(57)【要約】【課題】            製造が容易で、かつ良好な分散性で着色粒子が分散した水性着色材料分散液を提供すること。【解決手段】        カチオン性の親水性構造単位からなるホモポリマー鎖をアーム部分とする星型ポリマーの水溶液に、アニオン性の着色化合物を加えると、該アニオン性の着色化合物は、優先的に星型ポリマーのアーム外層部のカチオンとイオン結合を形成し、そこで疎水性のドメインを形成する。この結果、星型ポリマーのアーム鎖の内層部への、アニオン性染料の接近が制限され、内層部では依然として、染料イオンを加える前の水中溶解状態の親水性を維持することができる。これにより、該星型ポリマーとアニオン性の着色性化合物とが、水や親水性溶媒中でイオン結合することにより、イオン結合した疎水性部分が会合しあい、該会合部分を星状ポリマーの中心核部の親水性部分が取り囲んだ着色粒子を容易に形成し、良好な分散性を有する着色粒子の分散液を提供できる【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
三価以上の重合開始化合物残基または三価以上の重合停止化合物残基を核とし、カチオン性の親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖をアームとする星型ポリマー（Ｘ）およびアニオン性の着色性化合物（Ｙ）がイオン結合した着色粒子（Ｚ）が、水または親水性溶媒中に分散した水性着色材料分散液。
【請求項２】
前記カチオン性の親水性構造単位が、エチレンイミン単位、エチレンアミン単位、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート単位またはビニルピリジン単位がプロトン化された構造単位である請求項１に記載の水性着色材料分散液。
【請求項３】
前記カチオン性の親水性構造単位が、エチレンイミン単位、エチレンアミン単位、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート単位またはビニルピリジン単位が四級アンモニウム化された構造単位である請求項１に記載の水性着色材料分散液。
【請求項４】
前記星型ポリマー（Ｘ）の有するアームの数平均重合度が２０〜５００の範囲にある請求項１〜３のいずれかに記載の水性着色材料分散液。
【請求項５】
前記星型ポリマー（Ｘ）中のカチオン性基と、前記着色性化合物（Ｙ）中のアニオン性基とが、カチオン性基／アニオン性基で表されるモル比で、１／０．０５〜１／０．８の範囲にある請求項１〜４のいずれかに記載の水性着色材料分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着色粒子が水や親水性溶媒に良好に分散した水性着色材料分散液に関し、より詳しくは、カチオン性の親水性ポリマー鎖をアームとして有する星型ポリマーと、アニオン性の着色性化合物とがイオン結合した着色粒子が、水や親水性溶媒に良好に分散した水性着色材料分散液に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンターやマーカーなどのインクとしては、人体への安全性や環境への配慮といった観点から、水性媒体を使用したインクが主流となっており、水性媒体を使用したインクの着色材料としては、着色力や鮮明性に優れた染料系の着色材料が広く使用されている。しかし、染料系のような水性の着色材料を使用したインクは被印刷物と水とが接触すると着色材料が溶解してしまうなど、耐水性や耐候性に問題を有していた。
【０００３】
こうした耐水性や耐候性の問題を改善するために、着色剤とポリマーとを複合化させた複合系着色材料の検討がなされている。着色剤−ポリマー複合系着色材料としては、イオン性ポリマーとイオン性染料との静電相互作用により形成されるイオン会合体に関する基礎研究が活発に行われている（例えば、非特許文献１〜３参照。）。これらイオン会合体は、アニオン染料の水性媒体溶液とカチオンポリマーの水溶液を混合することにより、アニオン染料とカチオンポリマーとがイオン結合したものである。こうした状態のイオン会合体中における染料分子は、一定規則の空間配向をすることが構造上の重要な特徴である。通常使用されるカチオンポリマーとしては、アミノ基やピリジン環を有するポリマー、例えば、ポリ（エチレンイミン）（市販品のランダム分岐状）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（プロピルアミン）、ポリ（リジン）などが挙げられるが、これらカチオン性ホモポリマーとアニオン染料との組み合わせは、染料を不溶化させることができても、その不溶物を水中で安定な分散状態に保持することは難しく、ポリマーとアニオン染料との相互作用が強すぎる場合には凝集して沈殿を生じる問題があった。
【０００４】
