專利名稱：電荷控制劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及由萘酚衍生物組成的電荷控制劑。本發明也涉及含有所述電荷控制劑的電子照相調色劑。
背景技術：
用于電子照相系統如復印機的顯影劑，包括含載體與調色劑的雙組分顯影劑，和不含載體的單組分顯影劑。通常用于這兩種類型顯影劑的調色劑由粘結劑樹脂微粒組成，在粘結劑樹脂中分散有著色劑，如顏料和染料。
調色劑的一個重要的性質是摩擦荷電能力，即，需要調色劑具有的性能包括，它們在與載體或電荷供給裝置接觸時能夠產生適當量的正或負靜電荷，并且電荷量在連續使用或在不利的環境中穩定。調色劑的主要組分，粘結劑樹脂，可以是能夠通過摩擦帶電的，但是所產生靜電荷的量卻是不充分的，因此，可能會發生影像霧化，導致得到的影像不清晰。為了進一步賦予摩擦帶電性能，一般來說，調色劑中要加入電荷控制劑，以便能適當地控制靜電荷。
通常已知的并用于電子照相調色劑的電荷控制劑包括可帶正電的試劑如苯胺黑染料和季銨鹽，和可帶負電的試劑如含金屬的單偶氮染料，金屬-水楊酸復合物以及銅酞菁染料。
發明內容
本發明要解決的問題這些已知的電荷控制劑，特別是可帶負電的電荷控制劑，包括顏料或染料作為它們的主要組分，并且可能是強著色劑，因此，盡管有優異的荷電能力，但它們不適合用于彩色調色劑。
另外，金屬復合物電荷控制劑在樹脂中的分散性差，與樹脂的相容性也差，可能會導致得到的調色劑帶電不均勻。另外，這一試劑可能很容易會從調色劑顆粒中脫離出來，粘污在顯影管或載體上，或者在連續復印時降低荷電能力。所述問題可能會導致形成的影像密度降低。
此外，含金屬化合物如金屬復合物的復合結構制造成本高。類似于鉻的金屬可能會對人體和環境造成不利影響。因此，需要開發出不含金屬的電荷控制劑。
為了解決上述問題，本發明的一個目的在于提供新型的電荷控制劑，它們在粘結劑樹脂中具有優異的分散能力，與粘結劑樹脂具有良好的相容性，適合于制備彩色調色劑，并且對人體以及環境安全。
本發明的另一個目的在于提供電子照相調色劑，其顆粒可以在短時間內均勻帶電，且其摩擦荷電性能隨著時間的推移穩定。所述調色劑可以形成高質量的影像，影像密度高，不易霧化。
上述問題的解決方法本發明人使用2-羥基萘-3，6-二羧酸為起始化合物成功地合成了新型的萘酚衍生物，并研究了其物理性能，發現該衍生物具有優異的荷負電性能，可以作為電荷控制劑用于電子照相調色劑中。
因此，本發明提供一種電荷控制劑，其由下式(I)所示的化合物或其鹽組成 其中，Y選自酯化的羧基和基團-(CONH)n-X(其中，X選自任選支化和任選取代的可以具有不飽和鍵的烴基，任選取代的芳基和具有共軛雙鍵的雜環基，n是整數1或2)；R選自氫原子，堿金屬，任選支化、任選取代的C1-C6烷基和酰基，以及苯基烷基；Q選自任選支化的C1-C6烷基和烷氧基，鹵素原子，硝基，亞硝基，氨基和磺基；和m是0-3的整數。
在上式中，酯化的羧基Y可以包括C1-C6烷氧基羰基，如甲氧基羰基，乙氧基羰基，丙氧基羰基，異丙氧基羰基，丁氧基羰基，戊氧基羰基，和己氧基羰基；苯氧基羰基和苯甲酰甲氧基羰基。在該基團具有芳基片斷時，所述片斷可以具有取代基。
基團X可以是任選支化和任選取代的可以具有不飽和鍵的烴基，優選C1-C20烷基，如甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，癸基，十二烷基，月桂基和硬脂基；C2-C6烯基，如乙烯基，烯丙基，丙烯基，丁烯基，戊烯基和己烯基；任選取代的芳基，如苯基，萘基，蒽基，蒽醌基或芘基；以及任選取代的具有共軛雙鍵的雜環基，如苯并咪唑酮基，咔唑基，吡啶基，噻唑基，苯并噻唑基，咪唑基，indryl，噻吩基，吩噻嗪基，吖啶基和喹啉基。
