CN101486852B

CN101486852B - 一种具有良好耐擦性的颜料墨水

Info

Publication number: CN101486852B
Application number: CN 200810187577
Authority: CN
Inventors: 王文杰
Original assignee: TIANJIN ZHAOYANG NANOMETER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN ZHAOYANG NANOMETER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: CN101486852A

Abstract

一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于它是由色浆、水性聚氨酯树脂和去离子水混合组成；其中色浆重量百分组成为10～50％，树脂重量百分组成为0.1~15％，其余为去离子水。制备方法为：量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；按配方计量好色浆并将其置于搅拌机上搅拌，将混合均匀的溶剂滴加到色浆中，然后继续搅拌并用过滤器过滤，得到喷墨打印用墨水并进行测试。本发明通过选择所添加树脂可以达到满意的耐擦性，打印完成后用手指在印刷品表面涂抹不留下痕迹，提高打印样张的光泽度和打印样张的反射密度，添加水性聚氨酯树脂后打印样张重叠放置不会发生粘连现象。

Description

一种具有良好耐擦性的颜料墨水

(一)技术领域：

本发明涉及一种颜料墨水，特别是一种用于喷墨领域的具有良好耐擦性的打印颜料墨水。

(二)背景技术：

喷墨打印用的墨水可以分为颜料型墨水和染料型墨水。染料型墨水中的染料是以分子状态存在的，因此获得的印刷品图像清晰，色阶过渡均匀，但是容易褪色且耐水性差。

颜料型墨水中的颜料是颗粒状的，通过将颜料接枝或用分散剂处理可使颜料分散在水中。由此获得的印刷品具有耐光、耐水等优点，但是颜料型墨水在照片纸上打印时，颜料粒子大部分停留在照片纸表面，因此很难获得满意的耐擦性，并且由于颜料型墨水中的颜料是以颗粒状态存在，光线在印刷品表面形成漫反射，不容易获得较好的光泽度。

耐擦性是指印刷品受摩擦后的损伤程度。耐擦性好的印刷品受摩擦后表面不容易留下划痕。

印刷品的光泽度表示印刷品表面对可见光的反射程度。光泽度高，印刷品表面对光的反射率高，更能表现色彩的鲜明。

在颜料型喷墨打印墨水中，添加树脂可以改善打印样张的耐擦性和光泽度。由于树脂的种类很多，添加树脂后可以达到满意的耐擦性，但不一定同时获得较好的光泽度。添加树脂后可以达到满意的光泽度，但不一定同时获得较好的耐擦性。在中国专利200410006513.X中，提出在墨水制备过程中加入水分散性聚氨酯型树脂可以改善耐擦性和光泽度。本发明通过选择所添加树脂，使印刷品同时获得较好的光泽度和较好的耐擦性，并提高了打印样张的反射密度，而且打印样张重叠放置不会发生粘连现象。

本发明中提到的水性聚氨酯树脂是由聚醚或聚酯多元醇、含羧基的二元醇及异氰酸酯聚合后，用碱中和后乳化于水中制备的。在水性聚氨酯的分子链中含有柔性的聚醚或聚酯链段，这使得水性聚氨酯树脂在受到外力的作用时可以吸收部分能量，聚醚或聚酯链段的运动表现为水性聚氨酯的第一玻璃化温度；水性聚氨酯分子链中的异氰酸酯多含有芳环或环烃，因此属于刚性基团，较多的刚性基团可使水性聚氨酯具有较好的硬度和力学强度，刚性基团的运动表现为水性聚氨酯的第二玻璃化温度。由于水性聚氨酯具有两个玻璃化温度，因此这类高分子具有很多优良的性能。本发明使用这种水性聚氨酯树脂，使颜料型喷墨打印墨水光泽度和耐擦性得到提高和改善，并提高了打印样张的反射密度，而且打印样张重叠放置不会发生粘连现象。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有良好耐擦性的颜料墨水，它可以通过仔细筛选所用的树脂，使印刷品的反射密度提高，耐擦性提高，还具有非常好的光泽感，并且大量印刷品叠放不会发生粘连现象。

本发明的技术方案：一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于它是由色浆、水性聚氨酯树脂和去离子水混合组成；其中色浆重量百分组成为10～50％，树脂重量百分组成为0.1~15％，其余为去离子水。

