RX1中的碳原子数为1~10的烷基的碳原子数优选为1~6。
作为RX1,尤其优选为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。
式(X1)中,作为A所表示的阴离子性基团,优选为选自由羧基、羧基的盐、磺基、磺基的盐、磷酸基、磷酸基的盐、膦酸基、膦酸基的盐、硫酸基及硫酸基的盐构成的组中的至少1种,更优选为选自由羧基、羧基的盐、磺基、磺基的盐、磷酸基及磷酸基的盐构成的组中的至少1种,尤其优选为选自羧基及羧基的盐中的至少1种。
作为A所表示的阴离子性基团的优选方式中的“盐”,优选为碱金属盐或有机胺盐,更优选为碱金属盐,尤其优选为钠盐或钾盐。
式(X2)中,RX2表示碳原子数为1~10的烷基。
RX2所表示的碳原子数为1~10的烷基的含义与式(X1)中的RX1中的碳原子数为1~10的烷基的含义相同,优选方式也相同。
式(X2)中的A所表示的阴离子性基团的优选方式与式(X1)中的A所表示的阴离子性基团的优选方式相同。
式(X2)中,n优选为1~3的整数,尤其优选为2。
式(X2)中,m优选为0~2的整数,尤其优选为0。
式(X3)中,RX3表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基。
式(X3)中,RX3中的碳原子数为1~10的烷基的含义与式(X1)中的RX1中的碳原子数为1~10的烷基的含义相同,优选方式也相同。
式(X3)中,作为RX3,优选为氢原子或碳原子数为1~6的烷基,尤其优选为氢原子。
式(X3)中的A所表示的阴离子性基团的优选方式与式(X1)中的A所表示的阴离子性基团的优选方式相同。
式(X3)中,作为L所表示的2价的连接基团,优选为组合选自由碳原子数为1~10的亚烷基或者碳原子数为5~10的芳香族基团或上述亚烷基及上述芳香族基团构成的组中的2种以上的基团的2价的基团。
式(X3)中,L中的碳原子数为1~10的亚烷基可以是直链亚烷基,也可以是支链亚烷基,还可以是具有脂环结构的亚烷基(例如,环亚烷基)。
作为L中的碳原子数为1~10的亚烷基,例如,可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、丁烯基、亚环己基等。
作为L中的碳原子数为5~10的芳香族基团,例如,可以举出亚苯基。
作为L中的2价的连接基团,更优选为碳原子数为1~10的亚烷基,进一步优选为碳原子数为1~6的亚烷基。
式(X4)中的A及L的含义分别与式(X3)中的A及L的含义相同,优选方式也相同。
上述结构(X1)及结构(X2)例如能够利用导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物形成。
上述结构(X3)及结构(X4)例如能够利用具有阴离子性基团与作为活性氢基的氨基的化合物(例如,氨基酸)形成。更详细而言,上述结构(X3)例如能够利用赖氨酸形成。上述结构(X4)例如能够利用β-丙氨酸、牛磺酸或磷酸乙醇胺(EAP)形成。
壳的三维交联结构中,作为包含阴离子性基团的结构,优选至少包含结构(X3)或结构(X4),更优选至少包含结构(X3)。换言之,优选阴离子性基团通过结构(X3)或结构(X4)导入到壳中,优选通过结构(X3)导入到壳中。
脲键与氨基甲酸酯键相比,更难接受水解,因此经由结构(X3)或结构(X4)(更优选为结构(X3))的脲键导入到壳的阴离子性基团与经由结构(X1)或结构(X2)的氨基甲酸酯键导入到壳的阴离子性基团相比,以更牢固地键合于壳的三维交联结构的状态存在。因此,含有有助于分散性的阴离子性基团经由脲键导入到壳的具有结构(X3)或结构(X4)(更优选为结构(X3))的微胶囊的水分散物在微胶囊的分散稳定性,尤其在长期的分散稳定性(即,保存稳定性)方面更优异。
阴离子性基团向壳的导入能够通过如下方法来进行:使已经叙述的3官能以上的异氰酸酯化合物、具有阴离子性基团与活性氢基的化合物或导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物中的至少1个、水或具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应。
导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物例如能够通过如下方法来制造,即,使2官能以上的异氰酸酯化合物和具有阴离子性基团与活性氢基的化合物进行反应。
-具有阴离子性基团与活性氢基的化合物-
具有阴离子性基团与活性氢基的化合物可以仅具有1个阴离子性基团,也可以具有2个以上。
具有阴离子性基团与活性氢基的化合物可以仅具有1个活性氢基,也可以具有2个以上。
作为具有阴离子性基团与活性氢基的化合物,可以举出α-氨基酸(具体而言,赖氨酸、丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸及缬氨酸)、β-氨基酸(例如,β-丙氨酸)等氨基酸、苹果酸、牛磺酸、磷酸乙醇胺(EAP)等。
作为具有阴离子性基团与活性氢基的化合物,除了上述以外,还可以举出以下的具体例。
[化学式23]
-导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物-
如已叙述,阴离子性基团向壳的导入中还能够使用导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物。导入到异氰酸酯化合物的阴离子性基团可以仅是1个,也可以是2个以上。
作为导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物,优选为:具有阴离子性基团与活性氢基的化合物、具有2个以上的活性氢基的化合物、2官能的异氰酸酯化合物(尤其优选异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷(HXDI)、间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)或二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI))的反应物;或具有阴离子性基团与活性氢基的化合物和2官能的异氰酸酯化合物的反应物。
阴离子性基团向壳的导入中使用具有阴离子性基团与活性氢基的化合物时,具有阴离子性基团与活性氢基的化合物的使用量相对于微胶囊的总固体成分,优选为0.1质量%~50质量%,更优选为0.1质量%~45质量%,进一步优选为0.1质量%~40质量%,进一步优选为1质量%~30质量%,进一步优选为3质量%~20质量%。
并且,导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物中,有时异氰酸酯基的平均官能团数成为3以下。但是,即使在该情况下,只要在用于形成壳的原料中包含至少1个3官能以上的异氰酸酯化合物,就能够形成具有三维交联结构的壳。
(壳中可包含的光聚合引发基团)
关于微胶囊的壳,从抑制迁移的观点考虑,优选具有至少1种光聚合引发基团。
作为上述光聚合引发基团,从光聚合引发基团向壳的易导入性的观点考虑,更优选为从具有至少1个活性氢基的光聚合引发剂的上述至少1个活性氢基去除至少1个氢原子的残基。
作为具有至少1个活性氢基的光聚合引发剂(以下,还称作“具有活性氢基的光聚合引发剂”),可以举出具有活性氢基的羰基化合物(具有活性氢基的芳香族酮类等)、具有活性氢基的酰基氧化膦化合物、具有活性氢基的芳香族鎓盐化合物、具有活性氢基的有机过氧化物、具有活性氢基的硫化合物、具有活性氢基的六芳基联咪唑化合物、具有活性氢基的酮肟酯化合物、具有活性氢基的硼酸盐化合物、具有活性氢基的吖嗪鎓化合物、具有活性氢基的茂金属化合物、具有活性氢基的活性酯化合物、具有活性氢基且具有碳卤键的化合物、具有活性氢基的烷基胺化合物等。
这些中,优选为具有活性氢基的羰基化合物(具有活性氢基的芳香族酮类等)或具有活性氢基的酰基氧化膦化合物。
作为具有活性氢基的羰基化合物,可以举出具有活性氢基的苯乙酮化合物、具有活性氢基的噻吨酮化合物或包含活性氢基、羰基及偶氮基的化合物。
作为具有活性氢基的苯乙酮化合物,优选为α-氨基烷基苯酮化合物或α-羟烷基苯酮化合物,尤其优选为α-羟烷基苯酮化合物(例如,1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮)。
作为具有活性氢基的噻吨酮化合物,尤其优选为被至少1个羟基取代的噻吨酮。
作为包含活性氢基、羰基及偶氮基的化合物,更优选为包含至少1个(优选为2个以上,更优选为2个~4个)羟基、2个羰基及1个偶氮基的化合物,尤其优选为4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮双[N-[1,1-双(羟基甲基)乙基]-2-甲基丙酰胺]或2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]。
光聚合引发基团优选为具有选自由下述式(A)所表示的苯乙酮结构、下述式(B)所表示的单酰基氧化膦结构、下述式(C)所表示的双酰基氧化膦结构、下述式(M)所表示的偶氮结构、下述式(N)所表示的偶氮结构及下述式(O)所表示的噻吨酮结构构成的组中的至少1种结构的基团。
[化学式24]
式(A)、式(B)、式(C)、式(M)、式(N)及式(O)中,R分别独立地表示1价的基团或*-L-,各式中的R中的至少1个为*-L-。L表示2价的基团,*表示键合位置。
作为R所表示的1价的基团,可以举出脂肪族基团、芳香族基团等有机基团、-H、-OH、-SH、-NH、-NH2或-L-R1等,优选为-H、-OH、-SH、-NH、-NH2或-L-R1。R1表示1价的基团,优选为-H、-OH、-SH、-NH或-NH2
L所表示的2价的基团优选为2价的脂肪族基团、2价的芳香族基团、2价的杂环基、-O-、-S-、-NH-、-CO-、-SO-、-SO2-或它们的组合。
作为光聚合引发基团,更优选为具有选自由下述式(D)所表示的α-氨基烷基苯酮结构、下述式(E)所表示的α-羟烷基苯酮结构、下述式(F)所表示的单酰基氧化膦结构、下述式(G)所表示的双酰基氧化膦结构、下述式(P)所表示的偶氮结构、下述式(Q)所表示的偶氮结构及下述式(R)所表示的噻吨酮结构构成的组中的至少1种结构的基团。
[化学式25]
式(D)、式(E)、式(F)、式(G)、式(P)、式(Q)及式(R)中,R分别独立地表示1价的基团或*-L-,各式中的R中的至少1个为*-L-。L表示2价的基团,*表示键合位置。各式中的R的优选方式与式(A)、式(B)、式(C)、式(M)、式(N)及式(O)中的R的优选方式相同。
光聚合引发基团进一步优选为具有选自由下述式(H)所表示的α-氨基烷基苯酮结构、下述式(I)所表示的α-羟烷基苯酮结构、下述式(J)所表示的单酰基氧化膦结构、下述式(K)所表示的双酰基氧化膦结构、下述式(L)所表示的双酰基氧化膦结构、下述式(S)所表示的偶氮结构、下述式(T)所表示的偶氮结构及下述式(U)所表示的噻吨酮结构构成的组中的至少1种结构的基团。关于通过活性能量射线的照射而产生自由基的官能团,从对LED光的适合性的观点考虑,尤其优选为具有选自下述式(J)所表示的单酰基氧化膦结构、下述式(K)所表示的双酰基氧化膦结构及下述式(L)所表示的双酰基氧化膦结构中的至少1种结构的基团。
[化学式26]
式(H)、式(I)、式(J)、式(K)、式(L)、式(S)、式(T)及式(U)中,R分别独立地表示1价的基团,L表示2价的基团,*表示键合位置。各式中的R及L的优选方式与式(A)、式(B)、式(C)、式(M)、式(N)及式(O)中的R及L的优先方式相同。
光聚合引发基团向壳的导入能够通过如下方法来进行:使已叙述的3官能以上的异氰酸酯化合物、具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物或导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物中的至少1个、水或具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应。
导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物例如能够通过如下方法来制造,即,使2官能以上的异氰酸酯化合物和具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物进行反应。
-具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物-
具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物可以仅具有1个光聚合引发基团,也可以具有2个以上。
具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物可以仅具有1个活性氢基,也可以具有2个以上。
以下,示出具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物的具体例。但是,本发明并不被这些具体例限定。
[化学式27]
-导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物-
光聚合引发基团向壳的导入例如还能够通过如下方法进行:如上所述,使导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物和已叙述的具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应。
其中,导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物例如能够通过如下方法来合成,即,如下述合成方案3所示,使2官能以上的异氰酸酯化合物的异氰酸酯基和具有活性氢基与光聚合引发基团的化合物的活性氢基进行反应。
-合成方案3-
[化学式28]
作为导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物,优选为以下述表3所示的组合,使具有活性氢基与光聚合引发基团的化合物(表3中的引发剂)和2官能以上的异氰酸酯化合物(表3中的异氰酸酯化合物)进行反应而成的化合物。
[表3]
并且,作为导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物,除了上述以外,还优选为后述的实施例中的“INT-NCO-a”~“INT-NCO-e”。
合成导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物时,具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上来使用。
关于具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物(表3中,表示为引发剂)的活性氢基与2官能以上的异氰酸酯化合物(表3中,表示为异氰酸酯化合物)的异氰酸酯基,优选以具有光聚合引发基团与活性氢基的化合物中的活性氢基的摩尔数成为2官能以上的异氰酸酯化合物的异氰酸酯基的摩尔数的0.01倍~0.6倍(1mol%~60mol%)的量进行反应,更优选以成为0.05倍~0.5倍(5mol%~50mol%)的量进行反应,进一步优选为以成为0.1倍~0.4倍(10mol%~40mol%)的量进行反应。
(壳中可包含的聚合性基团)
如已叙述,微胶囊在核及壳中的至少1个中具有聚合性基团。
通过微胶囊具有聚合性基团,能够形成通过活性能量射线的照射而相互相邻的微胶囊彼此能够键合而形成交联结构的交联性高且硬度优异的膜。
微胶囊可以以在壳的三维交联结构中导入有聚合性基团的方式具有聚合性基团,也可以以在核中包含聚合性化合物(即,具有聚合性基团的化合物)的方式具有聚合性基团。并且,微胶囊也可以以这两种方式具有聚合性基团。
以下,对聚合性基团向壳的三维交联结构的导入方法进行说明。
对于核中可包含的聚合性化合物,将进行后述。
作为聚合性基团向壳的三维交联结构的导入方法,例如,可举出:
形成壳的三维交联结构时,使已叙述的3官能以上的异氰酸酯化合物、水或已叙述的具有2个以上的活性氢基的化合物、聚合性基团导入用单体进行反应的方法;