其中基團被任選取代的各個定義中的取代基實例可以包括鹵素原子，鹵代低級烷基，硝基，低級烷基，低級烷氧基如甲氧基，氰基，苯基，萘基，苯氧基，呋喃基，氨基，三嗪氨基，嘧啶氨基，噠嗪氨基，吡啶氨基，苯甲酰氨基，磺基，羥基，酯化的羧基如烷氧基羰基和苯氧基羰基，酰胺化的羧基如苯氨基羰基，烷氨基磺酰基，以及可以具有芳基的C2-C6烯基。
當取代基包含芳環時，該化合物在所速芳環上還可以具有一個或多個取代基，如鹵素原子，低級烷基，低級烷氧基，苯基和氰基。
本發明說明書中，“低級”表示具有1-6個碳原子的基團。
“芳基”表示6元單環芳基或者由高達4個芳環組成的稠環基。
“具有共軛雙鍵的雜環基”表示含有至少一個選自N、S和O的雜原子并含有共軛雙鍵的5-或6-元單環基團或稠環基團。當它表示稠環基時，所述基團可以具有高達6個環。
在本發明中，式(1)所示萘衍生物的萘核可以任選具有取代基Q。該Q可以選自任選支化的C1-C6烷基和烷氧基，鹵素原子，硝基，亞硝基，氨基和磺基。
表示取代基數目的m通常為0，也可以高達3。
R選自氫原子，堿金屬，任選支化和任選取代的C1-C6烷基和酰基，以及苯基烷基。R上的取代基的實例可以包括鹵素原子，低級烷基，低級烷氧基，氨基，氰基，硝基，和亞硝基。
根據本發明，式(I)所示萘酚衍生物的鹽沒有特別的限定，可以優選為堿金屬鹽，如鈉或鉀鹽。
通過在下述條件下用放電量測定法來測定本發明萘酚衍生物的荷電量。該衍生物帶負電，其荷電量的絕對值等于或高于10.0μC/g，優選50.0μC/g。
根據本發明，優選其中Y為-(CONH)n-X，n為1，X為C8-C18烷基的式(I)萘酚衍生物。其中，特別優選以下所示的化合物。
上述萘酚衍生物可以用以下方法制備。
首先，由WO98/17621或日本專利申請公開平10-519205所述的方法，即，通過使2-萘酚化鈉與二氧化碳反應，將反應產物酸化，然后任選對產物進行純化，從而得到2-羥基萘-3，6-二羧酸之后，使得到的2-羥基萘-3，6-二羧酸與碘甲烷在諸如N，N-二甲基甲酰胺的溶劑中反應，生成2-羥基萘-3，6-二羰酸的3-甲基酯。
這樣得到的酯與亞硫酰氯等在溶劑如二甲苯、環丁砜或四氫呋喃中反應，生成相應的酰氯，然后使酰氯與預定的烷基胺反應，得到2-羥基萘-3，6-二羧酸的3-甲基酯，6-烷基酰胺。
之后，使所得產物與堿如氫氧化鈉在醇水溶液中反應，之后用鹽酸中和反應物，過濾收集沉淀，洗滌并干燥，得到所需的2-羥基萘-3，6-二羧酸的6-烷基酰胺。
以下闡明含有本發明電荷控制劑的電子照相調色劑。本發明的電荷控制劑可以優選用于制造單組分顯影劑或雙組分顯影劑。一般說來，用于電子照相的調色劑是通過將添加劑如著色劑與電荷控制劑分散在粘結劑樹脂中制備的。本發明的調色劑可以通過與通用調色劑類似的方式，使用上述萘酚衍生物作為電荷控制劑來制造。
粘結劑樹脂的實例可以包括聚苯乙烯，丙烯酸聚合物，苯乙烯-丙烯酸共聚物，苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物，苯乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-馬來酸共聚物，聚烯烴，聚酯，環氧樹脂，聚氨酯和聚乙烯醇縮丁醛。這些樹脂可以單獨使用，或者兩種或兩種以上結合使用。
著色劑的實例可以包括碳黑，燈黑，鐵黑，鈷藍，苯胺黑染料，苯胺藍，酞菁藍，酞菁綠，漢薩黃，鉻黃，玫瑰紅，三芳基甲烷染料和單偶氮及雙偶氮染料或顏料。著色劑可以根據成品調色劑所需的顏色進行選擇。
每100重量份粘結劑樹脂，所用的著色劑的量可以是1-20重量份，優選2-10重量份。
