Композиции с высоким удельным сопротивлением

Композиции с высоким удельным сопротивлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к черным матрицам, получаемым из композиции для формирования отверждаемого покрытия. Настоящее изобретение относится также к композиции для формирования отверждаемого покрытия, к отверждаемым покрытиям, получаемым из композиции для формирования отверждаемого покрытия, и к покрытиям, получаемым путем отверждения способных к отверждению покрытий. Кроме того, настоящее изобретение относится к способам получения отверждаемых покрытий, обладающих заданными электрическими характеристиками.

2. Описание предшествующего уровня техники

Черная матрица - это общее название веществ, которые применяют в цветных дисплеях для улучшения контраста изображения за счет разделения отдельных цветных пикселей. В жидкокристаллических дисплеях (ЖКД) черная матрица представляет собой тонкую пленку, которая обладает высокой светоэкранирующей способностью и которая формируется между тремя цветовыми элементами цветного фильтра. В ЖКД, где применяют тонкопленочные транзисторы (TFT), черная матрица предотвращает также образование фотоиндуцированных токов за счет света, отраженного в TFT.

Слой черной матрицы в жидкокристаллических дисплеях формируют путем газофазного осаждения Cr/CrO. Несмотря на то что пленки на основе хрома обладают превосходной светоэкранирующей способностью, способ осаждения металлов из газовой фазы является дорогостоящим. Кроме того, применение и утилизация хрома подпадает под действие все более строгих ограничений, касающихся охраны окружающей среды. Пленки хрома обладают также низким удельным сопротивлением, что ограничивает разработку электрической схемы ЖКД лишь отдельными вариантами из ряда возможных конфигураций.

В полимерных композициях для приготовления черных матриц, обладающих большим удельным сопротивлением, применяют пигменты черного цвета, такие как сажа. Однако типичные системы не в состоянии обеспечить требуемый совокупный баланс свойств. Например, несмотря на то что черная матрица, содержащая пигмент на основе сажи, способна обеспечить требуемые светоэкранирующие свойства (т.е. оптическую плотность (ОП) больше 3 при толщине пленки 1 мкм), пленки, как правило, обладают лишь умеренными значениями удельного сопротивления. Напротив, если получают пленки с высоким удельным сопротивлением, то значения ОП, как правило, оказываются низкими.

Для применения в черных матрицах для цветных фильтров раскрыто также применение модифицированных пигментов, содержащих присоединенные органические группы. Например, в патентной публикации США № 2003-0129529 А1 частично раскрыта черная матрица, полученная с применением модифицированного пигмента, который представляет собой пигмент, содержащий, по меньшей мере, одну присоединенную полимерную группу, при этом полимерная группа включает, по меньшей мере, одну фотополимеризующуюся группу и, по меньшей мере, одну ионную или способную к ионизации группу. Кроме того, в патентной публикации США № 2002-0020318 А1 частично раскрыта черная матрица, полученная с применением модифицированного пигмента, который представляет собой пигмент, содержащий, по меньшей мере, одну присоединенную органическую ионную группу и, по меньшей мере, один амфифильный противоион. Кроме того, в патентной публикации США № 2002-0011185 А1 частично раскрыто применение модифицированного пигмента, который представляет собой пигмент, содержащий, по меньшей мере, одну присоединенную алкиленовую или алкильную группу, содержащую 50-200 атомов углерода. Несмотря на то что указанные вещества позволяют получить черные матрицы и дисперсии с хорошими техническими характеристиками в целом, сохраняется необходимость в черных матрицах с улучшенными свойствами, в частности лучшим удельным сопротивлением и оптической плотностью.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к черной матрице, содержащей, по меньшей мере, один модифицированный пигмент, который представляет собой пигмент, содержащий, по меньшей мере, одну присоединенную к нему органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI, где Х, который непосредственно присоединен к пигменту, означает ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу, I означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну ионную или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу, а NI означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну неионную группу. Черную матрицу предпочтительно формируют путем нанесения композиции отверждаемого покрытия на субстрат с целью формирования отверждаемого покрытия, отверждения способного к отверждению покрытия с образованием покрытия в виде изображения, проявления и сушки покрытия. Композиция для формирования отверждаемого покрытия содержит связующее и модифицированный пигмент.