制造已叙述的3官能以上的异氰酸酯化合物时,首先,使已叙述的2官能以上的异氰酸酯化合物和聚合性基团导入用单体进行反应来制造导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物,接着,使该导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物、水或已叙述的具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应的方法;及
制造微胶囊时,使聚合性基团导入用单体与构成微胶囊的成分一同溶解于油相成分,向油相成分添加水相成分,并进行混合乳化的方法;等。
作为聚合性基团导入用单体,可以举出具有至少1个活性氢基且在至少1个末端具有烯属不饱和键的化合物。
具有至少1个活性氢基且在至少1个末端具有烯属不饱和键的化合物能够用下述式(ma)表示。
L1LcmZn (ma)
式(ma)中,L1表示m+n价的连接基团,m及n分别独立地为选自1~100中的整数,Lc表示1价烯属不饱和基团,Z表示活性氢基。
L1优选为2价以上的脂肪族基团、2价以上的芳香族基团、2价以上的杂环基、-O-、-S-、-NH-、-N<、-CO-、-SO-、-SO2-、或它们的组合。
m及n优选分别独立地为1~50,更优选为2~20,进一步优选为3~10,尤其优选为3~5。
作为Lc所表示的1价烯属不饱和基团,可以举出烯丙基、乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基等。
Z优选为OH、SH、NH或NH2,更优选为OH或NH2,进一步优选为OH。
以下,示出具有至少1个活性氢基且在至少1个末端具有烯属不饱和键的化合物的例子,但并不限定于这些结构。
另外,化合物(a-3)及(a-14)中的n例如表示选自1~90的整数。
[化学式29]
作为具有至少1个活性氢基且在至少1个末端具有烯属不饱和键的化合物,也可以使用市售中的市售品。
作为市售品的例子,可以举出丙烯酸羟基乙酯(Osaka Organic Chemical Industry Co.,Ltd.)、丙烯酸4-羟基丁酯、1,4-环己烷二甲醇单丙烯酸酯(以上,NipponKasei Chemical Co.,Ltd.)、Blemmer(注册商标)AE-90U(n=2)、AE-200(n=4.5)、AE-400(n=10)、AP-150(n=3)、AP-400(n=6)、AP-550(n=9)、AP-800(n=13)(以上,NOFCORPORATION)、DENACOL(注册商标)ACRYLATE DA-212、DA-250、DA-314、DA-721、DA-722、DA-911M、DA-920、DA-931(以上,Nagase Chemtex Corporation)等丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.)、Blemmer(注册商标)APE-90(n=2)、PE-200(n=4.5)、PE-350(n=8)、PP-1000(N=4~6)、PP-500(n=9)、PP-800(n=13)(以上,NOFCORPORATION)等甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺(KJ CHEMICALS CORPORATION)、A-TMM-3L(Shin-Na kamura Chemical Co.,Ltd.)、SR399E(Sartomer Company,INC.)等。
这些中,作为具有至少1个活性氢基且在至少1个末端具有烯属不饱和键的化合物,更优选为选自Osaka Organic Chemical Industry Co.,Ltd.的丙烯酸羟基乙酯、NOFCORPORATION的Blemmer(注册商标)AE-400(n=10)、NOF CORPORATION的Blemmer(注册商标)AP-400(n=6)、NOF CORPO RATION的Blemmer(注册商标)PP-500(n=9)、NagaseChemtex Corporatio n的DENACOL(注册商标)ACRYLATE DA-212、Shin-Nakamura ChemicalCo.,Ltd.的A-TMM-3L及Sartomer Company,INC.的SR399E的至少1种。
聚合性基团向壳的导入例如能够通过如下方法来进行:如上所述,使导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物、已叙述的具有2个以上的活性氢基的化合物进行反应。
在此,导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物例如能够通过如下方法来制造:如下述合成方案4所示,通过使3官能以上的异氰酸酯化合物(以下,还称作“聚异氰酸酯”)的异氰酸酯基和聚合性基团导入用单体的活性氢基进行反应。
-合成方案4-
[化学式30]
作为导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物,优选使用使聚异氰酸酯(即,3官能以上的异氰酸酯化合物)、聚合性基团导入用单体以下述表4所示的组合进行反应而成的化合物。
[表4]
聚合性基团导入用单体可以是单独1种化合物,也可以组合2种以上的化合物而成。
制造导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物时,优选使聚异氰酸酯(即,3官能以上的异氰酸酯化合物)和聚合性基团导入用单体(即,具有至少1个活性氢基且在至少1个末端具有烯属不饱和键的化合物),以聚合性基团导入用单体的活性氢基的摩尔数成为聚异氰酸酯的异氰酸酯基的摩尔数的0.01倍~0.3倍(更优选为0.02倍~0.25倍,进一步优选为0.03倍~0.2倍)的比率进行反应。
导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物中,有时异氰酸酯基的平均官能团数成为3以下。但是,即使在该情况下,只要用于形成壳的原料中包含至少1个3官能以上的异氰酸酯化合物,就能够形成具有三维交联结构的壳。
<微胶囊的核>
微胶囊的核的成分并无特别限制,优选核包含光聚合引发剂及聚合性化合物中的至少1个。
核除了这些以外,还可以包含后述的水分散物的其他成分。
(光聚合引发剂)
微胶囊的核能够包含光聚合引发剂中的至少1种。
即,微胶囊能够内含光聚合引发剂中的至少1种。
根据微胶囊的核包含光聚合引发剂的方式,能够使用以往虽为高灵敏度但对水的分散性低或溶解性低而难以使用的光聚合引发剂(例如,后述的羰基化合物、后述的酰基氧化膦化合物等)。由此,所使用的光聚合引发剂的选择范围变广,进而所使用的光源的选择范围也变广,因此能够比以往进一步提高固化灵敏度。
作为微胶囊的核中包含的光聚合引发剂,能够适当选择公知的光聚合引发剂。
如前所述,光聚合引发剂是吸收光(即,活性能量射线)而生成自由基的化合物。
作为光聚合引发剂,能够使用公知的化合物。
作为光聚合引发剂的优选例子,可以举出(a)芳香族酮类等羰基化合物、(b)酰基氧化膦化合物、(c)芳香族鎓盐化合物、(d)有机过氧化物、(e)硫化合物、(f)六芳基联咪唑化合物、(g)酮肟酯化合物、(h)硼酸盐化合物、(i)吖嗪鎓化合物、(j)茂金属化合物、(k)活性酯化合物、(l)具有碳卤键的化合物、(m)烷基胺化合物等。
作为(a)羰基化合物、(b)酰基氧化膦化合物及(e)硫化合物的优选例,可以举出“RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLO GY”,J.P.FOUASSIER,J.F.RABEK(1993)、第77页~第117页中所记载的具有二苯甲酮骨架或噻吨酮骨架的化合物等。
作为更优选的例子,能够举出日本特公昭47-6416号公报中所记载的α-硫代二苯甲酮化合物、日本特公昭47-3981号公报中所记载的苯偶姻醚化合物、日本特公昭47-22326号公报中所记载的α-取代苯偶姻化合物、日本特公昭47-23664号公报中所记载的苯偶姻衍生物、日本特开昭57-30704号公报中所记载的芳酰基膦酸酯、日本特公昭60-26483号公报中所记载的二烷氧基二苯甲酮、日本特公昭60-26403号公报、日本特开昭62-81345号公报中所记载的苯偶姻醚类、日本特公平1-34242号公报、美国专利第4,318,791号小册子、欧洲专利0284561A1号公报中所记载的α-氨基二苯甲酮类、日本特开平2-211452号公报中所记载的对-二(二甲基氨基苯甲酰基)苯、日本特开昭61-194062号公报中所记载的硫取代芳香族酮、日本特公平2-9597号公报中所记载的酰基硫化膦、日本特公平2-9596号公报中所记载的酰基膦、日本特公昭63-61950号公报中所记载的噻吨酮类、日本特公昭59-42864号公报中所记载的香豆素类、国际公开第2015/158745号中记载的化合物等。
并且,还优选日本特开2008-105379号公报或日本特开2009-114290号公报中记载的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂的市售品的例子,可以举出IRGACURE(注册商标)184、369、500、651、819、907、1000、1300、1700、1870、DAROCUR(注册商标)1173、2959、4265、ITX、LUCIRIN(注册商标)TPO[以上,均为BAS F公司]、ESACURE(注册商标)KTO37、KTO46、KIP150、EDB[以上,均为Lamberti S.p.A]、H-Nu(注册商标)470、470X[以上,均为Spectra Group Limited,INC.]、Omnipol TX、9210[以上,均为IGM Resins B.V.]、Genopol AB-2[以上,RAHNAG]等。
这些中,作为内含光聚合引发剂,从对UV光的灵敏度的观点考虑,优选为选自(a)羰基化合物及(b)酰基氧化膦化合物的至少1种化合物,具体而言,可以举出双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(例如,BASF公司制造的IRGACURE(注册商标)819)、2-(二甲胺)-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基-1-丁酮(例如,BASF公司制造的IRGACURE(注册商标)369)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮(例如,BASF公司制造的IRGACURE(注册商标)907)、1-羟基-环己基-苯基-酮(例如,BASF公司制造的IRGA CURE(注册商标)184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(例如,BASF公司制造的IRGACURE(注册商标)1173)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦(例如,DAROCUR(注册商标)TPO、LUCIRIN(注册商标)TPO(均为BASF公司制造)等。
在这些之中,从提高灵敏度的观点及对LED光的适合性的观点考虑,作为内含光聚合引发剂,优选(b)酰基氧化膦化合物,更优选单酰基氧化膦化合物(尤其优选2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦)或双酰基氧化膦化合物(尤其优选双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦)。
使微胶囊的核包含内含光聚合引发剂的情况下,制造微胶囊时,与构成微胶囊的成分一同将光聚合引发剂作为油相成分而溶解,向油相成分中添加水相成分并混合,对所获得的混合物进行乳化,由此能够包含在微胶囊的核中。
微胶囊的核包含内含光聚合引发剂时,内含光聚合引发剂的含量相对于微胶囊的总固体成分,优选为0.1质量%~25质量%,更优选为0.5质量%~20质量%,进一步优选为1质量%~15质量%。
-光聚合引发剂的内含率-
微胶囊的核包含光聚合引发剂时,从膜的固化灵敏度的观点考虑,优选光聚合引发剂的内含率(质量%)为10质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,进一步优选为97质量%以上,尤其优选为99质量%以上。
当水分散物包含2种以上的光聚合引发剂时,优选至少1种光聚合引发剂的内含率在上述优选范围。
在此,光聚合引发剂的内含率(质量%)表示制备出水分散物时微胶囊的核中包含的光聚合引发剂相对于水分散物中的光聚合引发剂的总量的量,是指如下求出的值。
-光聚合引发剂的内含率(质量%)的测定方法-
在液温25℃的条件下进行以下操作。
关于以下的操作,当水分散物不含颜料时,直接使用该水分散物来进行,当水分散物含有颜料时,首先,通过离心分离从水分散物中去除颜料,对颜料被去除的水分散物进行以下操作。
首先,从水分散物中采集2个相同质量的试样(以下,设为“试样1”及“试样2”。)。
对试样1加入相对于该试样1中的总固体成分为100质量倍的四氢呋喃(THF)并进行混合而制备稀释液。对所获得的稀释液实施80000rpm、40分钟的条件的离心分离。采集通过离心分离而产生的上清液(以下,设为“上清液1”)。认为通过该操作,试样1中所包含的所有光聚合引发剂被提取至上清液1中。通过液相色谱(例如,Waters Corporation的液相色谱装置。)测定所采集的上清液1中所包含的光聚合引发剂的质量。将所获得的光聚合引发剂的质量设为“光聚合引发剂的总量”。
并且,对试样2实施与对上述稀释液实施的离心分离相同条件的离心分离。采集通过离心分离而产生的上清液(以下,设为“上清液2”)。认为通过该操作,在试样2中,未内含于微胶囊的(即,游离的)光聚合引发剂被提取至上清液2中。通过液相色谱(例如,WatersCorporation的液相色谱装置。)测定所采集的上清液2中所包含的光聚合引发剂的质量。将所获得的光聚合引发剂的质量设为“光聚合引发剂的游离量”。
根据上述“光聚合引发剂的总量”及上述“光聚合引发剂的游离量”,按照下述式求出光聚合引发剂的内含率(质量%)。
光聚合引发剂的内含率(质量%)=((光聚合引发剂的总量-光聚合引发剂的游离量)/光聚合引发剂的总量)×100
当水分散物包含2种以上的光聚合引发剂时,可以将2种以上的光聚合引发剂的总计量设为“光聚合引发剂的总量”,并将2种以上的光聚合引发剂的游离量的总计设为“光聚合引发剂的游离量”来求出2种以上的光聚合引发剂整体的内含率,也可以将其中任意1种光聚合引发剂的量设为“光聚合引发剂的总量”,并将上述任意1种光聚合引发剂的游离量设为“光聚合引发剂的游离量”来求出上述任意1种光聚合引发剂的内含率。
另外,关于光聚合引发剂以外的成分(例如,后述的聚合性化合物)是否包含在微胶囊的核,也能够通过与调查微胶囊的核是否包含光聚合引发剂的方法相同的方法来确认。
其中,对于分子量1000以上的化合物,通过凝胶渗透色谱(GPC)测定上述上清液1及上清液2中所包含的化合物的质量,并分别设为“化合物的总量”及“化合物的游离量”来求出化合物的内含率(质量%)。
本说明书中,基于凝胶渗透色谱(GPC)的测定中,能够使用HLC(注册商标)-8020GPC(TOSOH CORPORATION)作为测定装置,使用3根TSKgel(注册商标)Super MultiporeHZ-H(4.6mmID×15cm,TOSOH CORPORATION)作为柱,使用THF(四氢呋喃)作为洗脱液。并且,作为测定条件,将试样浓度设为0.45质量%,将流速设为0.35ml/min,将样品注入量设为10μl,及将测定温度设为40℃,使用示差折射率(RI)检测器进行。
校准曲线由TOSOH CORPORATION的“标准试样TSK standard,聚苯乙烯”:“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”及“正丙苯”这8个样品进行制作。
(敏化剂)
微胶囊的核可以包含敏化剂中的至少1种。
若微胶囊的核含有敏化剂,则能够进一步促进光聚合引发剂通过活性能量射线的照射进行分解。
敏化剂为吸收特定的活性能量射线而成为电子激发状态的物质。成为电子激发状态的敏化剂与光聚合引发剂接触而产生电子移动、能量移动、放热等作用。由此,促进光聚合引发剂的化学变化,即促进分解、自由基、酸或碱的生成等。