本發明的調色劑包括式(I)的萘酚衍生物作為電荷控制劑。每100重量份粘結劑樹脂所用萘酚衍生物的量可以是0.1-10，優選0.1-5重量份。在用量低于0.1重量份的情況下，該衍生物將不能賦予足夠的電荷控制效果，而當用量高于10重量份時，所得調色劑的質量可能會變差。
本發明的電子照相調色劑可以包括另一種已知的電荷控制劑，如含金屬的單偶氮染料、金屬-水楊酸復合物和銅酞菁染料，與式(I)萘酚衍生物的組合。
除了上述之外，本發明的調色劑可以包括另外的添加劑，如低分子量烯烴聚合物和二氧化硅微粒，用來改進調色劑的固色或流動性能。本發明的調色劑可以進一步包括用于通用電子照相調色劑中的任何添加劑，除非其與本發明的目的相悖。
調色劑的粒徑沒有特別的限定，優選等于或低于20微米，更優選等于或低于10微米。
本發明的電子照相調色劑可以用任何已知的方法制造。例如但不限于可以使用如下方法，將上述成分通過干混機、Henschel混合器、球磨機等均勻混合；將所得混合物熔融并通過捏合機如Banbury混合器、加熱輥、或者單或雙軸擠出捏合機捏合；把均勻捏合的物質冷卻并粉碎；和如果需要的話，分級，然后加入外用添加劑，得到調色劑。或者，在制造時可以使用任何已知的方法，如聚合法、微膠囊聚合法以及噴霧干燥法。
本發明的電荷控制劑與樹脂具有優良的相容性，因此，該試劑可以與其他成分一起混合到粘結劑樹脂中，得到均一穩定的可荷電調色劑。本發明的電荷控制劑可以通過已知的使用機械沖擊的方法固定或嵌入到含粘結劑樹脂和著色劑的微粒表面上或與該表面相鄰的區域中。
優于先有技術的有益效果本發明的電荷控制劑顯示出高的荷電能力和與樹脂優異的相容性，它可以均勻地分散到樹脂中。該電荷控制劑是白色到淺色的，不會影響著色劑的顏色。
本發明的萘酚衍生物可以通過低成本的簡單方法制造。該衍生物將不會對人體和環境造成不利影響。因此，此性能適合用于電子照相調色劑的電荷控制劑，特別是用于可帶負電的電子照相調色劑。
含有本發明電荷控制劑的本發明的電子照相調色劑可以在短時間內均勻帶電，并且摩擦荷電性能隨著時間的推移穩定。因此，通過使用本發明的調色劑，可以得到影像密度高、不會霧化的高質量影像。另外，可有效避免電荷控制劑粘污在顯影管和載體上，因此，在連續復印時調色劑可以穩定地提供高密度影像。此外，本發明的電荷控制劑對調色劑提供的顏色影響最小，因此，可用于制造彩色調色劑。
附圖簡述
圖1是實施例1得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
圖2是實施例2得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
圖3是實施例3得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
圖4是實施例4得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
圖5是實施例5得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
圖6是實施例6得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
圖7是實施例7得到的萘酚衍生物的紅外吸收譜(KBr)。
實施例參考以下實施例對本發明進行進一步的描述。以下實施例目的僅在于闡明本發明，不構成對本發明范圍的限定。