また、このようなイオン会合体の着色剤−ポリマー複合系着色材料のポリマーとして、イオン性構造単位とノニオン性構造単位とを含むポリマーを使用した複合系着色材料が開示されている（特許文献１参照。）。該着色材料は、使用するポリマーがノニオン性構造単位を有し、該ノニオン性構造単位がイオン性着色剤と結合しないことにより、イオン性着色剤とポリマーとの相互作用が強くなりすぎるのを適度に緩和し、水性媒体中での分散安定性を向上させることができる。しかしながら、該複合系着色材料においても、イオン性構造単位とイオン性着色剤とがイオン結合して疎水性となった部分が疎水会合状態をとることは避けられず、該疎水会合部分が凝集して分散性が低下する問題は未だ生じていた。また、イオン性構造単位とノニオン性構造単位とを有するポリマーは、その製造が煩雑であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２０５５８号公報
【非特許文献１】P.Gregory et al，「J.Phys.Chem.」，２０００年，第１０４巻、ｐ．５９８６−５９９２
【非特許文献２】R.Purrello et al，「J.Phys.Chem.B」１９９８年，第１０２巻，ｐ．８８５２−８８５７
【非特許文献３】M.Angela et al，「J.Porphyrins Phthalocyanines」２００２年，第６巻，ｐ．４３１−４３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製造が容易で、かつ良好な分散性で着色粒子が分散した水性着色材料分散液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
イオン性ポリマーは水中可溶な高分子電解質であり通常、イオン性ポリマーが水中溶解された場合、対イオンとなるイオンはポリマー近辺に拘束されることなく、水中フリーに遊離することが線状ポリマーの一般性質として知られている。そこに、イオン性着色化合物、例えば染料を加えると、染料イオンはポリマーとランダムにイオン結合し、水不溶の疎水性のイオン会合体を与える。しかしながら、規則的な分岐構造を有するイオン性ポリマー、例えばイオン性星型ポリマーの場合には、状況は変わり、対イオンは星型ポリマーの中心核に近い部分のアーム鎖（内層部）に濃縮されたもの、星型ポリマーの中心核から遠い部分のアーム鎖（外層部）から水中へと遊離されたものというように、大別すると二つの異なる状態が存在する。これは、最近の理論研究からよく確立されたモデルである。
【０００８】
本発明においては、カチオン性の親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖をアーム部分とする星型ポリマーの水溶液に、染料のようなアニオン性の着色化合物を加えると、該アニオン性の着色化合物は、優先的に星型ポリマーの外層部のアーム鎖のカチオンとイオン結合を形成し、そこで疎水性のドメインを形成する。この結果、星型ポリマーの内層部のアーム鎖への、アニオン性染料の接近が制限され、内層部では依然として、染料イオンを加える前の水中溶解状態の親水性を維持することができる。これにより、該星型ポリマーとアニオン性の着色性化合物とが、水や親水性溶媒中でイオン結合することにより、イオン結合した疎水性部分が会合しあい、該会合部分を星型ポリマーの中心核部の親水性部分が取り囲んだ着色粒子を容易に形成し、良好な分散性を有する着色粒子の分散液を与えることができる。
【０００９】
すなわち本発明は、三価以上の重合開始化合物残基または三価以上の重合停止化合物残基を核とし、カチオン性の親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖をアームとする星型ポリマー（Ｘ）、およびアニオン性の着色性化合物（Ｙ）がイオン結合し、かつ該イオン結合部分が疎水会合した着色粒子（Ｚ）が、水または親水性溶媒中に分散した分散液を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分散液は、水または親水性溶媒中で、カチオン性の親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖をアームとする星型ポリマーと、アニオン性の着色性化合物とをイオン結合させることで容易に得ることができる。また、使用する星型ポリマーも、カチオン化可能なポリマーを形成できる公知慣用のモノマーを三価以上の重合開始化合物の存在下で重合させるか、あるいは、重合させたホモポリマー鎖を三価以上の重合停止化合物により重合停止することにより容易に製造できる。さらに分散液中の着色粒子は良好な分散性を示すことから、本発明の分散液は各種着色材料として有効に使用できる。
【００１１】
また、アーム部分のホモポリマー鎖の重合度や、アーム部分のカチオン性基と着色性化合物中のアニオン性基との比などを調整することにより、着色性や分散性などを容易に調整できる。