Настоящее изобретение относится также к композиции для формирования отверждаемого покрытия, которая содержит связующее, способный к отверждению полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент, где модифицированный пигмент представляет собой пигмент, который включает, по меньшей мере, одну присоединенную к нему органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI, где Х, который непосредственно присоединен к пигменту, означает ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу, I означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну ионную или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу, а NI означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну неионную группу. Модифицированный пигмент присутствует в таком количестве, что когда композицию для формирования отверждаемого покрытия наносят на субстрат с целью формирования отверждаемого покрытия и отверждают с образованием покрытия, то указанное покрытие содержит приблизительно 30 масс.% или более модифицированного пигмента по отношению к общей массе покрытия.

Настоящее изобретение относится также к отверждаемому покрытию, которое содержит способный к отверждению полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент, где модифицированный пигмент представляет собой пигмент, который включает, по меньшей мере, одну присоединенную к нему органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI, где Х, который непосредственно присоединен к пигменту, означает ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу, I означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну ионную или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу, а NI означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну неионную группу. Модифицированный пигмент присутствует в таком количестве, что после того как отверждаемое покрытие отверждают с образованием покрытия, указанное покрытие содержит приблизительно 30 масс.% или более модифицированного пигмента по отношению к общей массе покрытия.

Настоящее изобретение относится также к черной матрице, которую формируют путем нанесения композиции отверждаемого покрытия на субстрат с образованием отверждаемого покрытия, отверждения способного к отверждению покрытия с образованием покрытия в виде изображения и проявления и сушки покрытия. Композиция для формирования отверждаемого покрытия содержит связующее и модифицированный пигмент, где модифицированный пигмент представляет собой продукт взаимодействия такого пигмента, как сажа, и персульфатного реагента. Настоящее изобретение относится также к композиции для формирования отверждаемого покрытия, которая содержит способный к отверждению полимер и указанный модифицированный пигмент, где модифицированный пигмент присутствует в таком количестве, что когда композицию для формирования отверждаемого покрытия наносят на субстрат с целью формирования отверждаемого покрытия и отверждают с образованием покрытия, указанное покрытие содержит приблизительно 30 масс.% или более модифицированного пигмента по отношению к общей массе покрытия. Настоящее изобретение относится также к отверждаемому покрытию, которое содержит способный к отверждению полимер и указанный модифицированный пигмент, где модифицированный пигмент присутствует в таком количестве, что после того как отверждаемое покрытие отверждают с образованием покрытия, указанное покрытие содержит приблизительно 30 масс.% или более модифицированного пигмента по отношению к общей массе покрытия.

Настоящее изобретение относится также к покрытию, которое содержит полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения модифицированный пигмент в покрытии представляет собой пигмент, который содержит, по меньшей мере, одну присоединенную к нему органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI, где Х, который непосредственно присоединен к пигменту, означает ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу, I означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну ионную или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу, а NI означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну неионную группу. В другом варианте осуществления настоящего изобретения покрытие содержит полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент и имеет объемное удельное сопротивление 10¹² Ом·см или более и оптическую плотность 3 или более при толщине 1 мкм. В третьем варианте осуществления настоящего изобретения покрытие содержит полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент и имеет объемное удельное сопротивление в диапазоне от 10⁶ до 10⁸ Ом·см и оптическую плотность 4 или более при толщине 1 мкм. В четвертом варианте осуществления настоящего изобретения покрытие содержит полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент, где модифицированный пигмент представляет собой продукт взаимодействия такого пигмента, как сажа, и персульфатного реагента. Для каждого из указанных вариантов осуществления настоящего изобретения покрытие содержит приблизительно 30 масс.% или более модифицированного пигмента по отношению к общей массе покрытия.

