Partículas cargadas.

Composición que comprende una partícula cargada de volumen de 5 nm3 a 500 millones de nm3 y un contraiónque es separable de la partícula y no se encuentra covalentemente unido a la partícula,

comprendiendo dichocontraión un resto poli(siloxano) que comprende un átomo de silicio que está unido directamente a un átomo decarbono, estando unido dicho resto (poli)siloxano mediante miembros puente adecuados a un grupo funcionalcargado positiva o negativamente.

Partículas cargadas La presente invención se refiere a composiciones que comprenden de forma específica partículas de tamaño nanométrico cargadas funcionalizadas y contraiones que comprenden un átomo de silicio que está unido directamente a un átomo de carbono, y al uso de dichas composiciones y contraiones en electroforesis, por ejemplo en pantallas electroforéticas.

La electroforesis es el movimiento de partículas dispersadas o moléculas cargadas relativo a un fluido bajo la influencia de un campo eléctrico.

Las pantallas electroforéticas por lo general comprenden una capa doble eléctrica producida en un interfaz entre un sólido (partícula cargada) y un líquido (medio de dispersión) , en el que una partícula cargada migra a un electrodo que tiene una polaridad opuesta a la carga que prosee la partícula cargada usando, como fuerza motora, la fuerza ejercida por un campo eléctrico.

Es importante para las pantallas electroforéticas, especialmente para papel electrónico que, una vez que se muestren algunos contenidos, la pantalla puede ser retenida durante un periodo de tiempo prolongado incluso a pesar de que se aplique un voltaje en estado sin corriente. Esto contrasta con otros tipos de pantallas, por ejemplo, pantallas LCD o LED. Una diferencia adicional a las pantallas LCD reside en el hecho de que las pantallas electroforéticas pueden ser mucho más fáciles de visualizar a la luz del día brillante que las pantallas LCD.

La presente invención proporciona partículas cargadas dispersables que se pueden usar como tinta electrónica, tales como pantallas electroforéticas y que permiten cubrir todo el intervalo de color.

El documento WO 2007/048721 A1 (que se incorpora a la presente invención por referencia) describe partículas de tamaño nanométrico, submicrónico o micrónico para uso en pantallas electroforéticas, que portan una carga positiva o negativa y que comprende un núcleo inorgánico de SiO2, AI2O3 o partículas de SiO2 yAI2O3 mixtas a las que se une de forma covalente un cromóforo orgánico mediante un miembro puente a un átomo de oxígeno sobre la superficie de dicho núcleo inorgánico. Dicha carga positiva en dichas partículas se neutraliza con contraiones aniónicos preferiblemente seleccionados de flúor, cloro, metilsulfato, etilsulfato, formato o acetato. Dicha carga negativa en dichas partículas se neutraliza con contraiones catiónicos seleccionados de iones de metal alcalino o iones de amonio o de fosfonio.

Los contraiones descritos en el documento WO 2007/048721 A1 son claramente no ideales para uso en muchos disolventes apolares, como dodecano. Estos requieren disolventes polares para buena solvatación. Los disolventes polares, sin embargo, no son adecuados para pantallas electroforéticas eficientes energéticamente ya que su conductividad conduciría a una pérdida de energía eléctrica.

El problema que tiene que resolverse con la presente invención fue superar esta desventaja.

De acuerdo con la solución de este problema tal como se describe en esta invención se usan contraiones especiales, dichos contraiones comprenden restos de (poli) siloxano unidos mediante miembros puente adecuados a un grupo funcional cargado negativamente o preferiblemente positivamente.

La invención se refiere a una composición que comprende una partícula cargada de volumen 5 nm3 a 500 millones de nm3, por ejemplo de 50 millones de nm3, y un contraión que es separable de la partícula y no se encuentra covalentemente unido a la partícula, comprendiendo dicho contraión un átomo de silicio que está unido directamente a un átomo de carbono, especialmente a aquella composición en la forma de una dispersión homogénea.