【００１２】
また、分散液中に分散した着色粒子は、着色性の構造部分が疎水会合した部分を親水性構造部分が取り囲んだ構成を有することから、該粒子が分散した本発明の分散液は耐水性や耐候性に優れた着色膜を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の着色材料分散液は、三価以上の重合開始化合物残基または三価以上の重合停止化合物残基を核とし、カチオン性の親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖をアームとする星型ポリマー（Ｘ）、およびアニオン性の着色性化合物（Ｙ）がイオン結合し、かつ該イオン結合部分が疎水会合した着色粒子（Ｚ）が、水または親水性溶媒中に分散した分散液である。
【００１４】
［星型ポリマー］
本発明に使用する星型ポリマー（Ｘ）の核となる重合開始化合物は、開環重合、リビングラジカル重合を引き起こし得る３価以上の重合開始化合物であればよい。このような重合開始化合物としては、例えば、トリブロモメチルベンゼン、トリブロモエステル系、アミド系などの３価のもの、テトラブロモメチルベンゼンなどの４価のもの、ヘキサブロモメチルベンゼンなどの６価のものなどが挙げられる。
【００１５】
上記低分子の重合開始化合物においては、その価数が大きいほど、アーム数を増やすことができ、それにより星型ポリマー（Ｘ）のカチオンアーム鎖に沿っての対イオンの存在状態を大きく変えることができる。したがって、重合開始剤の価数が６〜１２の範囲であることが特に好ましい。
【００１６】
星型ポリマー（Ｘ）の核となる重合停止化合物としては、アームとなるポリマー鎖の末端を停止する３価以上の重合停止化合物であればよく、例えば、多官能基のフェノール類、トリ（ヒドロキシフェニル）メタン、トリヒドロキシベンゼン、カリックスアレン類、または多官能基のアミン類などが挙げられる。
【００１７】
星型ポリマー（Ｘ）のアームとなる親水性ホモポリマー鎖を構成するカチオン性の親水性構造単位としては、例えば、エチレンイミン単位、エチレンアミン単位、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート単位、ビニルピリジン単位などがカチオン化された構造単位が挙げられる。
【００１８】
本発明に使用する星型ポリマー（Ｘ）は、重合して上記親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖を形成するモノマーを、上記した三価以上の重合開始化合物の存在化で重合させるか、あるいは、重合させたホモポリマー鎖を三価以上の重合停止化合物により重合停止した後、ホモポリマー鎖をカチオン化することにより容易に製造できる。
【００１９】
重合方法としては、公知慣用の合成方法を使用することができる。例えば、潜在的なカチオンとなりうる窒素原子を有するモノマーの重合として、上記のハロゲン類多官能基の重合開始剤を用い、オキサゾリン系モノマーのリビング開環重合、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、アクリルアミド、ビニルピリジンなどの原子移動リビングラジカル重合を経由し、カチオンポリマーの前駆体となる星型ポリマー（以下、該星型ポリマーを単に、カチオン前駆体星型ポリマー（Ｘ０）と略記する。）を容易に得ることができる。
【００２０】
これらの重合の際、モノマーと開始剤との割合を変えることにより、得られる星型ポリマーのアームの平均重合度を定めることができる。また、これで定まった重合度は、カチオン化させた後でも、変わらずにそのまま保持できる。したがって、ここでの重合度を星型ポリマー（Ｘ）のアーム重合度と見なすことができるが、星型ポリマー（Ｘ）のアームを構成するホモポリマー鎖の重合度としては、２０〜５００の範囲であることが好ましく、５０〜２００の範囲であると、より好ましい。
【００２１】
上記カチオン前駆体星型ポリマー（Ｘ０）をカチオン型の星型ポリマー（Ｘ）へ変換させるには、アームを構成する構造単位中にアミンやイミン、あるいはピリジンなどに由来するＮ原子を有する構造単位の場合には、該Ｎ原子をプロトン化する方法や、四級アンモニウム化する方法など公知慣用の方法を使用することができる。。
【００２２】
カチオン前駆体星型ポリマー（Ｘ０）をカチオン化させる方法としては、例えば、前駆体星型ポリマー（Ｘ０）が星型ポリ（メチルオキサゾリン）の場合、そのポリマーを塩酸水溶液中または水酸化ナトリウム水溶液中溶解させた後、その溶液を５０〜１００℃にて数時間ないし十数時間反応させることにより、ポリ（エチレンイミン）塩酸塩またはフリーベースのポリ（エチレンイミン）を簡単に得ることができる。
【００２３】