實施例12-羥基-3-羥基羰基-6-正辛基氨基羰基萘 將17.3克2-羥基-6-羥基羰基-3-甲氧基羰基萘分散在170克四氫呋喃中，向其中加入N，N-二甲基甲酰胺，然后加入12.5克亞硫酰氯并使混合物在50℃反應2小時。之后，將殘余的亞硫酰氯與溶劑一起蒸出。將處于170克四氫呋喃中的18.4克N-辛胺加入到反應中，并回流反應約15小時。反應后，蒸出溶劑，然后向反應中加入150克甲醇，形成分散液。過濾收集沉淀，用甲醇和水充分洗滌。把這樣得到的15.2克2-羥基-3-甲氧基羰基-6-正辛基氨基羰基萘分散在152克甲醇中，向其中加入5.1克處于100克水中的氫氧化鈉。將反應物在70℃反應2小時，用碳處理，用鹽酸將pH值調節到2-3。過濾收集沉淀，用水充分洗滌并干燥，得到產物14.1克，白色粉末(分解點304℃)。該化合物的紅外吸收譜(KBr)示于圖1。
使用200目(75微米)的金屬網，通過放電粉末靜電荷試驗儀(#TB200，Toshiba chemical Corp，Tokyo，Japan)測定由此得到的2-羥基-3-甲氧基羰基-6-正辛基氨基羰基萘的摩擦帶電性能，條件如下所示。對所述化合物得到的摩擦電荷為-51.9μC/g。
測定條件溫度20℃相對濕度20％鼓氣N2，1.0Kg/cm2放電時間60秒使用鐵酸鹽載體。
實施例2-7以與實施例1相同的方式制備萘酚衍生物，不同之處是使用表1所列的胺或醇代替正辛胺。測定萘酚衍生物的摩擦電荷與分解點。結果示于表1。各個化合物的紅外吸收譜(KBr)示于圖2-7。
表1 配方實施例以下表明調色劑配方實施例。在以下組成中，“份”指的是“重量份”。以下所示的配方實例目的在于闡明本發明而不是以任何方式對本發明的范圍進行限定。
黑色調色劑將100份苯乙烯-丙烯酸樹脂，6份碳黑，和2份實施例1的化合物用球磨機均勻混合，然后，將混合物熔融，并用分散捏合機捏合。捏合后的混合物用振動磨大致粉碎，并用氣流粉碎機進一步粉化，得到黑色調色劑。
彩色調色劑(青色)可以以類似于黑色調色劑的方式制備彩色調色劑(青色)，不同之處是使用聚酯樹脂代替苯乙烯-丙烯酸樹脂，用酞菁藍代替碳黑。
彩色調色劑(黃色)可以以類似于黑色調色劑的方式制備彩色調色劑(黃色)，不同之處是使用聚酯樹脂代替苯乙烯-丙烯酸樹脂，用漢薩黃代替碳黑。
彩色調色劑(洋紅色)可以以類似于黑色調色劑的方式制備彩色調色劑(洋紅色)，不同之處是使用聚酯樹脂代替苯乙烯-丙烯酸樹脂，用玫瑰紅代替碳黑。
工業實用性本發明提供用于電子照相調色劑的電荷控制劑以及用于電子照相的新型萘酚衍生物。
權利要求
1.一種電荷控制劑，其由下式(I)所示的化合物或其鹽組成 其中，Y選自酯化的羧基和基團-(CONH)n-X(其中，X選自任選支化和任選取代的可以具有不飽和鍵的烴基，任選取代的芳基和具有共軛雙鍵的雜環基，n是整數1或2)；R選自氫原子，堿金屬，任選支化、任選取代的C1-C6烷基和酰基，以及苯基烷基；Q選自任選支化的C1-C6烷基和烷氧基，鹵素原子，硝基，亞硝基，氨基和磺基；和m是0-3的整數。
2.權利要求1的電荷控制劑，其中Y是-(CONH)n-X，其中n是1，X是C8-C18烷基。
3.權利要求1的電荷控制劑，其中該試劑帶負電荷，其絕對電荷量不低于+10.0μC/g。
4.一種電子照相調色劑，其至少包括粘結劑樹脂，著色劑和由式(I)所示的萘酚衍生物或其鹽組成的電荷控制劑。
全文摘要
本發明提供一種安全的電荷控制劑，其具有優良的帶負電性，且在粘結劑樹脂中具有優異的分散能力，與粘結劑樹脂具有良好的相容性，甚至可用于制備彩色調色劑。特別是，提供由下式(I)所示的萘酚衍生物或其鹽組成的電荷控制劑，和含有該試劑的電子照相調色劑。
文檔編號C07C235/84GK1650237SQ03809439
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月18日 優先權日2002年4月26日
發明者上野隆三, 北山雅也, 南憲次, 若森浩之, 米谷宣宏 申請人:株式會社上野制藥應用研究所