Como se citó anteriormente la partícula cargada presenta un volumen de 5 nm3 a 500 millones de nm3, por ejemplo de 50 millones de nm3, especialmente de 10 nm3 a 1 millón de nm3, preferiblemente de 25 nm3 a 500.000 nm3, lo más preferiblemente de 25 nm3 a 100.000 nm3. Las partículas son preferiblemente aproximadamente esféricas. El diámetro preferido de partículas esféricas está entre 2 nm y 500 nm, especialmente de 3 nm y 100 nm, preferiblemente de 3 nm y 50 nm, lo más preferiblemente de 3 nm y 30 nm. Usando la fórmula para el volumen V de una esfera, es decir, V = 1/6 π d3, estos diámetros d corresponden a un volumen de partícula aproximado de 4 nm3 (diámetro de 2 nm) , 14 nm3 (diámetro de 3 nm) , 14000 nm3 (diámetro de 30 nm) , 63000 nm3 (diámetro de 50 nm) , 500000 nm3 (diámetro de 100 nm) , y 63 millones de nm3 (diámetro de 500 nm) , respectivamente.

Preferiblemente, la partícula cargada presenta un núcleo inorgánico, especialmente como un núcleo de SiO2, AI2O3, TiO2 o SiO2, AI2O3 y/o TiO2 mixtos. Partículas inorgánicas mixtas pueden contener, por ejemplo, un núcleo de TiO2 o AI2O3, que está recubierto con SiO2. De forma alternativa, el núcleo de la partícula cargada comprende un pigmento orgánico que está modificado normalmente como se describe a continuación. El núcleo de la partícula cargada no comprende un (co) polímero orgánico, como un (co) polímero que comprende poliestireno.

Preferiblemente, un tinte está unido covalentemente a dicho núcleo inorgánico directamente o mediante un miembro de puente.

Preferiblemente, la partícula cargada es una partícula de SiO2, AI2O3, TiO2 o SiO2, AI2O3 y/o TiO2 mixtos que comprende, covalentemente unido a un átomo de oxígeno en la superficie, un radical de fórmula en la que q es 1 a4,

R1 y R2 son independientemente uno de otro hidrógeno, -O-de superficie núcleo, o un sustituyente,

X es alquileno, como alquileno de cadena ramificada o preferiblemente lineal, que presenta preferiblemente de 1 a 20 átomos de carbono, preferiblemente - (CH2) y, en la que y es 1 a 8,

B es un enlace directo o un miembro de puente que se extiende hasta D, y

D es el residuo argado de un tinte, como especialmente un tinte que comprende un cromóforo orgánico.

Preferiblemente, D es el residuo cargado de un tinte. Si D no está cargado, la carga se puede introducir en la partícula con otro grupo cargado unido covalentemente a la partícula. En tal caso, por ejemplo, en la fórmula (I) anterior D o B-D puede estar reemplazado con un grupo cargado.

Hay algunos tintes que contienen ya un resto -Si (R1, R2) -X-B-[se citan los tintes de fórmulas (72) a (76) siguientes].

En tal caso D puede estar unido directamente al núcleo inorgánico sin la necesidad de introducir otro resto -Si (R1, R2) -X-B-.

Las partículas pueden comprender mezclas de tintes. Normalmente se prefiere un tipo de tintes por partícula, excepto en el caso de mezclas de tinte negro.

Las partículas pueden comprender además grupos unidos a la superficie núcleo además del grupo de fórmula (I) ,

por ejemplo, para mejorar la dispersibilidad de las partículas, para estabilizar las dispersiones, para estabilizar los tintes, etc.

Además de un contraión que comprende un átomo de silicio que está unido directamente a un átomo de carbono, las partículas pueden comprender un contraión unido no covalentemente.

q es especialmente 1 ó 2, preferiblemente 1. Si el resto alquileno X contiene al menos 2 átomos de carbono q puede 25 representar también 3 ó 4.

R1 yR2 son, por ejemplo, independientemente uno de otro hidrógeno; ciclcoalquilo C5-C12; alquilo C1-C25 que puede estar interrumpido con -O-o -S-y/o sustituido con halógeno, como preferiblemente flúor; alquenilo C2-C24; fenilo; fenilalquilo C7-C9; -OR5;

R5 es hidrógeno; alquilo C1-C25 que puede estar interrumpido con -O-o -S-; alquenilo C2-C24; fenilo; fenilalquilo C7-C9;

u oxígeno de superficie núcleo. R6 y R7 son independientemente uno de otro hidrógeno; cicloalquilo C5-C12; alquilo C1-C25 que puede estar

interrumpido con -O-o -S-y/o sustituido con halógeno, como preferiblemente flúor; alquenilo C2-C24; fenilo; fenilalquilo C7-C9; o -OR5, y R8, R9 y R10 son independientemente uno de otro hidrógeno; alquilo C1-C25 que puede estar interrumpido con -O-o -S-; alquenilo C2-C24; fenilo; o fenilalquilo C7-C9.