上述所说的颜料墨水是一种水性纳米颜料墨水，墨水中颜料颗粒的粒径D₅₀为30～300nm。

上述所说的色浆包含的颜料是颜料黑C.I.P.B.7、颜料蓝系列、颜料红系列、颜料黄系列、颜料紫系列和颜料绿系列中的一种以上的组合；其中：

所说的颜料蓝系列包括颜料蓝C.I.P.B.1、颜料蓝C.I.P.B.2、颜料蓝C.I.P.B.3、颜料蓝C.I.P.B.4、颜料蓝C.I.P.B.15:3、颜料蓝C.I.P.B.15:4和颜料蓝C.I.P.B.60；

所说的颜料红系列包括颜料红C.I.P.R.5、颜料红C.I.P.R.7、颜料红C.I.P.R.12、颜料红C.I.P.R.48、颜料红C.I.P.R.53:1、颜料红C.I.P.R.57、颜料红C.I.P.R.112、颜料红C.I.P.R.122、颜料红C.I.P.R.123、颜料红C.I.P.R.168、颜料红C.I.P.R.177、颜料红C.I.P.R.184、颜料红C.I.P.R.194、颜料红C.I.P.R.202、颜料红C.I.P.R.209和颜料红C.I.P.R.224；

所说的颜料黄系列包括颜料黄C.I.P.Y.1、颜料黄C.I.P.Y.2、颜料黄C.I.P.Y.3、颜料黄C.I.P.Y.12、颜料黄C.I.P.Y.13、颜料黄C.I.P.Y.14、颜料黄C.I.P.Y.16、颜料黄C.I.P.Y.17、颜料黄C.I.P.Y.73、颜料黄C.I.P.Y.74、颜料黄C.I.P.Y.75、颜料黄C.I.P.Y.83、颜料黄C.I.P.Y.93、颜料黄C.I.P.Y.95、颜料黄C.I.P.Y.97、颜料黄C.I.P.Y.98、颜料黄C.I.P.Y.114、颜料黄C.I.P.Y.128、颜料黄C.I.P.Y.129、颜料黄C.I.P.Y.151和颜料黄C.I.P.Y.154；

所说的颜料紫系列包括颜料紫C.I.P.V.19、颜料紫C.I.P.V.23和颜料紫C.I.P.V.37；

所说的颜料绿系列包括颜料绿C.I.P.G.7和颜料绿C.I.P.G.36。

上述所说的水性聚氨酯树脂的分子量在50～100万，第一玻璃化温度在-40℃～-10℃；第二玻璃化温度在45℃～120℃。

上述所说的玻璃化温度是指高分子链段可以自由运动的最低温度；做聚氨酯类聚合物的DSC测试时，随着温度的变化，测试曲线会有两个明显的峰，即不同的高分子链段发生运动时的温度是不相同的。聚氨酯类聚合物是由软段和硬段构成，随着温度升高，首先软段开始运动，温度继续升高，硬段才会发生运动。因此聚氨酯类聚合物可以有两个玻璃化温度。

上述所说的颜料墨水中可以加入重量百分比为0.5～10％的渗透剂，重量百分比为5～30％的保湿剂和重量百分比为0.1～2％的表面活性剂。

上述所说的渗透剂选用异丙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯酮、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、丙二醇丁醚或二丙二醇丁醚中的至少一种。

上述所说的保湿剂是高沸点、难挥发的醇类，如丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、三羟甲基丙烷、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，2，6-己三醇、聚乙二醇400或聚乙二醇600中的至少一种。

上述所说的表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、非离子型和两性表面活性剂中的一种或两种及其以上的适当组合，其中所说的阴离子型表面活性剂如烷基羧酸盐和烷基磺酸盐；所说的阳离子型表面活性剂如单烷基单季铵盐和单烷基双季铵盐；所说的非离子型表面活性剂如聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯、糖酯和烷基糖苷；所说的两性表面活性剂如卵磷脂和椰油酰胺基丙基甜菜碱。

上述所说的阴离子型表面活性剂选用罗迪亚公司(Rhodia)的产品GEROPON和氰特化工公司(Cytec)的产品Aerosol OT；非离子型表面活性剂选用罗门哈斯公司(RhomHaas)的产品Triton X-100、空气化工公司(Air Products)的产品Surfynol 465、Surfynol485，日信公司(Nissin)的产品E1010和杜邦公司(Dupont)的产品Zonyl FSO-100中的至少一种。