Настоящее изобретение относится также к способу контролирования удельного сопротивления покрытия, содержащего полимер и пигмент. Способ включает стадию приготовления композиции для формирования отверждаемого покрытия, которая содержит связующее, способный к отверждению полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент. Модифицированный пигмент представляет собой пигмент, который включает, по меньшей мере, одну присоединенную к нему органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI, где Х, который непосредственно присоединен к пигменту, означает ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу, I означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну ионную или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу, а NI означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну неионную группу. Композицию для формирования отверждаемого покрытия можно затем нанести на субстрат с целью формирования отверждаемого покрытия и отвердить с получением покрытия.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к покрытию, имеющему заранее заданное удельное сопротивление для заранее определенного уровня наполнения пигмента, которое включает полимер и модифицированный пигмент. Модифицированный пигмент представляет собой пигмент, который включает, по меньшей мере, одну присоединенную к нему органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI, где Х, который непосредственно присоединен к пигменту, означает ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу, I означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну ионную или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу, а NI означает неполимерную группу, содержащую, по меньшей мере, одну неионную группу. Покрытие, содержащее полимер и указанный пигмент, имеет удельное сопротивление при заранее определенном уровне наполнения пигмента, которое меньше удельного сопротивления покрытия, содержащего полимер и модифицированный пигмент при указанном заранее определенном уровне наполнения пигмента.

Следует понимать, что как приведенное выше общее описание настоящего изобретения, так и приведенное ниже подробное описание настоящего изобретения даны лишь для примера и для пояснения и предназначены для дополнительного разъяснения настоящего изобретения, которое определяется формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой график, на котором показано поверхностное удельное сопротивление и то, как химический состав поверхности может быть использован для контролирования удельного сопротивления.

На фиг.2, фиг.3 и фиг.4 приведены графики, на которых показана зависимость поверхностного удельного сопротивления покрытий в зависимости от различных параметров модифицированных пигментов. Различные органические группы представлены на фиг.3. Фиг.2 и фиг.3 показывают влияние степени обработки, а фиг.4 показывает влияние уровня присоединения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композициям для формирования отверждаемого покрытия, к отверждаемым покрытиям и к покрытиям, содержащим модифицированные пигменты, а также к черным матрицам, которые могут быть из них получены.

Настоящее изобретение относится к композиции для формирования отверждаемого покрытия, которое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения может применяться для получения черной матрицы по настоящему изобретению, которая более подробно описана ниже. Композиция для формирования отверждаемого покрытия содержит связующее, способный к отверждению полимер и, по меньшей мере, один модифицированный пигмент. Связующее может быть как на водной основе, так и на неводной основе. Хотя могут применяться связующие как на водной основе, так и на неводной основе, предпочтительно жидкое связующее представляет собой связующее на неводной основе. Примеры включают такие связующие на неводной основе, которые представляют собой бутилацетат, этилцеллозольв, ацетат этилцеллозольва, бутилцеллозольв, ацетат бутилцеллозольва, этилкарбитол, ацетат этилкарбитола, диэтиленгликоль, циклогексанон, простой монометиловый эфир пропиленгликоля, ацетат простого монометилового эфира пропиленгликоля, сложные эфиры молочной кислоты, диметилформамид, метилэтилкетон, диметилацетамид и их смеси. Могут быть добавлены водные растворители, включая, например, воду и водорастворимые спирты.

Способным к отверждению полимером может быть любой известный из области техники полимер. Например, полимером может быть смола на основе эпоксида бисфенола-А или эпоксидная новолачная смола. Полимер может быть также акриловым полимером, полиимидным полимером, уретановым полимером, сложным полиэфирным полимером или желатином. Полимер представляет собой такой полимер, который может быть отвержден известными различными способами, включая, например, термическое отверждение или отверждение под действием такого любого источника излучения, как, например, инфракрасное или ультрафиолетовое облучение. В таком случае композиция для формирования отверждаемого покрытия может быть фоточувствительной (т.е. может быть отверждена под действием излучения) или термочувствительной (т.е. может быть отверждена таким путем изменения температуры, как нагревание). В том случае, когда полимер способен отверждаться под действием излучения, композиция для формирования отверждаемого покрытия может дополнительно содержать фотоинициатор, который генерирует радикал при поглощении света соответствующим пигментом.