作为敏化剂,例如可以举出二苯甲酮、噻吨酮、异丙基噻吨酮、蒽醌、3-酰基香豆素衍生物、三联苯、苯乙烯酮、3-(芳酰基亚甲基)噻唑啉、樟脑醌、曙红、若丹明、赤藓红等。
并且,作为敏化剂,也能够适合使用日本特开2010-24276号公报中所记载的通式(i)所表示的化合物及日本特开平6-107718号公报中所记载的通式(I)所表示的化合物。
而且,还能够适当适用国际公开第2015/158745号记载的化合物,具体而言,是脂肪族叔胺(例如,甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺及N-甲基吗啉);芳香族胺(例如,对二甲氨基苯甲酸戊酯、4-(二甲基氨基)苯甲酸2-丁氧基乙酯、苯甲酸2-(二甲基氨基)乙酯、4-(二甲基氨基)苯甲酸乙酯及4-(二甲基氨基)苯甲酸2-乙基己酯);(甲基)丙烯酸酯化的胺[例如,(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯(二乙基氨基乙基丙烯酸酯等)及N-烷基吗啉(甲基)丙烯酸酯(N-烷基吗啉丙烯酸酯等)]等。
在上述之中,作为敏化剂,从对LED光的适合性及与光聚合引发剂的反应性的观点考虑,优选选自噻吨酮、异丙基噻吨酮及二苯甲酮中的至少1种,更优选选自噻吨酮及异丙基噻吨酮中的至少1种,进一步优选异丙基噻吨酮。
微胶囊的核包含敏化剂时,核可以仅包含1种敏化剂,也可以包含2种以上。
微胶囊的核含有敏化剂时,敏化剂的含量相对于微胶囊的总固体成分量,优选为0.1质量%~20质量%,更优选为0.2质量%~15质量%,进一步优选为0.3质量%~10质量%。
(聚合性化合物)
微胶囊的核优选包含聚合性化合物。
根据微胶囊的核包含聚合性化合物的方式,膜的固化灵敏度及膜的硬度进一步提高。
微胶囊的核包含聚合性化合物时,核可以仅包含1种聚合性化合物,也可以包含2种以上。
微胶囊的核包含聚合性化合物时,聚合性化合物的聚合性基团作为核的聚合性基团发挥功能。
另外,微胶囊的核包含聚合性化合物的方式中,不仅是核,壳也可以具有聚合性基团。
微胶囊的核中可包含的聚合性化合物可以是聚合性单体、聚合性寡聚物及聚合性聚合物中的任一个,从提高膜的固化灵敏度及膜的硬度的观点考虑,优选为聚合性单体。
关于微胶囊的核中可包含的聚合性化合物(优选为聚合性单体。以下相同。)的含量(包含2种以上时,为合计量),从提高膜的固化灵敏度及膜的硬度的观点考虑,相对于微胶囊的总固体成分量,优选为10质量%~70质量%,更优选为20质量%~60质量%,进一步优选为30质量%~55质量%。
微胶囊的核优选包含2官能以下的聚合性化合物(优选为2官能以下的聚合性单体。以下相同。)及3官能以上的聚合性化合物(优选为3官能以上的聚合性单体。以下相同。)。根据微胶囊的核包含2官能以下的聚合性化合物与3官能以上的聚合性化合物的方式,能够形成硬度优异且与基材的密合性优异的膜。上述方式中,认为2官能以下的聚合性化合物有助于膜与基材的密合性,3官能以上的聚合性化合物有助于提高膜的硬度。
聚合性化合物包含2官能以下的聚合性化合物与3官能以上的聚合性化合物时,3官能以上的聚合性化合物的比例相对于2官能以下的聚合性化合物及3官能以上的聚合性化合物的合计质量,优选为10质量%~90质量%,更优选为20质量%~70质量%,进一步优选为30质量%~55质量%。
就聚合性化合物的分子量而言,作为重均分子量,优选为100~100000,更优选为100~30000,进一步优选为100~10000,进一步优选为100~4000,进一步优选为100~2000,进一步优选为100~1000,进一步优选为100~900,进一步优选为100~800,尤其优选为150~750。
另外,聚合性化合物的重均分子量是通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的值。测定方法如已叙述。
-聚合性单体-
作为微胶囊的核中可包含的聚合性单体,能够从具有能够自由基聚合的烯属不饱和键的聚合性单体(即,自由基聚合性单体)及具有能够阳离子聚合的阳离子聚合性基团的聚合性单体(即,阳离子聚合性单体)选择。
作为自由基聚合性单体的例子,可以举出丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、苯乙烯化合物、乙烯基萘化合物、N-乙烯基杂环化合物、不饱和聚酯、不饱和聚醚、不饱和聚酰胺及不饱和氨基甲酸酯。
自由基聚合性单体优选为具有烯属不饱和基团的化合物。
微胶囊的核包含自由基聚合性单体时,核可仅包含1种自由基聚合性单体,也可以包含2种以上。
作为丙烯酸酯化合物,可以举出:丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、卡必醇丙烯酸酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯(PEA)、双(4-丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、低聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯(IBOA)、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、丙烯酸二环戊酯、环状三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、丙烯酸4-叔丁基环己酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯丙烯酸异戊酯、丙烯酸异硬脂酯、2-乙基己基二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸2-羟基丁酯、2-丙烯酰氧乙基氢邻苯二甲酸、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基丙二醇丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、乙烯基醚丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸酯、2-丙烯酰氧基邻苯二甲酸、2-丙烯酰氧基乙基-2-羟乙基邻苯二甲酸、内酯改性丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、丙烯酰胺、取代丙烯酰胺(例如,N-羟甲基丙烯酰胺及二丙酮丙烯酰胺)等单官能的丙烯酸酯化合物;
聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(NDDA)、1,10-癸二醇二丙烯酸酯(DDDA)、3-甲基戊二醇二丙烯酸酯(3MPDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、双酚A环氧乙烷(EO)加成物二丙烯酸酯、双酚A环氧丙烷(PO)加成物二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、羟基化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、烷氧基化二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、烷氧基化环己酮二甲醇二丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二丙烯酸酯、二氧杂环己烷乙醇二丙烯酸酯、环己酮二甲醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、新戊二醇环氧丙烷加成物二丙烯酸酯等2官能的丙烯酸酯化合物;
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化异氰脲酸三丙烯酸酯、ε-己内酯改性三-(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、己内酰胺改性二季戊四醇六丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等3官能以上的丙烯酸酯化合物等。
作为甲基丙烯酸酯化合物,可以举出:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸二甲基氨基甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸甲酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸苯氧乙酯、甲基丙烯酸环己酯等单官能的甲基丙烯酸酯化合物;
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、四乙二醇二甲基丙烯酸酯等2官能的甲基丙烯酸酯化合物等。
作为苯乙烯化合物,可以举出苯乙烯、对-甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、对甲基-β-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基-β-甲基苯乙烯等。
作为乙烯基萘化合物,可以举出1-乙烯基萘、甲基-1-乙烯基萘、β-甲基-1-乙烯基萘、4-甲基-1-乙烯基萘、4-甲氧基-1-乙烯基萘等。
作为N-乙烯基杂环化合物,可以举出N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基乙基乙酰胺、N-乙烯吡咯、N-乙烯基吩噻嗪、N-乙烯基乙酰苯胺、N-乙烯基乙基乙酰胺、N-乙烯基琥珀酸酰亚胺、N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基咪唑等。
作为其他自由基聚合性单体,可以举出烯丙基缩水甘油醚、邻苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、N-乙烯基甲酰胺等N-乙烯基酰胺。
这些自由基聚合性单体中,作为2官能以下的聚合性单体,优选为选自1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(NDDA)、1,10-癸二醇二丙烯酸酯(DDDA)、3-甲基戊二醇二丙烯酸酯(3MPDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、环己酮二甲醇二丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯及聚丙二醇二丙烯酸酯中的至少1种。
并且,作为3官能以上的聚合性单体,优选为选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、己内酰胺改性二季戊四醇六丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少1种。
作为2官能以下的自由基聚合性单体与3官能以上的自由基聚合性单体的组合,优选为2官能以下的丙烯酸酯化合物与3官能以上的丙烯酸酯化合物的组合,进一步优选为2官能的丙烯酸酯化合物与3官能以上的丙烯酸酯化合物的组合,进一步优选为2官能的丙烯酸酯化合物与3~8官能的丙烯酸酯化合物的组合,进一步优选为2官能的丙烯酸酯化合物与3~6官能的丙烯酸酯化合物的组合。
而且,最优选的组合如下:作为2官能的丙烯酸酯化合物,选自1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(NDDA)、1,10-癸二醇二丙烯酸酯(DDDA)、3-甲基戊二醇二丙烯酸酯(3MPDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、环己酮二甲醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯及聚丙二醇二丙烯酸酯中的至少1种;与作为3~6官能的丙烯酸酯化合物,选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、己内酰胺改性二季戊四醇六丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少1种。
作为阳离子聚合性单体的例子,可以举出环氧化物、乙烯基醚化合物及氧杂环丁烷化合物。
作为阳离子聚合性单体,优选为具有至少1个烯烃、硫醚基、缩醛基、噻噁烷、噻丁烷(thietane)、吖丙啶、N杂环、O杂环、S杂环、P杂环、醛基、内酰胺或环状酯基的化合物。
作为环氧化物,可以举出1,4-丁二醇二缩水甘油醚、3-(双(缩水甘油醚氧甲基)甲氧基)-1,2-丙二醇、氧化柠檬烯、2-联苯缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己基羧酸酯、来源于环氧氯丙烷-双酚S的环氧化物、环氧化苯乙烯、来源于环氧氯丙烷-双酚F的环氧化物、来源于环氧氯丙烷-双酚A的环氧化物、环氧化酚醛清漆、脂环式聚环氧化物等2官能以下的环氧化物。
作为脂环式二环氧化物,可以举出环氧化物与包含乙二醇、多元醇、乙烯基醚等羟基的化合物的共聚物。具体而言,可以举出3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环乙基羧酸酯、双(3,4-环氧己基甲基)己二酸酯、柠檬烯二环氧化物、六氢邻苯二甲酸的二缩水甘油酯等。
并且,作为其他环氧化物,可以举出多元酸的聚缩水甘油酯、多元醇的聚缩水甘油醚、聚氧化亚烷基二醇的聚缩水甘油醚、芳香族多元醇的聚缩水甘油酯、氨基甲酸酯聚环氧化物、聚环氧聚丁二烯等3官能以上的环氧化物。
作为乙烯基醚化合物,可以举出乙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚、环己烷二甲醇单乙烯基醚、苯基乙烯基醚、对甲基苯基乙烯基醚、对甲氧基苯基乙烯基醚、甲基乙烯基醚、β-甲基乙烯基醚、β-氯代异乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、4-(乙烯氧基)丁基苯甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]己二酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]琥珀酸酯、4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基苯甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]间苯二甲酸酯、双[4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基]戊二酸酯、4-(乙烯氧基)丁基滑石、双[4-(乙烯氧基)丁基]己二基二氨基甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基]对苯二甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基]间苯二甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基](4-甲基-1,3-亚苯基)-双氨基甲酸酯、双[4-乙烯氧基)丁基](亚甲基二-4,1-亚苯基)二氨基甲酸酯及3-氨基-1-丙醇乙烯基醚等2官能以下的乙烯基醚化合物;
三[4-(乙烯氧基)丁基]偏苯三酸酯等3官能以上的乙烯基醚化合物。
作为氧杂环丁烷化合物,可以举出3-乙基-3-羟甲基-1-氧杂环丁烷、1,4-双[3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、3-乙基-3-苯氧基甲基-氧杂环丁烷、双([1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基)醚、3-乙基-3-[(2-乙基己氧基)甲基]氧杂环丁烷、3-乙基-[(三乙氧基甲硅烷基丙氧基)甲基]氧杂环丁烷、3,3-二甲基-2-(对甲氧基苯基)-氧杂环丁烷等。