一种上述具有良好耐擦性的颜料墨水的制备方法，可采用以下步骤：

(1)按配方计量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；

(2)按配方计量好色浆，色浆置于搅拌机上搅拌，所说的搅拌机可以是磁力搅拌机或机械搅拌机，搅拌速度为100~1000转/分钟；

(3)将混合均匀的溶剂以每秒2～3滴的速率缓慢滴加到色浆中；

(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌12~20分钟时间后停止；

(5)用孔径为0.22微米~3微米的过滤器过滤，得到喷墨打印用墨水；

(6)将得到的墨水测试。

本发明中使用的测试方法：

(1)光泽度：使用mircro-TRI-gloss仪器测量。

(2)反射密度：使用X-Rite 418仪器测量。

(3)耐擦性：用手涂抹印刷品表面没有痕迹-1；用手涂抹印刷品表面有少许痕迹-2；用手涂抹印刷品表面有明显痕迹-3。

(4)粘连性：将两张打印样张重叠放置在温度为50℃的烘箱中，放置1Kg的重物于打印样张上，30分钟后观察两张打印样张是否有粘连现象；

(5)测试记录介质采用高光相纸、亚光相纸、绒面相纸、涂布薄膜的金箔纸、铝箔纸、黏性打印纸或塑料薄膜。

本发明的优越性和技术效果在于：(1)通过选择所添加树脂可以达到满意的耐擦性，打印完成后用手指在印刷品表面涂抹不留下痕迹；(2)可以提高打印样张的光泽度；(3)可以提高打印样张的反射密度；(4)添加水性聚氨酯树脂后打印样张重叠放置不会发生粘连现象。

(四)具体实施方式：

实施例1：

一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其中色浆选用科莱恩黑色色浆(颜料为颜料黑C.I.P.B.7)，重量百分比为20％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，水性聚氨酯树脂Witcobond w-234重量百分比为4％，其余为去离子水。其中Witcobondw-234是科聚亚公司的产品。

这种喷墨打印颜料墨水的制备方法采取以下步骤：

(2)按配方计量好色浆，色浆置于磁力搅拌机上，搅拌速度为150转/分钟；

(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌15分钟后停止；

(5)用孔径为0.8微米的滤器过滤，得到喷墨打印用墨水。

将制备的喷墨打印颜料墨水填充到墨盒中，用爱普生STYLUS C67(EPSON STYLUSC67)打印机在照片纸上打印实地色块，打印机设置中纸张类型选择普通纸，测试结果见表1。

比较例1：原有技术的喷墨打印黑色颜料墨水组成为：科莱恩黑色色浆(颜料为颜料黑C.I.P.B.7)重量百分比为20％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，其余为去离子水。它的制备方法同实施例1所涉的制备方法，测试结果见表1。

实施例2：

一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其中色浆选用汽巴青色色浆(颜料为颜料蓝C.I.P.B.15:3)，重量百分比为25％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，水性聚氨酯树脂Witcobond w-236重量百分比为4％，其余为去离子水。其中Witcobond w-236是科聚亚公司的产品。

这种喷墨打印颜料墨水的制备方法同实施例1所涉的制备方法。将制备的喷墨打印颜料墨水填充到墨盒中，用爱普生STYLUS C67(EPSON STYLUS C67)打印机在照片纸上打印实地色块，测试结果见表1。

比较例2：原有技术的喷墨打印青色颜料墨水组成为：汽巴青色色浆(颜料为颜料蓝C.I.P.B.15:3)重量百分比为25％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，其余为去离子水。它的制备方法同实施例1所涉的制备方法，测试结果见表1。

实施例3：

一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其中色浆选用汽巴品红色色浆(颜料为颜料红C.I.P.R.122)，重量百分比为25％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，水性聚氨酯树脂Witcobond w-232重量百分比为4％，其余为去离子水。其中Witcobond w-232是科聚亚公司的产品。

比较例3：原有技术的喷墨打印品红色颜料墨水组成为：汽巴品红色色浆(颜料为颜料红C.I.P.R.122)重量百分比为25％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，其余为去离子水。它的制备方法同实施例1所涉的制备方法，测试结果见表1。

实施例4：

一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其中色浆选用汽巴黄色色浆(颜料为颜料黄C.I.P.Y.74)，重量百分比为25％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，水性聚氨酯树脂Witcobond w-234重量百分比为7％，其余为去离子水。其中Witcobondw-234是科聚亚公司的产品。

比较例4：原有技术的喷墨打印黄色颜料墨水组成为：汽巴品黄色浆(颜料为颜料黄C.I.P.Y.74)重量百分比为25％，N-甲基-2-吡咯烷酮重量百分比为7％，1，2-丙二醇重量百分比为4％，丙三醇重量百分比为5％，Triton X-100重量百分比为0.6％，其余为去离子水。它的制备方法同实施例1所涉的制备方法，测试结果见表1。