Модифицированный пигмент, который используют в композиции для формирования отверждаемого покрытия по настоящему изобретению, представляет собой пигмент, к которому присоединена, по меньшей мере, одна органическая группа. Пигмент может быть таким любым пигментом, который обычно применяют специалисты в данной области техники, как пигменты черного цвета и другие окрашенные пигменты, включая пигменты синего, черного, коричневого, голубого, зеленого, белого, фиолетового, пурпурного, красного, оранжевого и желтого цветов. Отдельные примеры пигментов черного цвета включают такие различные сажи (Pigment Black 7), как канальные газовые сажи, печные сажи и ламповые сажи, и они включают, например, сажи, поступающие на рынок под торговыми знаками Regal®, Black Pearls®, Elftex®, Monarch®, Mogul® и Vulcan®, которые производит компания Cabot Corporation (например, Black Pearls® 2000, Black Pearls® 1400, Black Pearls® 1300, Black Pearls® 1100, Black Pearls® 1000, Black Pearls® 900, Black Pearls® 880, Black Pearls® 800, Black Pearls® 700, Black Pearls® L, Elftex® 8, Monarch® 1400, Monarch® 1300, Monarch® 1100, Monarch® 1000, Monarch® 900, Monarch® 880, Monarch® 800, Monarch® 700, Mogul® L, Mogul® E, Regal® 250, Regal® 250R, Regal® 350, Regal® 350R, Regal® 330, Regal® 400, Vulcan® P, Vulcan® XC-72, Vulcan® XC-72R). Подходящие классы окрашенных пигментов включают, например, антрахиноны, фталоцианиновые синие, фталоцианиновые зеленые, диазокрасители, моноазокрасители, пирантроны, перилены, гетероциклические желтые, хинакридоны и (тио)индиго. Указанные пигменты являются коммерчески доступными в форме порошка или фильтр-прессного осадка из ряда источников, включая компании BASF Corporation, Engelhard Corporation и Sun Chemical Corporation. Примеры других подходящих окрашенных пигментов приводятся в Colour Index, 3^rd edition (The Society of Dyes and Colourists, 1982). Предпочтительно пигментом является соединение на основе углерода, такое как сажа. С целью получения устойчивых дисперсий указанные пигменты могут также применяться в комбинации с другими различными типами диспергаторов.

Пигменты могут также представлять собой многофазный заполнитель, включающий углеродную фазу и фазу кремнийсодержащих веществ, или многофазный заполнитель, включающий углеродную фазу и фазу металлсодержащих веществ. Многофазный заполнитель, включающий углеродную фазу и фазу кремнийсодержащих веществ, можно рассматривать так же, как и многофазный заполнитель на основе сажи, обработанной кремнийсодержащим веществом, а многофазный заполнитель, включающий углеродную фазу и фазу металлсодержащих веществ, можно рассматривать так же, как и многофазный заполнитель на основе сажи, обработанной металлсодержащим веществом, поскольку следует понимать, что в любом случае кремнийсодержащие вещества и/или металлсодержащие вещества представляют собой такую же фазу многофазного заполнителя, что и углеродная фаза. Многофазные заполнители не являются смесью дискретных многофазных заполнителей на основе сажи и дискретных многофазных заполнителей на основе кремния или металла и не являются покрытой кремнием сажей. Многофазные заполнители, которые могут применяться в качестве пигментов по настоящему изобретению, предпочтительно включают, по меньшей мере, одну кремнийсодержащую или металлсодержащую область, которая концентрируется вблизи поверхности заполнителя (но составляет часть заполнителя) и/или внутри заполнителя. Таким образом, заполнитель содержит, по меньшей мере, две фазы, одной из которых является углерод, а другая представляет собой кремнийсодержащие вещества, металлсодержащие вещества либо и те и другие вместе. Кремнийсодержащие вещества, которые могут быть частью заполнителя, не присоединены к заполнителю на основе сажи по типу кремнийсодержащих конденсирующих агентов, а в действительности представляют собой часть того же самого заполнителя, что и сажа.

