磁性颗粒颜料的表面改性制造技术

本发明专利技术涉及用于磁性颜料的表面改性剂，具有下列通式：（Ａｒ）↓［ｎ］－Ｒ－ＰＯ↓［３］Ｈ↓［２］（Ⅰ）其中Ａｒ代表芳基，Ｒ代表具有１－６个碳原子的脂族基团，ｎ是１或大于１的整数。本发明专利技术还包括用这种表面改性剂制得的磁记录介质。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于作为磁性记录介质的磁性颜料的表面改性。具体地说，本专利技术涉及改善具有高饱和磁化强度(saturation magnetization)和高表面积磁性颜料的分散性。磁性记录介质常包括在粘合剂(通常为聚合物树脂)中的磁性颜料。这种介质常使用具有高饱和磁化强度(＞140emu/g)和矫顽磁力(＞2000Oe)的高级磁性颜料。另外，为增加单位面积记录介质的存储容量，减小了针形颗粒的长度或六边形颗粒的直径，将颜料的表面积增加至超过45m2/g。高表面积使得颜料难以分散。可通过例如减少非磁性材料(如粘合剂、润滑剂、分散剂等)的用量来增加介质中磁性颜料的用量以改善磁性性能。但是这种改善必须使介质的物理和机械性能不遭受太大的损失。例如，介质必须含有足够量的粘合剂以保持机械强度和寿命。同样，如果减少分散剂的量，则应注意提供相同的或更好的分散性能以应付增大的分散磁性颗粒的困难。在磁性介质中的粘合剂体系必须将极小的磁性颗粒保持在固定的位置上；从而使颗粒能随后进行磁化和去磁，并由此可在长时间暴露于宽范围的环境和机械应力过程中给予强烈的已调磁信号。因此，粘合剂体系必须具有高的拉伸强度、高的柔性和韧性模量。较好的是，粘合剂具有促进颜料湿润和分散的化学性能。通常，通过选择与颜料表面互相强烈配合并对分散后的磁性颗粒具有稳定性的合适的分散剂使颜料获得良好的湿润。朝较高颜料含量(超过磁性层的75重量％)和较高颜料表面积的移动表明需要使用较高量的分散剂和相对较低量的粘合剂。为了克服高颜料含量和增加分散剂含量之间的矛盾，开发了同时具有形成耐久粘合剂基质和分散颜料作用的自湿润聚合物(即含有“分散”基团的多官能粘合剂)。这种聚合物减少了用于分散颗粒的低分子量分散剂的用量。特别使用含有极性部分(如羧酸、磺酸、磷酸、季铵基团)的聚合物以改善粘合剂与颜料表面的亲和力。良好的颜料和粘合剂之间的粘性和良好的粘合剂的机械性能使形成的介质具有优良的机械和磁性能。然而，磁性颜料技术的进展需要进一步湿润和改进颜料表面以帮助自湿润聚合物更均匀地分散磁性颜料。单独使用自湿润粘合剂不能获得要求的高级金属颗粒颜料的分散性能。以前，颜料的表面处理包括使用偶合剂，如硅烷类、钛酸酯类；或螯合剂，如铝金属配合物；常在颜料的制造步骤中使用，以制成预处理过的颜料。颜料的表面处理披露在美国专利5,064,687、5,176,955和5,318,838中，这些专利描述了用芳香磷酸、膦酸或磺酸处理具有铁磁性能力的磁性记录介质并将其分散在氯乙烯共聚物中。一种较好的表面改性剂的例子是苯基膦酸。需要改善磁性颜料的分散性能。本专利技术提供一种表面吸附有一种或多种下式芳烷基膦酸的磁性颜料(Ar)n-R-PO3H2(I)其中，Ar代表芳基，R代表具有1-6个碳原子的脂族基团，n是1或更大的整数。本专利技术的另一个方面是提供一种磁记录介质，它包括带有一层磁性颜料在聚合物粘合剂中的分散液涂层的非磁性支承体，所述颜料表面上吸附有一种或多种式(I)芳烷基膦酸。与使用苯基膦酸作为改性剂相比，可惊奇地发现上面定义的芳烷基膦酸改性剂可使磁性颗粒颜料的性能改善。本专利技术的再一个方面是提供一种磁性记录介质的制造方法，包括使用足够的溶剂将磁性颜料和式(I)化合物混合成光滑的磁性淤浆，用一种或多种粘合剂树脂和溶剂的溶液稀释淤浆，至生成一定百分比的固体以便作进一步处理(如砂磨(sandmilling))，处理所述分散液并将得到的分散液涂覆在基片上。附图说明图1显示不同表面改性剂制得的介质的矫顽磁力变化。图2显示不同表面改性剂制得的介质的光泽变化。图3显示不同表面改性剂制得的介质的矩形比(squareness)变化。用于本专利技术的较好的改性剂是式(I)化合物，其中Ar是苯基或取代苯基，R是1-2个碳原子的脂族基团，n是1或2。