除了上述中举出的自由基聚合性单体以外,能够使用山下晋三编、《交联剂手册》、(1981年大成社);加藤清视编、《UV·EB固化手册(原料篇)》(1985年,高分子刊行会);RadTech研究会编、《UV·EB固化技术的应用与市场》、79页、(1989年,CMC);泷山荣一郎著、《聚酯树脂手册》、(1988年,NIKKAN KOGYO SHIMBUN,LTD.)等中所记载的市售品、以及业界公知的自由基聚合性及交联性的单体。
并且,除了上述中举出的内容以外的阳离子聚合性单体以外,还能够利用J.V.Crivello等人的“Advances in Polymer Science”,62,第1页至第47页(1984)、Lee等人的“Handbook of Epoxy Resins”,McGraw Hill Book Co mpany,New York(1967)及P.F.Bruins等人的“Epoxy Resin Technology”,(1968)中记载的化合物。
并且,作为聚合性单体,已知有日本特开平7-159983号公报、特公平7-31399号公报、日本特开平8-224982号公报、日本特开平10-863号公报、日本特开平9-134011号公报、日本特表2004-514014号公报等各公报中记载的光聚合性组合物中使用的光固化性的聚合性单体,这些也能够作为微胶囊的核中可包含的聚合性单体来适用。
作为聚合性单体,也可以使用市售中的市售品。
作为聚合性单体的市售品的例子,可以举出AH-600(2官能)、AT-600(2官能)、UA-306H(6官能)、UA-306T(6官能)、UA-306I(6官能)、UA-510H(10官能)、UF-8001G(2官能)、DAUA-167(2官能)、Light-Acrylate NPA(2官能)、Light-Acrylate 3EG-A(2官能)(以上,Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.)、SR339A(PEA、单官能)、SR506(IBOA、单官能)、CD262(2官能)、SR238(HDDA、2官能)、SR341(3MPDDA、2官能)、SR508(2官能)、SR306H(2官能)、CD560(2官能)、SR833S(2官能)、SR444(3官能)、SR454(3官能)、SR492(3官能)、SR499(3官能)、CD501(3官能)、SR502(3官能)、SR9020(3官能)、CD9021(3官能)、SR9035(3官能)、SR494(4官能)、SR399E(5官能)(以上,Sartomer C ompany,INC.)、A-NOD-N(NDDA、2官能)、A-DOD-N(DDDA、2官能)、A-200(2官能)、APG-400(2官能)、A-BPE-10(2官能)、A-BPE-20(2官能)、A-9300(3官能)、A-9300-1CL(3官能)、A-TMPT(3官能)、A-TMM-3L(3官能)、A-TMMT(4官能)、AD-TMP(4官能)(以上,Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)、UV-7510B(3官能)(Nippon SyntheticChemical Industry Co.,Ltd.)、KAYARAD DCPA-30(6官能)、KAYARAD DPEA-12(6官能)(以上,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)等。
此外,作为聚合性单体,能够适当地使用NPGPODA(新戊二醇环氧丙烷加成物二丙烯酸酯)、SR531、SR285、SR256(以上,Sartomer Company,INC.)、A-DHP(二季戊四醇六丙烯酸酯、Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)、ARONIX(注册商标)M-156(TOAGOSEI CO.,LTD.)、V-CAP(BASF公司)、Viscoat#192(Osaka Organic Chemical Industry Co.,Ltd.)等市售品。
聚合性单体能够通过如下方法来包含在微胶囊的核中,即,在制造微胶囊时,与构成微胶囊的成分一同将聚合性单体作为油相成分而溶解,向油相成分添加水相成分,并进行混合乳化。
就聚合性单体的分子量而言,作为重均分子量,优选为100~4000,更优选为100~2000,进一步优选为100~1000,进一步优选为100~900,进一步优选为100~800,尤其优选为150~750。
另外,聚合性单体的重均分子量是通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的值。测定方法如已叙述。
-聚合性寡聚物及聚合性聚合物-
聚合性化合物为聚合性寡聚物或聚合性聚合物的方式在膜的固化收缩减少、抑制膜与基材的密合性的下降方面有利。
作为聚合性寡聚物或聚合性聚合物,可以举出丙烯酸树脂、氨基甲酸酯树脂、聚酯、聚醚、聚碳酸酯、环氧树脂、聚丁二烯等寡聚物或聚合物。
并且,作为聚合性寡聚物或聚合性聚合物,也可以使用环氧丙烯酸酯、脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯、芳香族氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等树脂。
这些中,作为聚合性寡聚物或聚合性聚合物,从固化收缩减少的观点考虑,优选为组合具有硬链段与软链段且能够实现固化时的应力缓和的树脂,尤其,更优选为选自由氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂及环氧树脂构成的组中的至少1种寡聚物或聚合物。
作为聚合性寡聚物或聚合性聚合物所具有的聚合性基团,优选为(甲基)丙烯酸基、乙烯基、烯丙基、苯乙烯基等烯属不饱和基团、环氧基等,从聚合反应性的观点考虑,更优选为选自由(甲基)丙烯酸基、乙烯基及苯乙烯基构成的组中的至少1种基团,尤其优选为(甲基)丙烯酸基。
微胶囊的核作为聚合性化合物包含聚合性寡聚物或聚合性聚合物时,聚合性寡聚物或聚合性聚合物可以仅具有1种聚合性基团,也可以具有2种以上。
这些聚合性基团能够通过高分子反应或共聚,导入到聚合物或寡聚物。
例如,能够通过利用在侧链具有羧基的聚合物或寡聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应、或具有环氧基的聚合物或寡聚物与甲基丙烯酸等含烯属不饱和基团羧酸的反应,向聚合物或寡聚物导入聚合性基团。
作为聚合性寡聚物及聚合性聚合物,也可以使用市售中的市售品。
作为聚合性寡聚物及聚合性聚合物的市售品的例子,可以举出:(ACA)Z200M、(ACA)Z230AA、(ACA)Z251、(ACA)Z254F(以上,DAICEL L-ALLNEX LTD.)、HITALOID 7975D(Hitachi Chemical Co.,Ltd.)等丙烯酸树脂;
EBECRYL(注册商标)8402、EBECRYL(注册商标)8405、EBECRYL(注册商标)9270、EBECRYL(注册商标)8311、EBECRYL(注册商标)8701、KRM8667、KRM8528(以上,DAICELL-ALLNEX LTD.)、CN964、CN9012、CN968、CN996、CN975、CN9782(以上,Sartomer Company,INC.)、UV-6300B、UV-7600B、UV-7605B、UV-7620EA、UV-7630B(以上,Nippon SyntheticChemical Industry Co.,Ltd.)、U-6HA、U-15HA、U-108A、U-200PA、UA-4200(以上,Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)、Teslac 2300、HITALOID 4863、Teslac 2328、Teslac2350、HITALOID 7902-1(以上,Hitachi Chemical Co.,Ltd.)、8UA-017、8UA-239、8UA-239H、8UA-140、8UA-585H、8UA-347H、8UX-015A(以上,TAISEI FINE CHEMICAL CO.,LTD.)等氨基甲酸酯树脂;
CN294、CN2254、CN2260、CN2271E、CN2300、CN2301、CN2302、CN2303、CN2304(以上,Sartomer Company,INC.)、EBECRYL(注册商标)436、EBECRYL(注册商标)438、EBECRYL(注册商标)446、EBECRYL(注册商标)524、EBECRYL(注册商标)525、EBECRYL(注册商标)811、EBECRYL(注册商标)812(以上,DAICELL-ALLNEX LTD.)等聚酯树脂;
Blemmer(注册商标)ADE-400A、Blemmer(注册商标)ADP-400(以上,NOFCORPORATION)等聚醚树脂;
聚碳酸酯二醇二丙烯酸酯(Ube Industries,Ltd.)等聚碳酸酯树脂;
EBECRYL(注册商标)3708(DAICELL-ALLNEX LTD.)、CN120、CN120B60、CN120B80、CN120E50(以上,Sartomer Company,INC.)、HITALO ID 7851(Hitachi Chemical Co.,Ltd.)等环氧树脂;
CN301、CN303、CN307(以上,Sartomer Company,INC.)等聚丁二烯树脂等。
(树脂)
微胶囊的核可以包含至少1种树脂。
在此所说的“树脂”是指上述的聚合性寡聚物及聚合性聚合物以外的树脂,即,不具有聚合性基团的树脂。
若微胶囊的核含有树脂,则微胶囊的强度获得提高,所形成的膜的强度等可进一步提高。
作为微胶囊的核中可包含的树脂,并无特别限定,例如,可以举出聚丙烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂等公知的树脂。
关于微胶囊的核中可包含的树脂的重均分子量,优选为5000~500000,更优选为10000~200000,进一步优选为10000~100000,尤其优选为10000~50000。
关于微胶囊的核中可包含的树脂的含量(包含2种以上时,为合计量),相对于微胶囊的总固体成分量,优选为1质量%~50质量%,更优选为5质量%~40质量%,进一步优选为10质量%~40质量%。
(水)
本公开的水分散物作为微胶囊的分散介质而包含水。
水分散物中的水的含量并无特别限制,例如,相对于水分散物的总量,优选为10质量%~99质量%,更优选为20质量%~95质量%,进一步优选为30质量%~90质量%,尤其优选为50质量%~90质量%。
(色材)
本公开的水分散物可以包含至少1种色材。
本公开的水分散物包含色材时,优选色材包含在微胶囊的外部。
作为色材并没有特别限制,能够从颜料、水溶性染料、分散染料等公知的色材中任意地选择使用。这些中,从耐候性优异、富有颜色再现性的角度考虑,作为色材,更优选为颜料。
作为颜料,并无特别限制,能够根据目的适当选择。作为颜料,例如可以举出公知的有机颜料及无机颜料。并且,作为颜料,还可以举出市售的颜料分散体、经表面处理的颜料(将颜料作为分散介质分散于水、液态有机化合物、不溶性树脂等中而成的颜料、用树脂、颜料衍生物等对颜料表面进行处理而成的颜料等)。
作为有机颜料及无机颜料,可以举出黄色颜料、红色颜料、品红色颜料、蓝色颜料、青色颜料、绿色颜料、橙色颜料、紫色颜料、褐色颜料、黑色颜料、白色颜料等。
并且,作为颜料,还可以举出市售的颜料分散体、经表面处理的颜料(用树脂、颜料衍生物的分散剂等对颜料表面进行处理而成的颜料、在粒子表面具有亲水性基团的自分散颜料等)。而且,作为颜料,还可以使用市售的颜料分散体。
这些中,作为颜料,优选使用用具有亲水性基团的树脂对颜料表面进行处理而成的颜料、在粒子表面具有亲水性基团的自分散颜料。作为亲水性基团,优选为阴离子性基团(羧基、磷酸基、磺酸基等)。
本说明书中,“自分散颜料”是指如下颜料,即,将大量的亲水性官能团和/或其盐(以下,称作“赋予分散性的基团”。),直接或经由烷基、烷醚基、芳基等间接地键合在颜料表面而成,不存在用于使颜料等分散的分散剂的条件下,显示出水分散性及水溶性中的至少任一个,在水分散物(例如,油墨)中可保持分散状态。
例如,含有自分散颜料作为着色剂的油墨通常无需包含为了使颜料分散而含有的分散剂,因此具有易制备由分散剂引起的因消泡性的下降而产生发泡少、喷出稳定性优异的油墨的优点。
作为键合于自分散颜料的表面的赋予分散性的基团,可以举出-COOH、-CO、-OH、-SO3H、-PO3H2及季铵以及它们的盐。赋予分散性的基团通过对颜料实施物理处理或化学处理,将赋予分散性的基团或具有赋予分散性的基团的活性种键合(接枝)于颜料表面来键合。作为物理处理的例子,可以举出真空等离子体处理等。作为化学处理的例子,可以举出在水中通过氧化剂对颜料表面进行氧化的湿式氧化法、通过将对氨基苯甲酸键合于颜料表面而经由苯基键合羧基的方法等。
作为自分散颜料的优选例子,可以举出作为氧化剂使用次卤酸和/或次卤酸盐的氧化处理或者通过作为氧化剂使用臭氧的氧化处理进行表面处理的自分散颜料。
作为自分散颜料,可以使用市售品。
作为自分散颜料的市售品的例子,可以举出Microjet CW-1(商品名;OrientChemical Industries Co.,Ltd.)、CAB-O-JET(注册商标)200、CAB-O-JET(注册商标)300、CAB-O-JET(注册商标)450C(商品名;CABOT CORPO RATION)等。
当使用颜料作为色材的情况下,在制备颜料粒子时,根据需要可以使用颜料分散剂。
关于颜料等色材及颜料分散剂,能够适当参考日本特开2014-040529号公报的段落[0180]~[0200]。
(其他成分)
本公开的水分散物可以根据需要含有已叙述的成分以外的其他成分。
其他成分可以包含在微胶囊的囊腔(即,微胶囊的内部),也可包含在微胶囊的外部。
-有机溶剂-
本公开的水分散物可以含有至少1种有机溶剂。
若本公开的水分散物含有有机溶剂,则膜与基材的密合性能够进一步提高。
本公开的水分散物含有有机溶剂时,有机溶剂的含量相对于水分散物的总量,优选为0.05质量%~50质量%,尤其优选为0.1质量%~20质量%。
有机溶剂的具体例如下。
·醇类(甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、环己醇、苄醇等);
·多元醇类(乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、甘油、己三醇、硫代二乙二醇、2-甲基丙二醇等);
·多元醇醚类(乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、三丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、乙二醇单苯醚、丙二醇单苯醚等);
·胺类(乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、吗啉、N-乙基吗啉、乙二胺、二乙二胺、三乙四胺、四乙五胺、聚亚乙基亚胺、五甲基二乙三胺、四甲基丙二胺等);
·酰胺类(甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等);
·杂环类(2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮;2-噁唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、γ-丁内酯等);
·亚砜类(二甲基亚砜等)、
·砜类(环丁砜等)、
·其他(脲、乙腈、丙酮等)。
-表面活性剂-
本公开的水分散物可以含有至少1种表面活性剂。
若本公开的水分散物含有表面活性剂,则分散物或包含分散物的组合物对基材的润湿性获得提高。可以举出聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基烯丙基醚类、炔二醇类、聚氧乙烯/聚氧丙烯嵌段共聚物类、硅氧烷类等非离子性表面活性剂。
并且,作为表面活性剂,还可以举出有机氟化合物。有机氟化合物优选为疏水性。
作为有机氟化合物,包含氟类表面活性剂、油状氟类化合物(例如,氟油)及固态氟化合物树脂(例如,四氟乙烯树脂),可以举出日本特公昭57-9053号(第8栏~第17栏)及日本特开昭62-135826号的各公报中所记载的有机氟化合物。