表1

水性聚氨酯树脂用量

水性聚氨酯树脂类型

树脂分子量g/mol

树脂Tg₁℃

树脂Tg₂℃

60°光泽度

反射密度

耐擦性

粘连性

实施例1

4％

Witcobondw-234

70万

-28

55.2

24.9

2.15

1

无

比较例1

/

16.3

1.8

3

无

实施例2

4％

Witcobondw-236

70万

-27

54.8

81.7

1.07

1

无

比较例2

/

74.5

0.9

2

无

实施例3

4％

Witcobondw-232

70万

-12

54.5

86.2

1.46

1

无

比较例3

/

72.8

1.3

2

无

实施例4

7％

Witcobondw-234

70万

-28

55.2

71.9

0.87

1

无

比较例4

/

61.9

0.77

2

无

注：Tg₁表示第一玻璃化温度，Tg₂表示第二玻璃化温度。

根据表1的结果，在原有喷墨打印颜料墨水配方中添加精选的水性聚氨酯可以有效提高打印样张的光泽度和反射密度，并且获得较好的耐擦性，且加入精选的水性聚氨酯后不会造成打印样张的粘连。

Claims

1.一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于它是由色浆、水性聚氨酯树脂和去离子水混合组成；其中色浆重量百分组成为10～50％，树脂重量百分组成为0.1～15％，其余为去离子水；所说的颜料墨水是一种水性纳米颜料墨水，墨水中颜料颗粒的粒径D₅₀为30～300nm；所说的水性聚氨酯树脂是由聚醚或聚酯多元醇，含羧基的二元醇及异氰酸酯聚合后，用碱中和后乳化于水中制备。

2.根据权利要求1所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于色浆包含的颜料是颜料黑C.I.P.B.7、颜料蓝系列、颜料红系列、颜料黄系列、颜料紫系列和颜料绿系列中的一种以上的组合；其中：

所说的颜料绿系列包括颜料绿C.I.P.G.7和颜料绿C.I.P.G.36。

3.根据权利要求1所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于所说的水性聚氨酯树脂的分子量在50～100万，第一玻璃化温度在-40℃～-10℃；第二玻璃化温度在45℃～120℃。

4.根据权利要求1所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于所说的颜料墨水中加入重量百分比为0.5～10％的渗透剂，重量百分比为5～30％的保湿剂和重量百分比为0.1～2％的表面活性剂。

5.根据权利要求1所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于所说的渗透剂为异丙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯酮、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、丙二醇丁醚或二丙二醇丁醚中的至少一种。

6.根据权利要求4所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于所说的保湿剂是高沸点、难挥发的醇类，为丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、三羟甲基丙烷、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，2，6-己三醇、聚乙二醇400或聚乙二醇600中的至少一种。

7.根据权利要求4所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于所说的表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、非离子型和两性表面活性剂中的一种或两种及其以上的适当组合，其中所说的阴离子型表面活性剂为烷基羧酸盐或烷基磺酸盐；所说的阳离子型表面活性剂为单烷基单季铵盐或单烷基双季铵盐；所说的非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯、糖酯或烷基糖苷；所说的两性表面活性剂为卵磷脂或椰油酰胺基丙基甜菜碱。

8.根据权利要求7所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水，其特征在于所说的阴离子型表面活性剂选用罗迪亚公司Rhodia的产品GEROPON和氰特化工公司Cytec的产品Aerosol OT；非离子型表面活性剂选用罗门哈斯公司RhomHaas的产品Triton X-100、空气化工公司Air Products的产品Surfynol 465、Surfynol485，日信公司Nissin的产品E1010和杜邦公司Dupont的产品Zonyl FSO-100中的至少一种。

9.一种具有良好耐擦性的颜料墨水的制备方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)按上述配方计量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；

(2)按上述配方计量好色浆，色浆置于搅拌机上搅拌，所说的搅拌机可以是磁力搅拌机或机械搅拌机，搅拌速度为100～1000转/分钟；

(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌12～20分钟时间后停止；

(5)用孔径为0.22微米～3微米的过滤器过滤，得到喷墨打印用墨水。

(6)将得到的墨水进行测试。

10.根据权利要求9所说的一种具有良好耐擦性的颜料墨水的制备方法，其特征在于其使用的测试方法：

(1)光泽度：使用mircro-TRI-gloss仪器测量；

(2)反射密度：使用X-Rite 418仪器测量；

(3)耐擦性：用手涂抹印刷品表面没有痕迹-1；用手涂抹印刷品表面有少许痕迹-2；用手涂抹印刷品表面有明显痕迹-3；