表面改性剂必须含有至少一个芳香环和一个膦酸基团，膦酸基团和芳香环被至少一个碳原子所隔开。因此合适的物质包括苯乙基膦酸(1)、二苯甲基膦酸(2)、苄基膦酸(3)、及其取代的衍生物，如4-硝基苄基膦酸(4)、3-甲氧基苄基膦酸(5)、4-甲氧基苄基膦酸(6)、4-叔丁基苄基膦酸(7)、4-甲硫基苄基膦酸(8)、4-甲磺酰基苄基膦酸(9)、4-三氟甲基苄基膦酸(10)、2，3-二氟苄基膦酸(11)和2，3，4，5，6-五氟苄基膦酸(12)。非磁性支承体可以是刚性或柔性的。合适的刚性材料的例子包括铝、玻璃等。柔性支承体是较好的，如塑料膜，特别是聚酯膜如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(poly(ethylene naphthalate))(PEN)，厚度常为3-20mm，较好为4.5-6.5mm。在支承体的一个或两个主表面上涂覆本专利技术磁性颜料的分散液。如果支承体仅有一个主表面用磁性颜料分散液涂覆，则另一个主表面最好涂覆有非磁性颜料在聚合物粘合剂中的分散液。合适的非磁性颜料包括氧化铝和炭黑，它们用于使磁性记录元件具有适当的摩擦和抗静电性能。在另一种结构中，在支承体的相同一侧涂覆两层或多层涂层，其中至少一层涂层包括本专利技术磁性颜料的分散液。如果两层所述涂层都包括磁性颜料的分散液，则在各层中的磁性颜料可具有相同或不同的矫顽磁力。如果所述涂层中仅有一层包括磁性颜料的分散液，则其余的涂层最好包括非磁性颗粒(如氧化铝、二氧化钛、α-氧化铁或炭黑)的分散液。在这种结构(称为双层结构)的较好的实例中，支承体承带着非磁性颜料在聚合物粘合剂中的分散液的光滑涂层，在该层上涂覆本专利技术磁性颜料分散液的薄涂层。双层结构描述在例如IEEE Transactions on Magnetics，vol.29(6)，3607-3612(1993)中，并已知具有优良的记录性能。在本领域中已知作为粘合剂用于磁性记录介质的任何聚合物都可用作本专利技术磁性记录介质的粘合剂。较好的是，粘合剂形成化学交联的网络(如通过辐照固化或通过侧接的羟基与多官能异氰酸酯交联剂反应)，或者凭借链的纠缠和微观分相(microphase separation)使之性能相似于交联的网络，如美国专利5,487,951中披露的星形嵌段共聚物粘合剂的情况那样。较好的粘合剂包括“硬”和“软”树脂的混合物。软树脂常包括由一种或多种多元醇类和一种或多种聚异氰酸酯类反应生成的聚氨酯主链，硬树脂的例子包括氯乙烯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等的聚合物或共聚物。已知作为粘合剂用于磁性记录介质的其它树脂包括苯氧基树脂、环氧树脂和聚酯。粘合剂最好包括能湿润颜料颗粒并有助于将其分散的侧接的极性基团。适用于本目的的基团包括羧酸、磺酸、磷酸和膦酸(及其相应的盐)、季铵盐、磷酸酯和膦酸酯。当粘合剂包括硬和软树脂的混合物时，硬和软组分中的一种(最好两种都)包括侧接的极性湿润基团。最好的粘合剂包括具有氨基甲基膦酸酯湿润基团的聚氨酯树脂(参见美国专利5,491,029)，最好混有带季铵湿润基团的乙烯聚合物硬树脂(参见美国专利5,491,029)或混有包括多个侧接的腈基、多个侧接的羟基和至少一个侧接的分散基团的非卤化乙烯聚合物硬树脂(参见美国专利5,501,903)。磁性颜料可选自各种细分的铁磁性材料，包括γ-氧化铁、钴改性的氧化铁、二氧化铬、六铁酸钡、六本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面吸附有一种或多种下式芳烷基膦酸的磁性颜料：（Ａｒ）↓［ｎ］－Ｒ－ＰＯ↓［３］Ｈ↓［２］ （Ⅰ）其中Ａｒ代表芳基，Ｒ代表具有１－６个碳原子的脂族基团，ｎ是１或大于１的整数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PI梅奥，CF诺曼，IT摩根，RJD奈恩，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]