さらに、フリーベースのポリ（エチレンイミン）を、メタノール、エタノール、クロロホルム、あるいはジメチルホルムアミドなどの有機溶媒中溶解させ、これに炭酸カリウムを加えた後、沃化メタンを加え、室温または室温以下にて、数時間ないし数十時間反応させることにより、四級化されたポリ（エチレンジメチルイミン）を得ることができる。
【００２４】
また、前駆体星型ポリマーが星型ポリ（アクリルアミド）の場合には、そのポリマーを水中に溶解させ、その水溶液に臭素と水酸化ナトリウムを加えて室温以下または氷点下温度にて、一日以上反応させることにより、ポリ（エチレンアミン）を簡便に得ることができる。
【００２５】
得られたポリ（エチレンアミン）を塩酸水溶液でプロトン化させることにより、塩酸塩型（ポリエチレンアミン）を得ることができる。または、ポリ（エチレンアミン）を沃化メタンと反応させることにより、四級化されたポリ（エチレントリメチルアンモニウム）を簡便に得ることができる。
【００２６】
同様な方法により、ポリジメチル（メタ）アクリレート、ポリ（ビニルピリジン）を塩酸水溶系でプロトン化させるか、沃化メタンで反応させるかにより、それぞれの塩酸塩型または四級化カチオン型ポリマーを得ることができる。
【００２７】
上記方法により、三価以上の重合開始化合物残基または三価以上の重合停止化合物残基を核とし、カチオン性の親水性構造単位からなる親水性ホモポリマー鎖をアームとする星型ポリマー（Ｘ）を得ることができる。得られた星型ポリマー（Ｘ）は、水または親水性溶媒中で、アームの核に近い部分では対アニオンとアイオノマーを形成し、また、核から離れた部分では、該アームとイオン対を形成するアニオンは比較的フリーな状態となり、核から離れたアーム部分ほどイオン性着色化合物とイオン結合されやすい。
【００２８】
［着色性化合物］
本発明に使用するアニオン性の着色性化合物（Ｙ）としては、カチオン性の親水性構造単位とイオン結合して水不溶性となる着色性化合物であればよく、このような着色性化合物としては、その構造中にアニオン性基を有する染料やアルカリ可溶な顔料を使用できる。
【００２９】
アニオン性基を有する染料としては、分子中にカルボキシ基、スルホ基、フェノール性水酸基、リン酸構造、またはこれらの金属塩などを有する酸性染料を使用できる。これら染料の例としては、例えば、赤色系染料では、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３２、３５、３７、４２、４９、５０、５１、５２、５７、７５、７７、８０、８２、８３、８５、８７、８８、８９、９２、９３、９４、９５、９７、９８、１０６、１１１、１１４、１１５、１１７、１１８、１１９、１２９、１３０、１３１、１３３、１３４、１３８、１４３、１４５、１５４、１５５、１５８、１６８、１８０、１８３、１８４、１８６、１９４、１９８、２０９、２１１、２１５、２１９、２４９、２５２、２５４、２６２、２６５、２７４、２８２、２８７、２８９、３０３、３０６、３１７、３２０、３２１、３２２、３５６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、２、４、９、１１、１３、１７、２０、２３、２４、２８、３１、３３、３７、３９、４４、４６、６２、６３、７５、７９、８０、８１、８３、８４、８９、９５、９９、１１３、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド１、２、３、４、５、６、７、８、１１、１２、１３、１５、１６、１７、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４５、４６、４９、５０、５８、５９、６３、６４、１８０、及びそれらの加水分解物、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、１３、１４、１８、３９、Ｃ．Ｉ．フードレッド７、９、１４、Ｃ．Ｉ．ソルビライズレッド１などが挙げられる。
【００３０】
青色系染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２５、２７、２９、４０、４１、４３、４５、５４、５９、６０、６２、７２、７４、７８、８０、８２、８３、９０、９２、９３、１００、１０２、１０３、１０４、１１２、１１３、１１７、１２０、１２６、１２７、１２９、１３０、１３１、１３８、１４０、１４２、１４３、１５１、１５４、１５８、１６１、１６６、１６７、１６８、１７０、１７１、１８２、１８３、１８４、１８７、１９２、１９９、２０２、２０３、２０４、２０５、２２９、２３４、２３６、２４９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、４１、７１、７６、７７、７８、８０、８６、８７、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