Обработанные металлом сажи представляют собой заполнители, которые содержат, по меньшей мере, углеродную фазу и фазу металлсодержащих веществ. Металлсодержащие вещества включают соединения, которые содержат алюминий, цинк, магний, кальций, титан, ванадий, кобальт, никель, цирконий, олово, сурьму, хром, неодим, свинец, теллур, барий, цезий, железо, серебро, медь и молибден. Фаза металлсодержащих веществ может быть распределена, по меньшей мере, внутри части заполнителя и является неотъемлемой частью заполнителя. Обработанная металлом сажа может также содержать более одного типа фазы металлсодержащих веществ, или же обработанная металлом сажа может также содержать фазу кремнийсодержащих веществ и/или фазу борсодержащих веществ.

Подробности получения указанных многофазных заполнителей поясняются в следующих патентных публикациях США: №№ 08/446141, поданной 22 мая 1995 года; 08/446142, поданной 22 мая 1995 года; 08/528895, поданной 15 сентября 1995 года; 08/750017, поданной 22 ноября 1996 года, которая находится на стадии национальной фазы рассмотрения по заявке РСТ № WO 96/37547, поданной 21 мая 1996 года; 08/828785, поданной 27 марта 1997 года; 08/837493, поданной 18 апреля 1997 года; и 09/061871, поданной 17 апреля 1998 года. Все эти патентные публикации целиком включены в настоящее описание посредством ссылки.

Покрытый кремнием продукт на основе углерода может применяться также в виде частиц, подобных приведенным в патентной публикации РСТ № WO 96/37547, опубликованной 28 ноября 1996 года, которая целиком включена в настоящее описание посредством ссылки.

В зависимости от требуемых свойств пигмента пигмент может иметь величины ВЕТ площади поверхности в широком диапазоне значений, которые определяют по адсорбции азота. Например, пигмент может представлять собой сажу с такой площадью поверхности в диапазоне от приблизительно 10 до 600 м²/г, как от приблизительно 20 до 250 м²/г или от приблизительно 20 до 100 м²/г. Как известно специалистам из области техники, бόльшая площадь поверхности соответствует меньшему размеру основных частиц. Как известно из области техники, размеры основных частиц пигмента могут иметь широкий диапазон значений. Например, размер основных частиц пигмента может составлять в диапазоне от приблизительно 5 нм до приблизительно 100 нм, в том числе в диапазоне от приблизительно 10 нм до приблизительно 80 нм и от приблизительно 15 нм до приблизительно 50 нм. Например, если окрашенный пигмент с бόльшей величиной площади поверхности не доступен для предполагаемого применения, то специалистам также должно быть понятно, что в случае необходимости пигмент может быть подвергнут такому обычному измельчению или дроблению, как помол в шаровой или струйной мельнице, с тем, чтобы получить пигмент с меньшими размерами частиц.

Пигмент может также иметь широкий диапазон величин абсорбции дибутилфталата (ДБФ), которые являются характеристикой структуры или разветвления пигмента. Например, пигмент может представлять собой сажу со значением ДБФ, составляющим в диапазоне от приблизительно 25 до 70 мл/100 г, в том числе в диапазоне от приблизительно 30 до 50 мл/100 г и от приблизительно 30 до 40 мл/100 г. Кроме того, размер основных частиц пигмента может составлять такой широкий диапазон значений, как от приблизительно 10 до 100 нм, включая от приблизительно 15 до 60 нм. Предпочтительной является технология получения, позволяющая получить в основном сферическую структуру для пигментов. Могут также применяться пигменты с другими такими формами, как иглы и пластинки.