另外,如已叙述,本公开的水分散物中,通过微胶囊的壳包含作为亲水性基团的阴离子性基团及非离子性基团,微胶囊的分散稳定性优异,因此能够实质上不含有为了提高分散性而添加的阴离子性表面活性剂。
在此,“实质上不含有”表示,相对于水分散物的总量,含量为1质量%以下(优选为0.1质量%以下)。
水分散物实质上不含有阴离子性表面活性剂的方式具有能够抑制水分散物及利用该水分散物的组合物起泡的优点。并且,水分散物实质
上不含有阴离子性表面活性剂的方式还具有能够抑制以下现象的优点:尤其在组合了水分散物与具有阴离子性分散性基的颜料分散物时,因阴离子性表面活性剂而系统中的离子浓度上升,阴离子性颜料分散剂的电离度下降,由此颜料的分散性下降。
本公开的水分散物可以采取阴离子性表面活性剂的含量相对于水分散物的总量为1质量%以下的方式。
-阻聚剂-
本公开的水分散物可以包含阻聚剂。
若本公开的水分散物含有阻聚剂,则水分散物的保存稳定性能进一步提高。
作为阻聚剂,可以举出对甲氧基苯酚、醌类(氢醌、苯醌、甲氧基苯醌等)、吩噻嗪、邻苯二酚类、烷基苯酚类(二丁基羟基甲苯(BHT)等)、烷基双酚类、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸铜、二丁基二硫代氨基甲酸铜、水杨酸铜、硫代二丙酸酯类、巯基苯并咪唑、亚磷酸酯类、2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)、2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧基(TEMPOL)、铜铁灵Al、三(N-亚硝基-N-苯基羟基胺)铝盐等。
在这些之中,作为阻聚剂,优选为选自对甲氧基苯酚、邻苯二酚类、醌类、烷基苯酚类、TEMPO、TEMPOL、铜铁灵Al及三(N-亚硝基-N-苯基羟基胺)铝盐中的至少1种,更优选选自对甲氧基苯酚、氢醌、苯醌、BHT、TEMPO、TEMPOL、铜铁灵Al及三(N-亚硝基-N-苯基羟基胺)铝盐中的至少1种。
-紫外线吸收剂-
本公开的水分散物可以含有紫外线吸收剂。
若本公开的水分散物含有紫外线吸收剂,则膜的耐候性等能够进一步提高。
作为紫外线吸收剂,并无特别限定,例如,可以举出苯并三唑类化合物、二苯甲酮类化合物、三嗪类化合物、苯并噁唑类化合物等公知的紫外线吸收剂。
(微胶囊的外部可含有的成分)
从控制膜物性、密合性及喷出性的观点考虑,根据需要,本公开的水分散物可以在微胶囊的外部含有光聚合引发剂、聚合性化合物、水溶性树脂、水分散性树脂等。
在此,“水分散物在微胶囊的外部含有光聚合引发剂”表示水分散物包含并不包含在微胶囊的核的光聚合引发剂。在微胶囊的外部含有聚合性化合物、水溶性树脂、水分散性树脂等的情况也相同。
-微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂-
作为微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂,可以举出与已叙述的光聚合引发剂(内含于微胶囊的光聚合引发剂)相同的光聚合引发剂。
作为微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂,优选为水溶性或水分散性的光聚合引发剂,具体而言,作为优选的光聚合引发剂,可以举出DAROCUR(注册商标)1173、IRGACURE(注册商标)2959、IRGACURE(注册商标)754、DAROCUR(注册商标)MBF、IRGACURE(注册商标)819DW、IRGACURE(注册商标)500(以上,BASF公司)、国际公开第2014/095724号中记载的酰基氧化膦化合物等。
另外,微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂中的“水溶性”是指,在105℃下干燥了2小时时,相对于25℃的蒸馏水100g的溶解量超过1g的性质。
并且,微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂中的“水分散性”是指水不溶性且分散于水中的性质。在此,“水不溶性”是指在105℃下干燥了2小时时,相对于25℃的蒸馏水100g的溶解量为1g以下的性质。
-微胶囊的外部可含有的聚合性化合物-
作为微胶囊的外部可含有的聚合性化合物,可以举出具有烯属不饱和基团的化合物、丙烯腈、苯乙烯、不饱和聚酯、不饱和聚醚、不饱和聚酰胺、不饱和氨基甲酸酯等自由基聚合性化合物。
这些中,作为微胶囊的外部可含有的聚合性化合物,优选为具有烯属不饱和基团的化合物,尤其优选为具有(甲基)丙烯酰基的化合物。而且,作为上述聚合性化合物,优选为水溶性或水分散性的聚合性化合物。
水溶性的聚合性化合物中的“水溶性”的含义与前述的“水溶性的光聚合引发剂”中的“水溶性”的含义相同,并且,水分散性的聚合性化合物中的“水分散性”的含义与前述的“水分散性的光聚合引发剂”中的“水分散性”的含义相同。
从水溶性或水分散性的观点考虑,作为微胶囊的外部可含有的聚合性化合物,优选为具有选自由酰胺结构、聚乙二醇结构、聚丙二醇结构、羧基及羧基的盐构成的组中的至少1种化合物。
从水溶性或水分散性的观点考虑,作为微胶囊的外部可含有的聚合性化合物,例如,优选为选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸钠、(甲基)丙烯酸钾、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、吗啉丙烯酰胺、N-2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、甘油单甲基丙烯酸酯、N-[三(3-丙烯酰氨基丙氧基亚甲基)甲基]丙烯酰胺、二乙二醇双(3-丙烯酰氨基丙基)醚、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、下述通式(a)~通式(d)所表示的化合物及乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如,Sartomer Company,INC.制造的SR9035)的至少1种,更优选为选自(甲基)丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、甘油单甲基丙烯酸酯、N-[三(3-丙烯酰氨基丙氧基亚甲基)甲基]丙烯酰胺、二乙二醇双(3-丙烯酰氨基丙基)醚、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯及聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、下述通式(a)~通式(d)所表示的化合物及乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如,Sartomer Company,INC.制造的SR9035)的至少1种。
[化学式31]
通式(a)中,多个R1分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或杂环基,多个R2分别独立地表示氢原子或甲基,多个L1分别独立地表示单键或2价的连接基团。
通式(b)中,多个R3分别独立地表示氢原子或甲基,多个L2分别独立地表示碳原子数为1~8的亚烷基,多个k及p分别独立地表示0或1,多个m分别独立地表示0~8的整数,其中,k及p中的至少1个为1。
通式(c)中,多个R4分别独立地表示氢原子或甲基,多个n分别独立地表示1~8的整数,l表示0或1的整数。
通式(d)中,Z1表示从多元醇的羟基去除q个氢原子的残基,q表示3~6的整数,多个R5分别独立地表示氢原子或甲基,多个L3分别独立地表示碳原子数为1~8的亚烷基。
作为通式(a)~通式(d)所表示的化合物的具体例,可以举出下述AM-1~AM-4所表示的化合物。
[化学式32]
上述AM-1~AM-4能够通过日本专利第5591858号中记载的方法合成。
-微胶囊的外部可含有的水溶性树脂或水分散性树脂-
关于微胶囊的外部可含有的水溶性树脂或水分散性树脂的结构,并无特别限制,可以是任意的结构。作为微胶囊的外部可含有的水溶性树脂或水分散性树脂的结构,可以举出链状结构、分支(支链)结构、星型结构、交联结构、网状结构等结构。
微胶囊的外部可含有的水溶性树脂中的“水溶性”的含义与已叙述的“微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂”中的“水溶性”的含义相同,微胶囊的外部可含有的水分散性树脂中的“水分散性”的含义与已叙述的“微胶囊的外部可含有的光聚合引发剂”中的“水分散性”的含义相同。
作为水溶性树脂或水分散性树脂,优选为具有选自羧基、羧基的盐、磺基、磺基的盐、硫酸基、硫酸基的盐、膦酸基、膦酸基的盐、磷酸基、磷酸基的盐、铵盐基、羟基、羧酸酰胺基及亚烷氧基中的官能团的树脂。
作为上述盐的抗衡阳离子,优选钠、钾等碱金属阳离子、钙、镁等碱土类金属阳离子、铵阳离子或鏻阳离子,尤其优选碱金属阳离子。
作为铵盐基的铵基中所包含的烷基,优选甲基或乙基。
并且,作为铵盐基的抗衡阴离子,优选氯、溴等卤素阴离子、硫酸根阴离子、硝酸根阴离子、磷酸根阴离子、磺酸根阴离子、羧酸根阴离子或碳酸根阴离子,尤其优选卤素阴离子、磺酸根阴离子或羧酸根阴离子。
作为羧酰胺基的氮原子上的取代基,优选碳原子数为8以下的烷基,尤其优选碳原子数为6以下的烷基。
具有亚烷氧基的树脂优选具有包括重复的亚烷氧基的亚烷氧基链。亚烷氧基链中所包含的亚烷氧基的数量优选2以上,尤其优选4以上。
<水分散物的优选的物性>
当将水分散物设为25℃~50℃时,本公开的水分散物的粘度优选为3mPa·s~15mPa·s,更优选为3mPa·s~13mPa·s。尤其,本公开的水分散物的将水分散物设为25℃时的粘度优选为50mPa·s以下。若水分散物的粘度在上述范围,则将水分散物作为油墨适用于喷墨记录时,能够实现高喷出稳定性。
另外,水分散物的粘度是使用粘度计(VISCOMETER TV-22,TOKI SA NGYO CO.,LTD.)测定的值。
(水分散物的制造方法)
本公开的水分散物的制造方法只要能够制造已叙述的水分散物即可,并无特别限定。
作为制造本公开的水分散物的方法,从容易获得已叙述的水分散物的观点考虑,优选以下所说明的本实施方式的水分散物的制造方法。
本实施方式的水分散物的制造方法(以下,还称作“本实施方式的制造方法”)具有通过混合油相成分与水相成分并进行乳化来形成已叙述的微胶囊的微胶囊形成工序。
上述油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物及光聚合引发剂中的至少1个、导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物及聚合性化合物中的至少1个。
上述水相成分包含水。
本实施方式的制造方法满足油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物以及油相成分及水相成分中的至少1个包含具有非离子性基团与活性氢基的化合物中的至少1项。
而且,本实施方式的制造方法满足油相成分包含导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物以及油相成分及水相成分中的至少1个包含具有阴离子性基团与活性氢基的化合物中的至少1项。
本实施方式的制造方法中,油相成分及水相成分中的至少1个可以包含已叙述的具有2个以上的活性氢基的化合物。
<微胶囊形成工序>
微胶囊形成工序中,通过混合上述油相成分与上述水相成分,并对所获得的混合物进行乳化,形成以包围核的方式形成有具有三维交联结构的壳的微胶囊。所形成的微胶囊成为所制造的水分散物中的分散质。
另一方面,水相成分中的水成为所制造的水分散物中的分散介质。
微胶囊形成工序中,详细而言,通过3官能以上的异氰酸酯化合物与水的反应,形成具有包含脲键的三维交联结构的壳。
3官能以上的异氰酸酯化合物具有氨基甲酸酯键时,壳的三维交联结构中也包含氨基甲酸酯键。
油相成分及水相成分中的至少1个包含已叙述的具有2个以上的活性氢基的化合物时,通过3官能以上的异氰酸酯化合物与具有2个以上的活性氢基的化合物的反应,形成具有包含氨基甲酸酯键的三维交联结构的壳。
本实施方式的制造方法中,上述具有非离子性基团与活性氢基的化合物及上述导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物均为向壳导入非离子性基团用的材料。
详细而言,油相成分及水相成分中的至少1个包含具有非离子性基团与活性氢基的化合物时,通过该化合物的活性氢基与混合物中含有的任一异氰酸酯化合物(例如,3官能以上的异氰酸酯化合物)的异氰酸酯基的反应,非离子性基团导入到壳(即,形成具有非离子性基团的壳)。
另一方面,油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物时,导入有该非离子性基团的异氰酸酯化合物也参与壳的形成反应,因此非离子性基团导入到壳(即,形成具有非离子性基团的壳)。
根据油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物的方式,更易形成具有非离子性基团的壳。从该观点考虑,优选为油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物的方式。
并且,上述具有阴离子性基团与活性氢基的化合物及上述导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物均为向壳导入阴离子性基团用的材料。
详细而言,油相成分及水相成分中的至少1个包含具有阴离子性基团与活性氢基的化合物时,通过该化合物的活性氢基与混合物中含有的任一异氰酸酯化合物(例如,3官能以上的异氰酸酯化合物)的异氰酸酯基的反应,阴离子性基团导入到壳(即,形成具有阴离子性基团的壳)。
另一方面,油相成分包含导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物时,该导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物也参与壳的形成反应,因此阴离子性基团导入到壳(即,形成具有阴离子性基团的壳)。
油相成分及水相成分中的至少1个包含具有阴离子性基团与活性氢基的化合物的方式具有易准备材料即具有阴离子性基团与活性氢基的化合物(例如,赖氨酸等α-氨基酸)的优点。从该观点考虑,优选为油相成分及水相成分中的至少1个包含具有阴离子性基团与活性氢基的化合物的方式。该方式中,更优选具有阴离子性基团与活性氢基的化合物至少包含在水相成分。
另一方面,从易形成具有阴离子性基团的壳的观点考虑,还优选油相成分包含导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物的方式。
并且,本实施方式中的油相成分中,“导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物及光聚合引发剂中的至少1个”是向微胶囊导入光聚合引发基团用的材料。
详细而言,油相成分包含光聚合引发剂时,以包围包含光聚合引发剂的核的方式形成具有三维交联结构的壳(即,形成包含含有光聚合引发剂的核与壳的微胶囊)。
另一方面,油相成分包含导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物时,该导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物也参与壳的形成反应,因此光聚合引发基团导入到壳(即,形成具有光聚合引发基团的壳)。
油相成分包含光聚合引发剂的方式在材料(光聚合引发剂)的选择范围广及易使用对水的溶解性低的光聚合引发剂方面有利。
另一方面,如前所述,油相成分包含导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物的方式在能够有效地抑制迁移这一点上有利。
并且,本实施方式中的油相成分中,“导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物及聚合性化合物中的至少1个”是向微胶囊导入聚合性基团用的材料。