Cicloalquilo C5-C12 puede estar no sustituido o sustituido con alquilo C1-C7 y es, por ejemplo, ciclopentilo, 1-metilo5 ciclopentilo, ciclohexilo, 1-metilo-ciclohexilo, 2-metilo-ciclohexilo, 3-metilo-ciclohexilo, cicloheptilo, ciclooctilo, o ciclododecilo.

R1, R2, R5, R6, R7, R8, R9 y R10 como alquilo C1-C25 pueden ser un radical ramificado o no ramificado, por ejemplo metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, sec-butilo, isobutilo, terc-butilo, 2-etilbutilo, n-pentilo, isopentilo, 1metilpentilo, 1, 3-dimetilbutilo, n-hexilo, 1-metilhexilo, n-heptilo, isoheptilo, 1, 1, 3, 3-tetrametilbutilo,... [Seguir leyendo]

1. Composición que comprende una partícula cargada de volumen de 5 nm3 a 500 millones de nm3 y un contraión que es separable de la partícula y no se encuentra covalentemente unido a la partícula, comprendiendo dicho contraión un resto poli (siloxano) que comprende un átomo de silicio que está unido directamente a un átomo de carbono, estando unido dicho resto (poli) siloxano mediante miembros puente adecuados a un grupo funcional cargado positiva o negativamente.

2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende una partícula cargada de volumen de 5 nm3 a 500 millones de nm3 que tiene un núcleo inorgánico y un contraión que es separable de la partícula y no se encuentra covalentemente unido a la partícula, comprendiendo dicho contraión un resto (poli) siloxano unido mediante miembros puente adecuados a un grupo funcional cargado positiva o negativamente.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el núcleo inorgánico es un núcleo de SiO2, Al2O3, TiO2

o SiO2, Al2O3 mixto y/o TiO2.

4. Composición de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en la que el tinte está unido covalentemente al núcleo.

5. Composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el tinte está unido covalentemente a un átomo de 15 oxígeno en la superficie del núcleo, mediante un radical de fórmula en la que q es 1 a 4,

R1 y R2 son independientemente uno de otro hidrógeno, -O-de superficie del núcleo, o un sustituyente, 20 X es alquileno,

B es un enlace directo o un miembro puente que se extiende hasta D, y

D es el residuo cargado de un tinte.

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en la que el tinte es seleccionado de un tinte magenta de fórmula (4) , un tinte amarillo de fórmula (12) , un tinte cián de fórmula (17) , un tinte azul de fórmula (24) y un tinte 25 magenta de fórmula (32) .

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende una partícula cargada de volumen de 5 nm3 a 500 millones de nm3 que tiene un núcleo que consiste esencialmente en un pigmento orgánico y/o un derivado de pigmento orgánico, y un contraión que es separable de la partícula y no se encuentra covalentemente unido a la

partícula, comprendiendo dicho contraión un resto (poli) siloxano unido mediante miembros puente adecuados a un grupo funcional cargado positiva o negativamente.

8. Composición de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el pigmento orgánico es seleccionado de negro de carbono y pigmentos de series de 1-aminoantraquinona, antantrona, antrapirimidina, azo, azometina, quinacridona, quinacridonaquinona, quinoftalona, dioxazina, dicetopirrolopirrol, flavantrona, indantrona, isoindolina, isoindolinona, isoviolantrona perinona, perileno, ftalocianina, pirantrona, tioindigo o oxobenzofuraniliden-dihidroindolona.

9. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el contraión tiene la fórmula

(II) ó (202) , en cada una de las cuales n representa 5 a 20 y en cada una R4, R11 y R12, representando independientemente cada uno de los otros alquilo C1-C12, o fórmula (183) .

10. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la forma de una dispersión homogénea.

11. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la forma de una tinta electroforética.

12. Uso de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en una pantalla electroforética.

13. Uso de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, para efectuar un cambio de color en las condiciones electroforéticas.

14. Uso de un contraión que comprende un resto (poli) siloxano unido mediante miembros puente adecuados a un

átomo de nitrógeno o de fósforo cuaternario, cargado positivamente, o a un resto que porta un grupo funcional aniónico en electroforesis.