Модифицированный пигмент имеет, по меньшей мере, одну присоединенную органическую группу. В одном варианте осуществления настоящего изобретения органическая группа имеет формулу -X-I. В другом варианте осуществления настоящего изобретения органическая группа имеет формулу -X-NI. Модифицированный пигмент может также включать, по меньшей мере, одну органическую группу с формулой -X-I и, по меньшей мере, одну органическую группу с формулой -X-NI. Каждая из этих групп будет подробно рассмотрена ниже. Модифицированные пигменты могут быть получены по способам, известным специалистам, для присоединения органических групп к пигментам. Указанные способы позволяют добиться более надежного прикрепления групп к пигментам по сравнению с абсорбированными группами, в частности полимерами, поверхностно-активными веществами и т.п. Например, модифицированные пигменты могут быть получены по способам, описанным в патентах США №№ 5554739, 5707432, 5837045, 5851280, 5885335, 5895522, 5900029, 5922118 и 6042643 и в публикации РСТ № WO 99/23174, которые целиком включены в настоящее описание посредством ссылки. Указанные способы позволяют добиться более надежного прикрепления групп к пигментам по сравнению со способами диспергирования, в которых используются, например, полимеры и/или поверхностно-активные вещества.

Группа Х представляет собой ариленовую или гетероариленовую группу, алкиленовую группу, аралкиленовую группу или алкариленовую группу. Х непосредственно присоединен к пигменту и дополнительно замещен группой I или группой NI. Предпочтительно Х означает ариленовую или гетероариленовую группу, такую как фениленовая, нафтиленовая или бифениленовая группа. В том случае, когда Х означает алкиленовую группу, примеры включают, но этим не ограничиваясь, замещенные или незамещенные алкиленовые группы, которые могут быть разветвленными или неразветвленными. Например, алкиленовая группа может представлять собой С₁-С₁₂ группу, такую как метиленовая, этиленовая, пропиленовая или бутиленовая группа. Наиболее предпочтительно Х означает ариленовую группу.

Группа Х может быть дополнительно замещена такими другими группами, как одна или несколько алкильных групп или арильных групп. Кроме того, группа Х может быть замещена одной или несколькими функциональными группами. Примеры функциональных групп включают, однако этим не ограничиваясь, R, OR, COR, COOR, OCOR, карбоксилаты, атомы галогенов, CN, NR₂, SO₃H, сульфонаты, сульфаты, NR(COR), CONR₂, NO₂, PO₃H₂, фосфонаты, фосфаты, N=NR, SOR, NSO₂R, где R, который может быть одинаковым и различным, независимо означает атом водорода, C₁-C₂₀ углеводороды, разветвленные или неразветвленные, замещенные или незамещенные, насыщенные или ненасыщенные, в частности алкил, алкенил, алкинил, замещенный или незамещенный арил, замещенный или незамещенный гетероарил, замещенный или незамещенный алкарил или замещенный или незамещенный аралкил.

Группа I означает группу, которая включает, по меньшей мере, одну ионную группу или, по меньшей мере, одну способную к ионизации группу. Группа I может также включать смесь ионной группы и способной к ионизации группы. Ионная группа является либо анионной, либо катионной группой и связана с противоположно заряженным противоионом, в том числе с такими противоионами, как Na⁺, K⁺, Li⁺, NH₄ ⁺, NR'₄ ⁺, ацетат, NO₃ ^-, SO₄ ^-2, R'SO₃ ^-, R'OSO₃ ^-, OH^- и Cl^-, где R' означает атом водорода или такую органическую группу, как замещенная или незамещенная арильная и/или алкильная группа. Способная к ионизации группа представляет собой группу, которая в используемой среде может образовывать ионную группу. Способные образовывать анионы группы дают анионы, а способные образовывать катионы группы дают катионы. Ионные группы включают те, что приведены в патенте США № 5698016, который целиком включен в настоящее описание посредством ссылки.