详细而言,油相成分包含聚合性化合物时,以包围包含聚合性化合物的核的方式形成具有三维交联结构的壳(即,形成包含含有聚合性化合物的核与壳的微胶囊)。
另一方面,油相成分包含导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物时,导入有该聚合性基团的异氰酸酯化合物也参与壳的形成反应,因此聚合性基团导入到壳(即,形成具有聚合性基团的壳)。
油相成分包含聚合性化合物的方式在材料(聚合性化合物)的选择范围广及易同时使用2官能以下的聚合性化合物与3官能以上的聚合性化合物方面有利。
另一方面,油相成分包含导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物的方式在利用所制造的水分散物形成膜时,通过光照射,更易形成微胶囊彼此的交联,因此所形成的膜的硬度这一点上有利。
作为油相成分中所包含的有机溶剂,可以举出乙酸乙酯、甲乙酮等。
关于有机溶剂,在微胶囊的形成过程中,并且,在形成微胶囊之后,优选其一部分被去除。
并且,有机溶剂在微胶囊的形成过程中,可以作为核的成分中的一个而残留。
上述的3官能以上的异氰酸酯化合物、具有2个以上的活性氢基的化合物、具有非离子性基团与活性氢基的化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物、光聚合引发剂、导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物、聚合性化合物、具有阴离子性基团与活性氢基的化合物及导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物的详细内容如在已叙述的“水分散物”项中说明。
并且,本实施方式的制造方法中的从油相成分及水相成分去除有机溶剂及水的总量与所制造的水分散物中的微胶囊的总固体成分量对应。
关于本实施方式的制造方法中使用的各成分的使用量的优选范围,能够参考已叙述的“水分散物”项。参考时,已叙述的“水分散物”项中的“含量”及“微胶囊的总固体成分量”分别理解为“使用量”及“相对于从油相成分及水相成分去除有机溶剂及水的总量”。
本实施方式的制造方法中,油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物时,3官能以上的异氰酸酯化合物与导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物的总含量相对于从油相成分及水相成分去除有机溶剂及水的总量,优选为5质量%~50质量%,更优选为10质量%~45质量%,尤其优选为15质量%~40质量%。
本实施方式的制造方法中,油相成分包含导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物时,导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物中的非离子性基团的量相对于3官能以上的异氰酸酯化合物与导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物的总含量,优选为20质量%~80质量%,更优选为30质量%~70质量%,尤其优选为40质量%~60质量%。
并且,本实施方式的制造方法中,油相成分中的异氰酸酯化合物的总含量相对于从油相成分及水相成分去除有机溶剂及水的总量,优选为5质量%~90质量%,更优选为10质量%~80质量%,尤其优选为15质量%~75质量%。
并且,油相成分及水相成分中的至少1个可含有碱性化合物作为对未被中和的阴离子性基团(羧基、磺基、磷酸基、膦酸基、硫酸基、等)的中和剂。由此,微胶囊的形成过程中,能够形成被中和的阴离子性基团(即,作为盐的形态的阴离子性基团;例如,羧基的盐、磺基的盐、磷酸基的盐、膦酸基的盐、硫酸基的盐等)。
使用上述碱性化合物(中和剂)时,优选使上述碱性化合物(中和剂)至少含于水相成分中。
作为碱性化合物,可以举出氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱、三乙胺等有机碱等。这些中,作为碱性化合物,优选为氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱。
并且,就作为盐的形态的阴离子性基团中的盐而言,可以举出:钠盐、钾盐等碱金属盐;三乙胺盐等有机胺盐等。这些中,就作为盐的形态的阴离子性基团中的盐而言,优选为钠盐、钾盐等碱金属盐。
油相成分中所含的各成分只要混合即可,可以一次性混合所有成分,也可以将各成分成几份进行混合。
关于水相成分中包含的各成分,与油相成分的情况形态,只要混合即可,可以一次性混合所有成分,也可以将各成分分成几份进行混合。
作为油相成分与水相成分的混合方法并没有特别限定,例如可以举出基于搅拌的混合。
作为对通过混合而获得的混合物进行乳化的方法并没有特别限定,例如可以举出基于均质器等乳化装置(例如,分散机等)的乳化。
乳化时的分散机的转速例如为5000rpm~20000rpm,优选为10000rpm~15000rpm。
乳化时的旋转时间例如为1分钟~120分钟,优选为3分钟~60分钟,更优选为3分钟~30分钟,进一步优选为5分钟~15分钟。
微胶囊形成工序中的乳化可以在加热下进行。
通过在加热下进行乳化,能够更有效地进行基于乳化的微胶囊的形成反应。并且,通过在加热下进行乳化,易从混合物中去除作为油相成分来包含的有机溶剂的至少一部分。
在加热下进行乳化时的加热温度(即,反应温度)优选为35℃~70℃,更优选为40℃~60℃。
在加热下进行乳化时的加热时间(即,反应时间)优选为6小时~50小时,更优选为12小时~40小时,进一步优选为15小时~35小时。
并且,微胶囊形成工序可以包含对混合物(例如,在低于35℃的温度下)进行乳化的乳化阶段与对在乳化阶段获得的乳化物(例如,在35℃以上的温度下)进行加热的加热阶段。
根据微胶囊形成工序包含乳化阶段与加热阶段的方式,可形成具有更牢固的三维交联结构的壳,因此能够制造能够形成硬度更优异的膜的水分散物。
微胶囊形成工序包含乳化阶段与加热阶段的方式中,加热阶段中的加热温度及加热时间的优选范围分别与在加热下进行乳化时的加热温度及加热时间的优选范围相同。
而且,上述加热阶段可以包含去除乳化物中的有机溶剂的第1加热阶段与以比第1加热阶段更高的温度对乳化物进行加热的第2加热阶段。
根据上述加热阶段包含第1加热阶段与第2加热阶段的方式,可形成具有更加牢固的三维交联结构的壳,因此更优选。
作为本实施方式的制造方法的优选方式,可以举出以下的方式(1)~(7)。
方式(1)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、光聚合引发剂及聚合性化合物,且水相成分包含水及具有阴离子性基团与活性氢基的化合物。
方式(2)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、具有非离子性基团与活性氢基的化合物、光聚合引发剂及聚合性化合物,且水相成分包含水及具有阴离子性基团与活性氢基的化合物。
方式(3)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物、光聚合引发剂及聚合性化合物,且水相成分包含水。
方式(4)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、光聚合引发剂、导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物及聚合性化合物,且水相成分包含水及具有阴离子性基团与活性氢基的化合物。
方式(5)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物、导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物及聚合性化合物,且水相成分包含水及具有阴离子性基团与活性氢基的化合物。
方式(6)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物、光聚合引发剂及导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物,且水相成分包含水。
方式(7)是如下方式:油相成分包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物、导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物、导入有光聚合引发基团的异氰酸酯化合物及导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物,且水相成分包含水。
<其他工序>
本实施方式的制造方法可以根据需要具有微胶囊形成工序以外的其他工序。
作为其他工序,可以举出添加其他成分的工序。
关于所添加的其他成分,如同作为水分散物中可含有的其他成分而已说明的那样。
(图像形成方法)
利用已叙述的水分散物形成图像的方法并无特别限定。
作为本公开的图像形成方法,从能够在记录介质上形成硬度优异的图像的观点考虑,优选以下说明的本实施方式的图像形成方法。
本实施方式的图像形成方法具有以下工序:赋予工序,将已叙述的本公开的水分散物赋予至记录介质上;及照射工序,向赋予至记录介质上的水分散物照射光(即,活性能量射线)。
根据本实施方式的图像形成方法,可在记录介质上形成硬度优异的图像。并且,所形成的图像与记录介质的密合性也优异。
<赋予工序>
赋予工序为将本公开的水分散物赋予至记录介质上的工序。
作为将水分散物赋予至记录介质上的方式,尤其优选将本公开的水分散物用作喷墨用油墨,在记录介质上通过喷墨法赋予水分散物(即,喷墨用油墨)的方式。
作为记录介质,能够使用已叙述的基材(例如,塑料基材)。
基于喷墨法的水分散物向记录介质上的赋予能够利用公知的喷墨记录装置进行。
作为喷墨记录装置并没有特别限制,能够任意地选择使用能够实现目标分辨率的公知的喷墨记录装置。即,只要是包括市售品在内的公知的喷墨记录装置,均能够进行本实施方式的图像形成方法中的水分散物向记录介质上的赋予。
作为喷墨记录装置,可以举出包含油墨供给系统、温度传感器、加热机构等的装置。
油墨供给系统例如包括包含本公开的水分散物即油墨的主罐、供给配管、喷墨头跟前的油墨供给罐、过滤器及压电型的喷墨头。压电型的喷墨头能够驱动为能够以优选320dpi(每英寸点数,dot per inch)×320dpi~4000dpi×4000dpi、更优选400dpi×400dpi~1600dpi×1600dpi、进一步优选720dpi×720dpi的分辨率喷出优选1pl~100pl、更优选8pl~30pl的多尺寸墨点。其中,dpi表示每2.54cm(1英寸)的墨点数量。
<照射工序>
照射工序为向赋予至记录介质上的水分散物照射活性能量射线的工序。
通过向赋予至记录介质上的水分散物照射活性能量射线,进行水分散物中的微胶囊的交联反应,使图像定影,能够提高图像的膜强度等。
作为能够在照射工序中使用的活性能量射线,可以举出紫外线(UV光)、可见光线、电子束等,在这些之中优选UV光。
活性能量射线(光)的峰值波长还取决于根据需要而使用的敏化剂的吸收特性,例如,优选为200nm~405nm,更优选为220nm~390nm,进一步优选为220nm~385nm。
另外,不同时使用光聚合引发剂与敏化剂时,例如,优选为200nm~310nm,更优选为200nm~280nm。
被照射活性能量射线(光)时的曝光面照度例如为10mW/cm2~2000mW/cm2,优选为20mW/cm2~1000mW/cm2
作为用于产生活性能量射线(光)的光源,广泛已知汞灯、金属卤化物灯、UV荧光灯、气体激光、固体激光等。
并且,将上述中例示出的光源替换成半导体紫外发光器件无论在工业方面、还是在环境方面都非常有用。
在半导体紫外发光器件中,LED(发光二极管)及LD(Laser Diode:激光二极管)为小型、高寿命、高效率、低成本,期待作为光源。
作为光源,优选金属卤化物灯、超高压汞灯、高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、LED或蓝紫色激光。
在这些之中,同时使用光聚合引发剂与敏化剂时,更优选能够进行波长365nm、405nm或436nm的光照射的超高压汞灯、能够进行波长365nm、405nm或436nm的光照射的高压汞灯、或能够进行波长355nm、365nm、385nm、395nm或405nm的光照射的LED,最优选能够进行波长355nm、365nm、385nm、395nm或405nm的光照射的LED。
不同时使用光聚合引发剂与敏化剂时,优选为金属卤化物灯、中压汞灯或低压汞灯。
在照射工序中,对赋予至记录介质上的水分散物的活性能量射线的照射时间例如为0.01秒钟~120秒钟,优选为0.1秒钟~90秒钟。
关于活性能量射线的照射条件及基本的照射方法,能够适当参考日本特开昭60-132767号公报中公开的照射条件及照射方法。
作为活性能量射线的照射方式,具体而言,优选如下方式:在包括油墨喷出装置的喷头单元的两侧设置光源,以所谓的往复方式使喷头单元及光源扫描的方式;或通过不伴随驱动的另一光源来进行活性能量射线照射的方式。
优选在使水分散物着落并进行加热干燥之后隔开一定时间(例如0.01秒钟~120秒钟,优选0.01秒钟~60秒钟)而进行活性能量射线的照射。
<其他工序>
本实施方式的图像形成方法可以具有已叙述的赋予工序及照射工序以外的其他工序。
作为其他工序,例如可以举出加热干燥工序。
(加热干燥工序)
本实施方式的图像形成方法可以根据需要在赋予工序之后且照射工序之前还具有对记录介质上的水分散物进行加热干燥的加热干燥工序。
加热干燥工序中,通过赋予至记录介质上的水分散物中含有的水及根据需要而与水同时使用的有机溶剂蒸发,图像被定影。
作为用于进行加热干燥的加热机构,并无特别限定,例如可以举出加热鼓、暖风、红外线灯、热烘箱、加热板等加热机构。
加热温度优选为40℃以上,更优选为40℃~150℃,进一步优选为40℃~80℃。
另外,加热时间能够考虑水分散物的组成及印刷速度等来适当设定。
通过加热而定影的水分散物在照射工序中被照射活性能量射线,从而进一步被光定影。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
(向壳导入非离子性基团用材料的准备)
作为向壳导入非离子性基团用材料(导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物),准备了以下的材料。
·Mitsui Chemicals,INC.制造的“Takenate(注册商标)D-116N”……是三羟甲基丙烷(TMP)、间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、聚乙二醇单甲醚(EO90)的加成物(结构示于以下)的50质量%乙酸乙酯溶液。
该加成物是导入有非离子性基团(详细而言,前述式(W)中,RW1为亚乙基且RW2为甲基且nw为90的基团)的异氰酸酯化合物与3官能异氰酸酯化合物的混合物。
导入有非离子性基团的异氰酸酯化合物有助于非离子性基团向壳的导入,3官能异氰酸酯化合物有助于形成具有三维交联结构的壳。
该加成物(即,D-116N的固体成分)中,非离子性基团(详细而言,前述式(W)中,RW1为亚乙基且RW2为甲基且nw为90的基团)的含量相对于所有加成物,为50质量%。
[化学式33]
·NOF CORPORATION制造“Uniol D4000”……聚丙二醇(详细而言,氧化丙烯链的重复数约为68,两个末端为OH基的聚丙二醇)(固体成分浓度100质量%)
(向壳导入阴离子性基团用材料的准备)
作为向壳导入阴离子性基团用材料,分别准备了作为具有阴离子性基团与活性氢基的化合物的赖氨酸(以下,还称作“lysine”)、β-丙氨酸(以下,还称作“β-alanine”)、牛磺酸(以下,还称作“taurine”)及磷酸乙醇胺(以下,还称作“EAP”)。它们的化合物结构示于以下。
并且,作为向壳导入阴离子性基团用材料,分别准备了作为导入有阴离子性基团的异氰酸酯化合物的COOH-NCO-1、COOH-NCO-2及COOH-NCO-3。它们的化合物结构示于以下。