１２３、１５８、１６０、１６３、１６５、１６８、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、２０７、２２５、２２６、２３６、２３７、２４６、２４８、２４９、Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー１、２、３、４、５、７、８、９、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２０、２１、２５、２６、２７、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３７、３８、３９、４０、４１、４３、４４、４６、及びそれらの加水分解物、Ｃ．Ｉベーシックブルー９、２５、２８、２９、４４、Ｃ．Ｉ．フードブルー１、２、Ｃ．Ｉ．ソルビライズバットブルー１、５、４１などが挙げられる。
【００３１】
黄色系染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１１、１７、１９、２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、４９、５９、６１、６５、７０、７２、７５、７６、７８、７９、９８、９９、１０４、１１０、１１１、１２７、１３１、１３５、１４２、１５５、１６２、１６５、１８３、１９４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、８、１１、１２、２４、２６、２７、３３、３９、４４、５０、５５、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１０６、１１０、１３２、１４２、１４４、１７３、１９４Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー１、２、３、４、６、７、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２２、２３、２４、２５、２６、２７、３７、４２、及びそれらの加水分解物、Ｃ．Ｉ．ベーシックイエロー１１、２８、４０、５１、Ｃ．Ｉ．フードイエロー３、４、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１５、１９、２１、３０、１０９などが挙げられる。
【００３２】
また、Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット１５、３１、３４、４１、４３、４８、４９、５１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット１０７、Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレット１、３、７、１６、ダイレクトオレンジ２２、ベーシックオレンジ２２、３０、Ｃ．Ｉ．アシッドグリーン３、５、９、１６、２５、２７、３６、４０、４１、４４、Ｃ．Ｉ．リアクティブグリーン７、Ｃ．Ｉ．アシッドブラウン１３、２７、１０３なども使用できる。
【００３３】
さらに、黒色系染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、２９、３１、４８、５０、５１、５２、５８、６０、６２、６３、６４、６７、７２、７６、７７、９４、１０７、１０８、１０９、１１０、１１２、１１５、１１８、１１９、１２１、１２２、１３２、１３９、１４０、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１９１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、１９、２２、３２、３５、３８、５１、５６、６２、７１、７４、７５、７７、９４、１０５、１０６、１０７、１０８、１１２、１１３、１１７、１１８、１３２、１３３、１４６、１５４、１６８、１７１、１９５、２００、Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック１、３、４、５、６、８、９、１０、１２、１３、１４、１８、３１、及びそれらの加水分解物、Ｃ．Ｉ．フードブラック２、Ｃ．Ｉ．ソルビライズバットブラック１などが挙げられる。
【００３４】
また、顔料としては、アルカリ可溶なものであれば染料と同様に使用することができる。このような顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４１、４８、５４、５７、６３、６８、８１、１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、１５、１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、２３、７４、９３、１２８、カーボンブラックなどが挙げられる。