Анионные группы представляют собой отрицательно заряженные ионные группы, которые могут быть генерированы из групп, содержащих такие способные к ионизации заместители, которые могут образовывать анионы (способные образовывать анионы группы), как кислотные заместители. Они могут быть также анионом в солях, образованных способным к ионизации заместителем. Отдельные примеры анионных групп включают -СОО^-, -SO₃ ^-, -OSO₃ ^-, -HPO₃ ^-, -OPO₃ ^-2 и -PO₃ ^-2. Анионная группа предпочтительно включает противоион, т.е. является солью такого одновалентного металла, как соль Na⁺, соль K⁺, соль Li⁺. Противоион может быть также такой аммонийной солью, как соль NH₄ ⁺. Отдельными примерами способных к ионизации групп являются -СООН, -SO₃H, -PO₃H₂, -R'SH, -R'OH и -SO₂NHCOR', где R' означает атом водорода или такую органическую группу, как замещенная или незамещенная арильная и/или алкильная группа.

Катионные группы представляют собой такие положительно заряженные ионные группы, которые могут быть генерированы из способных к ионизации заместителей, которые могут образовывать катионы (способные образовывать катионы группы), как протонированные амины. Например, алкил- или ариламины могут протонироваться в кислой среде с образованием аммониевых групп -NR'₂H⁺, где R' означает такую органическую группу, как замещенная или незамещенная арильная и/или алкильная группа. Катионные группы также могут быть положительно заряженными органическими ионными группами. Примеры включают четвертичные аммониевые группы (-NR'₃ ⁺) и четвертичные фосфониевые группы (-PR'₃ ⁺). Здесь R' означает атом водорода или такую органическую группу, как замещенная или незамещенная арильная и/или алкильная группа. Предпочтительно катионная группа представляет собой алкиламиновую группу, ее соль или алкиламмониевую группу.

Предпочтительно группа I представляет собой, по меньшей мере, одну группу карбоновой кислоты или ее соль, по меньшей мере, одну группу сульфоновой кислоты или ее соль, по меньшей мере, одну сульфатную группу, по меньшей мере, одну алкиламиновую группу или ее соль или, по меньшей мере, одну алкиламмониевую группу. Поскольку предпочтительно Х является ариленовой группой, то предпочтительные присоединенные органические группы, которые имеют формулу -X-I, включают, однако этим не ограничиваясь, группы арилкарбоновой кислоты, группы арилсульфоновой кислоты или их соли. Например, присоединенной органической группой может быть группа бензолкарбоновой кислоты, группа бензолдикарбоновой кислоты, группа бензолтрикарбоновой кислоты, группой бензолсульфоновой кислоты или их солью. Присоединенной органической группой может быть замещенная производная группа любой из указанных групп.

Группа NI означает группу, которая содержит, по меньшей мере, одну неионную группу, которая представляет собой группу, не несущую явный заряд. Примеры неионных групп включают, однако этим не ограничиваясь, алкильные группы (например, -R"), сложные эфиры карбоновых кислот (например, -COOR" или -OCOR"), амиды (например, -CONHR", -CONR"₂, -NHCOR" или -NR"COR"), алкиленоксиды, гликоли, спирты, простые эфиры (например, -OR"), кетоны (например, -COR"), атомы галогенов или нитрилы. В вышеуказанных формулах -R" означает разветвленную или неразветвленную алкильную или алкиленовую группу, содержащую 1-20 атомов углерода. Так, например, группа NI, присоединенная к Х, может быть сложным метильным или этильным эфиром карбоновой кислоты или может быть неполимерной группой, включающей указанный сложный эфир. Поскольку предпочтительно Х является ариленовой группой, то предпочтительные присоединенные органические группы, которые имеют формулу -X-NI, включают, однако этим не ограничиваясь, сложные эфиры арилкарбоновых кислот, амиды арилкарбоновых кислот или аралкильные группы, где сложноэфирные группы, амидные группы или алкильные группы содержат 1-20 атомов углерода. Например, присоединенная органическая группа может быть метильной или этильной сложноэфирной группой бензолкарбоновой кислоты, сложноэфирной группой бензолдикарбоновой кислоты или сложноэфирной группой бензолтрикарбоновой кислоты или же может быть метил- или этилбензольной группой.