作为向壳导入阴离子性基团用材料,使用lysine及COOH-NCO-3时,作为壳的局部结构(包含阴离子性基团的部分的结构),形成前述结构(X3)。
作为向壳导入阴离子性基团用材料,使用β-alanine、taurine及EAP时,作为壳的局部结构(包含阴离子性基团的部分的结构),形成前述结构(X4)。
作为向壳导入阴离子性基团用材料,使用COOH-NCO-1时,作为壳的局部结构(包含阴离子性基团的部分的结构),形成前述结构(X1)。
作为向壳导入阴离子性基团用材料,使用COOH-NCO-2时,作为壳的局部结构(包含阴离子性基团的部分的结构),形成前述结构(X2)。
每1g各材料的阴离子性基团的量(mmol/g)分别为6.84mmol/g(赖氨酸)、11.22mmol/g(β-丙氨酸)、7.99mmol/g(牛磺酸)、14.18mmol/g(EAP)、1.248mmol/g(COOH-NCO-1)、1.128mmol/g(COOH-NCO-2)、1.159mmol/g(COOH-NCO-3)。
[化学式34]
[化学式35]
如下合成了COOH-NCO-1、COOH-NCO-2及COOH-NCO-3。
<COOH-NCO-1的合成>
向三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)(45g)、异佛尔酮二异氰酸酯(以下,还称作“IPDI”)(223.72g)及乙酸乙酯(499.05g),并加热至50℃,向其添加NEOSTANN(注册商标)U-600(NITTOH CHEMICAL CO.,LTD.制造,无机铋催化剂;以下,还简称为“U-600”)(0.7677g),使其反应3小时而获得了COOH-NCO-1(固体成分浓度35质量%)。
<COOH-NCO-2的合成>
向三口烧瓶中加入(45g)、IPDI(194.7g)及乙酸乙酯(445.2g),并加热至50℃,向其添加U-600(0.7677g),使其反应3小时而获得了COOH-NCO-2(固体成分浓度35质量%)。
<COOH-NCO-3的合成>
向三口烧瓶中加入lysine(赖氨酸)45g、D-120N(294.07g)及乙酸乙酯(419.16g),并加热至50℃,向其添加U-600(0.7677g),使其反应3小时而获得了COOH-NCO-3(固体成分浓度35质量%)。
其中,D-120是后述的Takenate(注册商标)D-120。
(其他壳形成用材料的准备)
作为其他壳形成用材料,准备了以下材料。
·Mitsui Chemicals,INC.的Takenate(注册商标)D-110N……是三羟甲基丙烷(TMP)与苯二甲基二异氰酸酯(XDI)的加成物(3官能异氰酸酯化合物)的75质量%乙酸乙酯溶液。
·Mitsui Chemicals,INC.的Takenate(注册商标)D-120N……是三羟甲基丙烷(TMP)与1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷(HXDI)的加成物(3官能异氰酸酯化合物)的75质量%乙酸乙酯溶液。
(向壳导入聚合性基团用材料的准备)
作为向壳导入聚合性基团用材料(导入有聚合性基团的异氰酸酯化合物),准备了以下材料。
[化学式36]
如下合成了CC-NCO-1、CC-NCO-2、CC-NCO-3、CC-NCO-4及CC-NCO-5。
<CC-NCO-1>
向三口烧瓶中加入三羟甲基丙烷(以下,还称作“TMP”)(10g)、IPDI(66.27g)及乙酸乙酯(185.2g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g)使其反应3小时。反应之后,向其加入Blemmer AP-400(NOF CORPORATION制造)(23.43g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了CC-NCO-1(固体成分浓度35质量%)。
<CC-NCO-2>
向三口烧瓶中加入TMP(10g)、苯二甲基二异氰酸酯(以下,还称作“XDI”)(56.10g)及乙酸乙酯(137.2g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入HEA(丙烯酸羟乙酯)(7.79g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了CC-NCO-2(固体成分浓度35质量%)。
<CC-NCO-3>
向三口烧瓶中加入XDI(50.0g)及乙酸乙酯(222.3g),并加热至50℃,向其加入TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g)及DPPA(二季戊四醇五丙烯酸酯)(69.7g),在50℃下使其反应6小时而获得了CC-NCO-3(固体成分浓度35质量%)。
<CC-NCO-4>
向三口烧瓶中加入三羟基甲胺(10g)、HXDI(1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷)(72.53g)、乙酸乙酯(186.7g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入701A(2-羟基-3-丙烯酰氧基丙基甲基丙烯酸酯;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)(18.0g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了CC-NCO-4(固体成分浓度35质量%)。
<CC-NCO-5>
向三口烧瓶中加入DPMP(二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯))(25g)、IPDI(56.77g)及乙酸乙酯(189.3g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入Blemmer AP-400(聚丙二醇单丙烯酸酯;NOF CORPORATION制造)(20.1g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了CC-NCO-5(固体成分浓度35质量%)。
(向壳导入聚合引发基团用材料的准备)
作为聚合引发基团导入用材料(导入有聚合引发基团的异氰酸酯化合物),准备了以下材料。
[化学式37]
如下合成了INI-NCO-a、INI-NCO-b、INI-NCO-c、INI-NCO-d及INI-NCO-e。
<INI-NCO-a>
向三口烧瓶中加入TMP(10g)、IPDI(66.27g)及乙酸乙酯(181.9g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入IRGACURE(注册商标)2959(BASF公司制造的苯烷基酮类光聚合引发剂;1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮)(6.69g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了INI-NCO-a(固体成分浓度35质量%)。
<INI-NCO-b>
向三口烧瓶中加入TMP(10g)、IPDI(66.27g)及乙酸乙酯(185.0g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入V-501(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造的光聚合引发剂;4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸))(8.36g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了INI-NCO-b(固体成分浓度35质量%)。
<INI-NCO-c>
向三口烧瓶中加入TMP(10g)、IPDI(66.27g)及乙酸乙酯(182.1g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入羟基噻吨酮(光聚合引发剂)(6.81g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了INI-NCO-c(固体成分浓度35质量%)。
<INI-NCO-d>
向三口烧瓶中加入TMP(10g)、HXDI(57.91g)及乙酸乙酯(174.8g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入VA-082(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造的光聚合引发剂;2,2’-偶氮双[N-[1,1-双(羟基甲基)乙基]-2-甲基丙酰胺])(11.22g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了INI-NCO-d(固体成分浓度35质量%)。
<INI-NCO-e>
向三口烧瓶中加入TMP(10g)、XDI(56.10g)、乙酸乙酯(169.7g),并加热至50℃,向其添加TOYOCAT-RX21(TOSOH CORPORATION制造,反应型催化剂)(0.285g),并使其反应3小时。反应之后,向其加入VA-086(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造的光聚合引发剂;2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺])(10.27g),进一步在50℃下使其反应6小时而获得了INI-NCO-e(固体成分浓度35质量%)。
(核中包含的聚合性化合物的准备)
作为核中包含的聚合性化合物,准备了以下的聚合性单体。
·Sartomer Company,INC.制造的“SR833S”……三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(2官能的聚合性单体)。
·Sartomer Company,INC.制造的“SR399E”……二季戊四醇五丙烯酸酯(5官能的聚合性单体)。
(核中包含的光聚合引发剂的准备)
作为核中包含的光聚合引发剂,准备了以下光聚合引发剂。
·IGM Resins B.V.的“Omnipol TX”……多聚物的噻吨酮
·IGM Resins B.V.的“Genopol AB-2”……聚合物化的4-二甲基氨基苯甲酸酯
·IGM Resins B.V.的“Omnipol 9210”……聚乙二醇二(β-4-[4-(2-二甲氨基-2-苄基)丁酰基苯基]哌嗪)丙酸酯与乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯的混合物
·BASF公司制造的IRGACURE(注册商标)819……酰基氧化膦类光聚合引发剂(详细而言,双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦)。
(其他核形成用材料的准备)
作为其他核形成用材料,准备了以下材料。
·Aldrich公司的“Polystyrene Mw35,000”……聚苯乙烯(重均分子量35000)
(实施例1~25、比较例1~2)
<实施例1~6、8、9、12、13及25以及比较例1~2的微胶囊的水分散物的制作>
制作了作为阴离子性基团导入用材料使用了COOH-NCO-1、COOH-NCO-2及COOH-NCO-3以外的材料的水分散物,即实施例1~6、8、9、12、13及25以及比较例1~2的微胶囊的水分散物。以下,说明详细内容。
(油相成分的制备)
混合下述表5及表6所示的成分中阴离子性基团导入用材料以外的成分与乙酸乙酯55g,在室温下搅拌15分钟而获得了油相成分。
(水相成分的制备)
将下述表5及表6所示的阴离子性基团导入用材料溶解于蒸馏水50g而获得了水相成分。
(微胶囊形成工序)
向油相成分添加水相成分并混合,对所获得的混合物,利用均质器以12000rpm进行12分钟的乳化而获得了乳化物。
将所获得的乳化物添加到蒸馏水25g中,将所获得的液体在室温下搅拌了30分钟。
接着,将搅拌后的液体加热至45℃,在将液温保持为45℃的状态下搅拌4小时,由此从上述液体蒸馏去除了乙酸乙酯。接着,将蒸馏去除乙酸乙酯的液体加热至50℃,在将液温保持为50℃的状态下搅拌24小时,由此在液体中形成了微胶囊。接着,将包含微胶囊的液体用蒸馏水进行稀释,以使固体成分浓度成为20质量%,由此获得了微胶囊的水分散物(实施例1~6、8、9、12、13及25以及比较例1~2的微胶囊的水分散物)。
<实施例7、10、11及14~24的微胶囊的水分散物的制作>
制作了作为阴离子性基团导入用材料使用了COOH-NCO-1、COOH-NCO-2或COOH-NCO-3的水分散物,即实施例7、10、11及14~24的微胶囊的水分散物。以下,说明详细内容。
(油相成分的制备)
混合下述表5及表6所示的所有成分与乙酸乙酯19g,在室温下搅拌15分钟而获得了油相成分。
(水相成分的准备)
作为水相成分,准备了蒸馏水43.1g。
(微胶囊形成工序)
向油相成分添加水相成分并混合,将所获得的混合物,利用均质器以12000rpm进行12分钟的乳化而获得了乳化物。
将所获得的乳化物添加到蒸馏水10g中,将所获得的液体在室温下搅拌了30分钟。
接着,将搅拌后的液体加热至45℃,在将液温保持为45℃的状态下搅拌4小时,由此从上述液体蒸馏去除了乙酸乙酯。接着,将蒸馏去除乙酸乙酯的液体加热至50℃,在将液温保持为50℃的状态下搅拌24小时,由此在液体中形成了微胶囊。接着,将包含微胶囊的液体用蒸馏水进行稀释,以使固体成分浓度成为20质量%,由此获得了微胶囊的水分散物(实施例7、10、11及14~24的微胶囊的水分散物)。
<与微胶囊的水分散物相关的确认>
关于实施例1~25及比较例1~2的微胶囊的水分散物,分别进行了以下确认。
(微胶囊的体积平均粒径)
通过光散射法测定了微胶囊的体积平均粒径。另外,基于光散射法的微胶囊的体积平均粒径的测定中,利用了湿式粒度分布测定装置LA-960(HORIBA,Ltd.)。
其结果,实施例1~25及比较例1~2的水分散物中包含的微胶囊的体积平均粒径均在0.10μm~0.20μm的范围。
(微胶囊的壳是否具有三维交联结构的确认)
通过以下方法确认了微胶囊的壳实际上是否具有三维交联结构。另外,在液温25℃的条件下进行了以下的操作。
从上述微胶囊的水分散物采集了试样。对所采集的试样,加入该试样中的总固体成分(本实施例中为微胶囊)的100质量倍的四氢呋喃(THF)并混合,从而制备了水分散物的稀释液。对所获得的稀释液实施了离心分离(80000rp m、40分钟)。离心分离后,通过肉眼确认有无残渣,当确认到残渣时,向该残渣中加入水,并使用搅拌器搅拌1小时,由此使残渣在水中再分散而获得了再分散液。对所获得的再分散液,利用湿式粒度分布测定装置(LA-960、HOR IBA,Ltd.),进行了基于光散射法的粒度分布的测定。通过以上的操作,确认到粒度分布时判断为微胶囊的壳具有三维交联结构。
其结果,确认到实施例1~25及比较例1~2的水分散物中包含的微胶囊的壳均具有三维交联结构。
(微胶囊的核是否包含光聚合引发剂的确认)
通过对微胶囊的水分散物测定光聚合引发剂的内含率(%),确认了微胶囊的核实际上是否包含光聚合引发剂。以下示出详细内容。另外,在液温25℃的条件下进行了以下的操作。
从上述微胶囊的水分散物采集了2个相同质量的试样(以下,设为“试样1A”及“试样2A”。)。
对试样1A加入相对于该试样1A中的总固体成分为100质量倍的四氢呋喃(THF)并进行混合而制备出稀释液。对所获得的稀释液实施了80000rpm、40分钟的条件的离心分离。采集了通过离心分离而产生的上清液(以下,设为“上清液1A”。)。通过Waters Corporation的液相色谱装置“Waters2695”测定了所采集的上清液1A中所包含的光聚合引发剂的质量。将所获得的光聚合引发剂的质量设为“光聚合引发剂的总量”。
并且,对试样2A实施了与对上述稀释液实施的离心分离相同条件的离心分离。采集了通过离心分离而产生的上清液(以下,设为“上清液2A”。)。通过上述液相色谱装置测定了所采集的上清液2A中所包含的光聚合引发剂的质量。将所获得的光聚合引发剂的质量设为“光聚合引发剂的游离量”。