【００３５】
上記着色性化合物（Ｙ）中の、アニオン性基は単数であっても複数であってもよい。また、上記着色性化合物（Ｙ）のなかでも、分子中にカルボキシ基、スルホ酸構造、フェノール性水酸基、リン酸構造、あるいはこれらの金属塩をその構造中に有する、スルホン酸染料、カルボン酸染料、フェノール染料、リン酸染料などの酸性染料を使用することが好ましい。これら酸性染料は、カチオン性の親水性構造単位と良好にイオン結合できる。
【００３６】
［分散液］
本発明の分散液は、星型ポリマー（Ｘ）と着色性化合物（Ｙ）とを、水または親水性溶媒に溶解させた溶液を撹拌または振動させるか、あるいは、星型ポリマー（Ｘ）の水または親水性溶媒溶液と、着色性化合物（Ｙ）の水または親水性溶媒溶液とを撹拌または振動下で混合させることにより、容易に得ることができる。溶液中で星型ポリマー（Ｘ）のアームを形成しているカチオン性の親水性構造単位と、着色性化合物（Ｙ）中のアニオン性基とがイオン結合化されるが、この際、星型ポリマー（Ｘ）のアーム部分のうち核に近い部分は着色性化合物（Ｙ）とイオン結合しにくく、核から離れるにつれて着色性化合物（Ｙ）とイオン結合しやすくなるため、星型ポリマー（Ｘ）は親水性を示す部分と着色された水不溶性を示す部分とを有するようになる。このため、水または親水性溶媒中で、該着色された水不溶性部分同士が疎水結合により一定大きさの着色粒子（Ｚ）が形成され、水または親水性溶媒中に着色粒子（Ｚ）が分散した分散液が得られる。
【００３７】
分散液中に分散する着色粒子（Ｚ）は、その周囲が着色性化合物（Ｙ）と結合していない親水性部分に被われた、コロイド粒子状の着色粒子である。該着色粒子（Ｚ）は、着色された疎水会合部分の周囲が親水性部分に被われていることにより、他の分散剤を使用しなくても良好な水分散性を有し、さらに疎水会合部分が良好な着色性を示す。また、疎水会合部分では、染料分子とイオン性ポリマー間でイオン結合されることで、多くの染料分子がポリマー鎖に沿って濃縮された状態になる。その濃縮状態において、染料分子同士では強いπ−πスタッキングが発生し、染料は分子分散ではなく、一定の規則的な会合構造体を形成する。そのため、得られる着色材料は優れた耐水性や耐候性を有する。
【００３８】
着色粒子（Ｚ）の粒径は、使用する星型ポリマー（Ｘ）の重合度、および星型ポリマー中のカチオン性基と着色性化合物（Ｙ）中のアニオン性基との比率を調整することにより容易に制御することができ、重合度が大きいほど、あるいはカチオン性基の組成が大きいほど、その粒径は大きくなる傾向がある。これら重合度やイオン性基の比率は、使用する星型ポリマー（Ｘ）の種類により適宜調整する必要があるが、平均粒径は１０ｎｍ〜５μｍ程度の範囲に制御することができる。
【００３９】
星型ポリマー（Ｘ）中のカチオン性基と、着色性化合物（Ｙ）中のアニオン性基との比率は、カチオン性基／アニオン性基で表されるモル比で、１／０．０５〜１／０．８の範囲にあることが好ましく、０．１〜０．５の範囲であると更に好ましい。カチオン性基とアニオン性基の比が上記範囲内であると、星型ポリマー（Ｘ）の親水性部分と疎水性部分とが、より明確に各々の特性を有するようになるため、良好な着色粒子（Ｚ）を実現できる。
【００４０】
着色粒子（Ｚ）を分散させる溶媒としては、水または親水性溶媒が使用でき、該親水性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、エチレンジアルコール、ジメチルフォルムアミドなどが挙げられる。
【００４１】
本発明の分散液は、粒径制御が容易で、耐水性や耐候性に優れる着色粒子（Ｚ）が、他の分散剤を使用しなくても良好な分散性で分散していることから、各種用途、なかでも水性塗料や水性インキ、なかでも水性ジェットインキなどに好適に使用することができる。
【実施例１】
【００４２】
＜合成例１＞カチオン性星型ポリ（エチレンイミン）の合成
（前駆体星型ポリ（メチルオキサゾリン）（６−ＭＰ）の合成）
磁気攪拌子がセットされたスリ口試験管中に、重合開始剤としてヘキサキス（ブロモメチル）ベンゼン０．０２１ｇ（０．０３３ｍｍｏｌ）を入れ、試験管の口に三方コックをつけた後、真空状態にしてから窒素置換を行った。窒素気流下で三方コックの導入口からシリンジを用いて２−メチル−２−オキサゾリン２．０ｍＬ（２４ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド４．０ｍＬを順次加えた。試験管をオイルバス上で６０℃まで加熱し、３０分間保ち、透明の混合液を得た。得られた透明混合液をさらに１００℃まで加熱し、その温度で２０時間攪拌して前駆体星型ポリ（メチルオキサゾリン）（６−ＭＰ）を得た。得られたポリマーのモノマーからの転化率は９８％であった。
【００４３】