Неожиданно было обнаружено, что модифицированные пигменты с присоединенными органическими группами, которые не содержат полимерные группы, могут применяться в композициях для формирования отверждаемого покрытия, в отверждаемых покрытиях и в покрытиях по настоящему изобретению. Таким образом, в настоящем изобретении группа I и группа NI представляют собой неполимерные группы, что означает, что несмотря на то что группа I содержит, по меньшей мере, одну ионную или способную к ионизации группу, а группа NI содержит, по меньшей мере, одну неионную группу, указанные группы не содержат группы, полученные полимеризацией индивидуальных мономерных единиц. Например, группа I является неполимерной группой, которая содержит, по меньшей мере, одну ионную или способную к ионизации группу, а группа NI является неполимерной группой, которая содержит, по меньшей мере, одну неионную группу. Было обнаружено, что указанные модифицированные пигменты обеспечивают ряд преимуществ перед модифицированными пигментами, содержащими полимерные группы, которые более подробно описаны ниже.

Количество присоединенных органических групп, имеющих формулу -X-I или -X-NI, можно варьировать с тем, чтобы получить требуемые рабочие характеристики. Это обеспечивает бόльшую гибкость в оптимизации рабочих характеристик. Общее количество присоединенных органических групп предпочтительно составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 10,0 мкмоль органических групп на квадратный метр поверхности пигмента, которую определяют методом адсорбции азота (по методу ВЕТ). Более предпочтительно количество присоединенных органических групп составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 5,0 мкмоль/м² и, наиболее предпочтительно составляет от приблизительно 0,01 до 3,0 мкмоль/м². Кроме того, модифицированные пигменты могут содержать дополнительные органические группы. Это может привести к дальнейшему улучшению свойств. Тем не менее, если дополнительные присоединенные группы присутствуют, то они также являются неполимерными группами.

Кроме того, можно использовать смеси модифицированных пигментов. Таким образом, композиция для формирования отверждаемого покрытия может содержать один или несколько модифицированных пигментов, при этом каждый из модифицированных пигментов содержит присоединенную органическую группу, имеющую формулу -X-I или -X-NI. Два модифицированных пигмента должны отличаться типом присоединенной группы, количеством присоединенных групп, типом пигмента или их комбинацией. Например, могут совместно применяться два модифицированных пигмента, каждый из которых содержит присоединенную органическую группу, содержащую различные группы I (например, один пигмент, содержащий присоединенную органическую группу, которая содержит, по меньшей мере, одну группу карбоновой кислоты или ее соль, и один пигмент, содержащий присоединенную органическую группу, которая содержит, по меньшей мере, одну группу сульфоновой кислоты или ее соль). Кроме того, могут совместно применяться два модифицированных пигмента, каждый из которых содержит различный пигмент (например, два типа сажи, каждый из которых имеет различную площадь поверхности и/или различную структуру) и содержит одинаковые присоединенные органические группы (например, один из пигментов содержит, по меньшей мере, одну группу карбоновой кислоты). Кроме того, модифицированный пигмент, содержащий присоединенную органическую группу, имеющую формулу -X-I, может быть использован в комбинации с модифицированным пигментом, содержащим присоединенную органическую группу, имеющую формулу -X-NI. Можно применять другие комбинации модифицированных пигментов, содержащих присоединенные группы -X-I и -X-NI. Ни один из используемых в комбинации модифицированных пигментов не содержит полимерных групп.

Модифицированный пигмент, который используют в композиции для формирования отверждаемого покрытия по настоящему изобретению, может включать также продукт взаимодействия пигмента и персульфатного реагента. Пигмент может быть любым из указанных выше пигментов, а персульфатным реагентом предпочтительно является такая персульфатная соль, как персульфат аммония, персульфат натрия или персульфат калия. Продукт взаимодействия может быть получен по способу, который включает стадии: (i) объединения пигмента, персульфатного реагента и водной среды (например, вода или смесь воды и, по меньшей мере, одного водорастворимого растворителя, содержащего больше 50% воды) необязательно с добавлением дополнительной сильной кислоты и/или поверхностно-активного вещества или диспергатора (например, анионный или неионогенный стабилизатор) с образованием смеси; (ii) нагревания смеси и (iii) нейтрализации смеси до значения рН