根据上述“光聚合引发剂的总量”及上述“光聚合引发剂的游离量”,按照下述式求出了光聚合引发剂的内含率(质量%)。
光聚合引发剂的内含率(质量%)=((光聚合引发剂的总量-光聚合引发剂的游离量)/光聚合引发剂的总量)×100
分别对4种光聚合引发剂进行了光聚合引发剂的内含率的测定。
其结果,实施例1~25及比较例1~2的水分散物中的4种光聚合引发剂的内含率均为99%以上,确认到微胶囊的核实际上包含4种光聚合引发剂。
(微胶囊的核是否包含聚合性化合物的确认)
通过对微胶囊的水分散物测定聚合性化合物(本实施例中为聚合性单体)的内含率(%),确认了微胶囊的核实际上是否包含聚合性化合物。
聚合性化合物的内含率通过与上述的光聚合引发剂的内含率相同的方法进行了测定。
另外,对包含2种聚合性化合物的实施例,分别对2种聚合性化合物进行了聚合性化合物的内含率的测定。
其结果,聚合性化合物的内含率为99%以上(包含2种聚合性化合物的实施例中,2种聚合性化合物的内含率均为99%以上),确认到微胶囊的核实际上包含聚合性化合物。
<喷墨用油墨(无色油墨)的制作>
混合下述的“无色油墨的组成”所示的成分而制作了喷墨用油墨。
所制作的喷墨用油墨也是微胶囊的水分散物的一形态。
本实施例中,将在此制作的喷墨用油墨称作“无色油墨”,与上述中制作的微胶囊的水分散物进行区别。
-无色油墨的组成-
·微胶囊的水分散物……50g
·氟类表面活性剂(非离子性表面活性剂)(商品名:CAPSTONE(注册商标)FS-31、DuPont公司、固体成分浓度:25质量%)……0.3g
·甘油(有机溶剂)……5g
·水……45g
<无色油墨的评价>
利用上述中获得的无色油墨,进行了以下评价。
将结果示于表5及表6。
(固化膜的铅笔硬度)
使用RK PRINT COAT INSTRUMENTS LTD.制造的K手动涂布机的No.2刮棒,将上述中获得的无色油墨以10μm的厚度涂布于作为基材的聚苯乙烯(PS)片材(Robert Horne公司制造的“falcon hi impact polystyrene”)。在60℃下将所获得的涂膜加热3分钟使其干燥。接着,通过对干燥后的涂膜照射紫外线(UV光)来使涂膜固化,从而获得了固化膜。
另外,紫外线(UV光)的照射中,使用了作为曝光光源搭载无臭氧的金属卤化灯MAN250L,且设定为传送带速度35m/分钟、曝光强度2.0W/cm2的实验用UV小型传送带装置CSOT(GS Yuasa Power Supply Ltd.制造)。
使用MITSUBISHIPENCIL CO.,LTD.制造的UNI(注册商标)作为铅笔,根据JISK5600-5-4(1999年),对所获得的固化膜进行了铅笔硬度试验。
另外,铅笔硬度的容许范围为HB以上,优选为H以上。铅笔硬度为B以下的固化膜在处理时有可能产生刮痕,因此不优选。
(密合性(百格测试))
以与上述铅笔硬度的评价中的固化膜的形成相同的方法形成了固化膜。
对所获得的固化膜实施依据ISO2409(划格法)的百格测试,并按照以下的评价基准,评价了对基材的密合性。
在该百格测试中,将划格间隔设为1mm,形成了25个1mm见方的正方形的格子。
在下述下述评价基准中,[A]表示固化膜的密合性最优异。并且,在下述评价基准中,实际使用上容许的级别为[A]及[B]。
在下述评价基准中,格子被剥离的比例(%)为通过下述式求出的值。下述式中的总格子数为25个。
格子被剥离的比例(%)=((产生剥离的格子数)/(总格子数))×100
-固化膜的密合性的评价基准-
A:格子被剥离的比例(%)为0%。
B:格子被剥离的比例(%)为大于0%且5%以下。
C:格子被剥离的比例(%)超过5%。
(无色油墨的喷出性)
作为无色油墨的分散稳定性的指标之一,进行了无色油墨的喷出性的评价。
将上述中获得的无色油墨(调液后在室温下1天以内)从喷墨打印机(SP-300V,Roland DG Corporation制造)的喷头喷出30分钟(第1喷出)之后,停止了喷出。
自停止喷出之后经过规定时间之后,再次从上述喷头向作为基材的聚氯乙烯(PVC)片材(AVERY 400GLOSS WHITE PERMANENT、Avery Dennison公司)上喷出上述无色油墨而形成了5cm×5cm的实心图像。
以肉眼观察所获得的图像,确认有无由不喷出喷嘴的产生等引起的墨点缺失,并按照下述评价基准评价了无色油墨的喷出性。
在下述评价基准中,[A]表示无色油墨的喷出性最优异。并且,在下述评价基准中,实际使用上容许的级别为[A]、[B]及[C]。
-无色油墨的喷出性的评价基准-
A:在自停止第1喷出之后经过5分钟之后的喷出中,观察不到由不喷出喷嘴的产生等引起的墨点缺失的发生,获得了良好的图像。
B:在自第1喷出停止之后经过4分钟后的喷出中,观察不到由不喷出喷嘴的产生等引起的墨点缺失的发生,获得了良好的图像,但在自第1喷出停止之后经过5分钟之后的喷出中,稍微观察到实际使用上不会带来障碍的程度的墨点缺失的发生。
C:在自第1喷出停止之后经过3分钟之后的喷出中,观察不到由不喷出喷嘴的产生等引起的墨点缺失的发生,获得了良好的图像,但在自第1喷出停止之后经过4分钟之后的喷出中,稍微观察到实际使用上不会带来障碍的程度的墨点缺失的发生。
D:即使在自第1喷出停止之后3分钟以内进行喷出,也存在由不喷出喷嘴的产生等引起的墨点缺失的发生,是无法实际使用的图像。
(无色油墨的保存稳定性)
作为无色油墨的分散稳定性的指标之一,进行了无色油墨的保存稳定性的评价。
将上述无色油墨密封于容器中,在60℃下经过两星期。
对经过两星期之后的无色油墨,实施与上述喷出性的评价试验相同的评价试验,并按照相同的评价基准,评价了无色油墨的保存稳定性。
在上述评价基准中,[A]表示无色油墨的保存稳定性最优异。并且,在上述评价基准中,实际使用上容许的级别为[A]、[B]及[C]。
(迁移)
通过从喷墨打印机(SP-300V、Roland DG Corporation制造)的喷头喷出上述无色油墨,在作为基材的聚氯乙烯(PVC)片材(AVERY 400GLOSS WHITE PERMANENT、AveryDennison公司)上形成了实心图像(0.01m2以上)。此时,以无色油墨的赋予量成为每1m2中15g的方式调整了实心图像浓度。
将形成有实心图像的基材剪切成0.01m2的大小,向所剪切的基材的实心图像的表面滴加10mL的水:乙醇=70:30的混合液。将滴加有混合液的基材密封到密封容器内,以避免所滴加的混合液挥发,在40℃下放置10天。放置10天之后,测定来自实心图像的溶出成分向上述所滴加的混合液中的总溶出量(总迁移限量:OML),并按照下述评价基准进行了评价。另外,在放置10天之后,使水-乙醇混合液挥发,测定残留成分的质量,由此进行了总溶出量的测定。
在下述评价基准中,[A]表示迁移被抑制最多。并且,在下述评价基准中,迁移在实际使用上容许的级别为[A]、[B]及[C]。
-无色油墨的迁移的评价基准-
A:来自实心图像的溶出成分的总溶出量为10ppb以下。
B:来自实心图像的溶出成分的总溶出量超过10ppb且为50ppb以下。
C:来自实心图像的溶出成分的总溶出量超过50ppb且为100ppb以下。
D:来自实心图像的溶出成分的总溶出量超过100ppb且为2000ppb以下。
E:来自实心图像的溶出成分的总溶出量超过2000ppb。
如表5及表6所示,使用如下水分散物的实施例1~25中,固化膜的铅笔硬度优异,喷出性及保存稳定性(即,水分散物的分散稳定性)优异,所述水分散物包含:微胶囊,具有三维交联结构的壳以及核,所述三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键、作为亲水性基团的阴离子性基团及非离子性基团,满足壳具有光聚合引发基团及核包含光聚合引发剂中的至少1项,壳及核中的至少1个具有聚合性基团;及水。
相对于此,壳的三维交联结构不具有非离子性基团的比较例1~2中,喷出性及保存稳定性(即,水分散物的分散稳定性)下降。
并且,通过实施例1、4、8及9的对比,可知壳的阴离子性基团为羧基时(实施例1及4),与壳的阴离子性基团为磺基或磷酸基时(实施例8及9)相比,水分散物的分散稳定性更优异。
并且,通过实施例5及6的对比,可知壳的非离子性基团为作为1价的非离子性基团的基团(W)时(使用D-116N的实施例5)中,与壳的非离子性基团为作为2价的非离子性基团的聚乙二醇基时(使用D-4000的实施例6)相比,水分散物的分散稳定性更优异。
并且,通过实施例1及5的对比,可知核包含2官能以下的聚合性化合物(SR833S)及3官能以上的聚合性化合物(SR399E)时(实施例5),与核仅包含2官能以下的聚合性化合物(SR833S)时相比,固化膜的铅笔硬度更优异。
并且,通过实施例5及25的对比,可知核包含2官能以下的聚合性化合物(SR833S)及3官能以上的聚合性化合物(SR399E)时(实施例5),与核仅包含3官能以上的聚合性化合物(SR399E)时(实施例25)相比,固化膜向基材的密合性更优异。
并且,通过实施例14~18与实施例19~24的对比,可知壳的三维交联结构包含聚合引发基团时(实施例19~24)与壳的三维交联结构不包含聚合引发基团时(实施例14~18)相比,固化膜的迁移抑制的效果优异。
(实施例101~107)
<着色油墨的制作>
使用实施例1及5各自的微胶囊的水分散物,制作着色油墨作为喷墨用油墨。
详细而言,混合表7所示的各成分而制作了着色油墨。
所制作的着色油墨也是本实施方式的微胶囊的水分散物的一方式,在此,通过称作“着色油墨”,与在上述各实施例中制作的微胶囊的水分散物进行区别。
对所制作的着色油墨,进行了与对上述无色油墨进行的密合性、喷出性及保存稳定性的各评价相同的评价。将结果示于表7。
-表7的说明-
·Cab-o-jet 450C cyan pigment……Cabot Corporation制造的阴离子性自分散青色颜料分散物(固体成分浓度:15质量%、溶剂:水)
·Pro-jetCyan APD1000……FUJIFILM Imaging Colorants,Inc.制造的青色颜料分散物(固体成分浓度:14质量%、溶剂:水)
·Capstone FS-3100……Dupont公司的氟类表面活性剂(非离子性表面活性剂)(固体成分浓度:100质量%)
·Capstone FS-31……Dupont公司的氟类系表面活性剂(非离子性表面活性剂)(固体成分浓度:25质量%、溶剂:水)
·Alkanol XC……Dupont公司的阴离子性表面活性剂(固体成分浓度:100质量%)
·LAVELIN FP……DKS Co.Ltd.制造的阴离子性表面活性剂(固体成分浓度:100质量%)
·TegoTwin4000……Evonik Japan Co.,Ltd.制造的硅氧烷类添加剂(固体成分浓度:100质量%)
如表7所示,实施例101~107中,密合性、喷出性及保存稳定性的各评价结果均优异。
其中,阴离子性表面活性剂的含量为1质量%以下的实施例101、102及104~106中,保存稳定性尤其优异。
2016年2月5日申请的日本专利申请2016-021359号公开的所有内容通过参考编入本说明书中。
关于本说明书中记载的所有文献、专利申请及技术标准,通过参考而编入各个文献、专利申请及技术标准时与具体且个别记载时相同程度地编入到本说明书中。

Claims (15)

1.一种水分散物,其含有微胶囊和水,
所述微胶囊包含具有三维交联结构的壳以及核,该三维交联结构包含选自氨基甲酸酯键及脲键中的至少1种键和作为亲水性基团的阴离子性基团及非离子性基团,所述微胶囊满足以下条件中的至少1项:所述壳具有光聚合引发基团、及所述核包含光聚合引发剂,且满足以下条件中的至少1项:所述壳具有聚合性基团、及所述核包含聚合性化合物。
2.根据权利要求1所述的水分散物,其中,
所述非离子性基团为下述式(W)所表示的基团(W),
式(W)中,
RW1表示碳原子数为1~6的可以分支的亚烷基,RW2表示碳原子数为1~6的可以分支的烷基,nw表示2~200的整数,*表示键合位置。
3.根据权利要求1或2所述的水分散物,其中,
所述三维交联结构包含下述式(X1)~(X4)所表示的结构中的至少1个,
式(X1)中,RX1表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,*表示键合位置;
式(X2)中,RX2表示碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,n表示1~5的整数,m表示0~4的整数,m及n的合计为1~5的整数,*表示键合位置;
式(X3)中,RX3表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基,A表示阴离子性基团,L表示2价的连接基团,*表示键合位置;
式(X4)中,A表示阴离子性基团,L表示2价的连接基团,*表示键合位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水分散物,其中,
所述阴离子性基团为羧基及羧基的盐中的至少1个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的水分散物,其中,
所述非离子性基团相对于所述微胶囊的总固体成分的量为1质量%~20质量%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的水分散物,其中,
每1g所述微胶囊的总固体成分中的所述阴离子性基团的量为0.2mmol/g~1.5mmol/g。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的水分散物,其中,
将所述非离子性基团相对于所述微胶囊的总固体成分的量设为N质量%,将每1g所述微胶囊的总固体成分中的所述阴离子性基团的量设为Ammol/g时,所述A相对于所述N之比为0.02~0.15。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的水分散物,其中,
所述核包含所述光聚合引发剂,所述光聚合引发剂为选自由羰基化合物及酰基氧化膦化合物构成的组中的至少1种化合物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的水分散物,其中,
所述壳具有所述光聚合引发基团,所述光聚合引发基团为从具有至少1个活性氢基的光聚合引发剂的所述至少1个活性氢基中去除至少1个氢原子而得的残基。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的水分散物,其中,
所述核包含2官能以下的聚合性化合物及3官能以上的聚合性化合物。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的水分散物,其中,
阴离子性表面活性剂的含量相对于水分散物的总量为1质量%以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的水分散物,其中,
所述微胶囊的总固体成分量相对于水分散物的总固体成分为50质量%以上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的水分散物,
其中,所述水分散物用作喷墨用油墨。
14.一种水分散物的制造方法,其制造权利要求1至13中任一项所述的水分散物,该水分散物的制造方法具有微胶囊形成工序,
所述微胶囊形成工序将包含有机溶剂、3官能以上的异氰酸酯化合物、导入有所述光聚合引发基团的异氰酸酯化合物及所述光聚合引发剂中的至少1个、导入有所述聚合性基团的异氰酸酯化合物及所述聚合性化合物中的至少1个的油相成分、以及包含水的水相成分混合并乳化,由此形成所述微胶囊,
该水分散物的制造方法满足以下条件中的至少1项:所述油相成分包含导入有所述非离子性基团的异氰酸酯化合物、以及所述油相成分及所述水相成分中的至少1个包含具有所述非离子性基团和活性氢基的化合物,
并满足以下条件中的至少1项:所述油相成分包含导入有所述阴离子性基团的异氰酸酯化合物、以及所述油相成分及所述水相成分中的至少1个包含具有所述阴离子性基团和活性氢基的化合物。
15.一种图像形成方法,其具有:
赋予工序,将权利要求1至13中任一项所述的水分散物赋予至记录介质上;及
照射工序,向赋予至记录介质上的所述水分散物照射活性能量射线。
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