撹拌後の反応液を数滴シリンジで抜き出し、これに水を一滴加え、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）で希釈した後、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて分子量を測定したところ、得られた前駆体星型ポリ（メチルオキサゾリン）（６−ＭＰ）の質量平均分子量は２２７００であり、分子量分布は１．６であった。
【００４４】
（前駆体星型ポリ（メチルオキサゾリン）のカチオン性ポリ（エチレンイミン）への変換）
上記の反応液に、５Ｍ塩酸水溶液５０ｍＬを加え、これを９０℃にて７時間攪拌した。加水分解が進行するにつれて、反応液全体は不透明な分散体になった。これを室温まで冷却した後、アセトン５０ｍＬを加え、その混合物を吸引濾過し、得られた白色のポリマー固体をアセトンにて５回洗浄した。白色固体を室温にて乾燥し、さらに減圧下、６０℃にて乾燥させ、カチオン性星型ポリ（エチレンイミン）（６−ＣＰ）を得た。得られたカチオン性星型ポリ（エチレンイミン）（６−ＣＰ）の収量は１．８ｇであった。
【００４５】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＴＭＳ外部標準、重水中）測定の結果、加水分解前のポリ（メチルオキサゾリン）の側鎖メチルに由来した１．９８ｐｐｍのピークは完全に消失し、主鎖のエチレン（ＣＨ２ＣＨ２）由来のピークだけが３．５２ｐｐｍに現れた。これより得られたポリマーは星型ポリ（エチレンイミン）であることが確認された。
【００４６】
＜合成例２＞線状のポリ（エチレンイミン）の合成
市販のポリ（エチルオキサゾリン）（質量平均分子量５００００，Ａｌｄｒｉｃｈ）２．０ｇを５Ｍ塩酸水溶液４０ｍＬ中に溶解し、その溶液を９０℃にて８時間攪拌した。得られた反応液を合成例１での加水分解と同様の方法で処理し、１．５ｇの線状のポリ（エチレンイミン）（ＬＣＰ）を得た。
【００４７】
＜実施例１＞カチオン性星型ポリ（エチレンイミン）（６−ＣＰ）を用いたインジゴカルミンの水性着色材料分散液の調製
上記合成例１で得られた星型ポリ（エチレンイミン）（６−ＣＰ）１０ｍｇを３ｍＬの蒸留水に溶解した。攪拌しながら、その水溶液にインジゴカルミン５ｍｇを含む水溶液２ｍＬを滴下し、着色粒子が分散した分散液を得た。得られた水性着色材料分散液中の着色粒子の平均粒径を測定したところ、１４０ｎｍであった。この分散液は一ヶ月後でも凝集することがなかった。
【００４８】
＜比較例１＞線状塩酸塩型ポリ（エチレンイミン）（ＬＣＰ）を用いたインジゴカルミンの水性着色材料分散液の調製
上記合成例２で得られた線状のポリ（エチレンイミン）（ＬＣＰ）１０ｍｇを３ｍＬの蒸留水に溶解した。攪拌しながら、その水溶液にインジゴカルミン５ｍｇを含む水溶液２ｍＬを滴下した。得られた水性着色材料の平均粒径を測定したところ、３５５ｎｍであった。該分散液では透明均質な分散液が得られず、三日後には凝集沈殿現象が現れた。
【実施例２】
【００４９】
＜実施例２＞カチオン型星型ポリ（エチレンイミン）（６−ＣＰ）を用いたコンゴレッドの水性着色材料分散液の調製
上記合成例１で得られた星型ポリ（エチレンイミン）（６−ＣＰ）１０ｍｇを３ｍＬの蒸留水に溶解した。攪拌しながら、その水溶液にコンゴレッド７ｍｇを含む水溶液２ｍＬを滴下し、その溶液を２０分間超音波照射し、着色粒子が分散した分散液を得た。得られた水性着色分散液中の着色粒子の平均粒径を測定したところ、２００ｎｍであった。この分散液は２週間後でも凝集することがなかった。
【００５０】
＜比較例２＞線状塩酸塩型ポリ（エチレンイミン）ＬＣＰを用いたコンゴレッドの水性着色材料分散液の調製
上記合成例２で得られた線状のポリ（エチレンイミン）（ＬＣＰ）１０ｍｇを３ｍＬの蒸留水に溶解した。攪拌しながら、その水溶液にコンゴレッド７ｍｇを含む水溶液２ｍＬを滴下し、その溶液を２０分間超音波照射した。得られた水性着色材料は凝集体形成が優先し、平均粒径測定は不可能だった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の着色粒子が分散した水性着色材料は、水または親水性溶媒に分散した着色粒子が、着色された疎水会合部分を有することにより良好な着色性を示し、かつ、該疎水会合部分の周囲が親水性部分に被われていることにより、他の分散剤を使用しなくても優れた水分散性を示し、さらに疎水会合部分が規則的な会合構造を示すため耐水性や耐候性に優れることから、各種用途、なかでも水性塗料や水性インキ、なかでも水性ジェットインキなどに好適に使用することができる。また、これらの水性着色材料は光デバイス関連の素材として、例えば、光配光膜、カラーフィルターにも使用することができる。さらには、これらの着色材料はレーザー光線診断・治療における増感剤として使用することもできる。