CN102092209B

CN102092209B - 喷墨记录材料

Info

Publication number: CN102092209B
Application number: CN2010105243232A
Authority: CN
Inventors: 姜波; 黄玉东; 刘丽; 白永平; 孟令辉; 刘夏林; 白慧文; 刘威妍
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: CN102092209A

Abstract

本发明涉及一种喷墨材料及其制备方法，解决了现有喷墨记录材料吸墨效果不好、打印图像的颜色分布不均匀、打印图象不够清晰、制备成本较高的问题。本发明是由PVC作为基材，20～30％聚丙烯酸乳液作为底胶，10～100nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成，经过PVC材料的电晕处理、PVC底层涂胶、烘干、吸墨层涂布、烘干的过程，制备出来的喷墨记录材料打印图象清晰，墨滴不扩散，颜色分布均匀，色彩清晰度、色彩饱和度以及光泽度等性能优异，由于原料及制作成本较低，因此利于工业化生产及推广应用。

Description

喷墨记录材料

技术领域

本发明涉及一种喷墨材料及其制备方法。

背景技术

喷墨打印由于其具有体积小、操作简单方便、打印噪音低、成像清晰，价格易于接受等优点，正在逐渐占领彩色喷墨打印市场，其主要耗材彩色喷墨打印材料也越来越引起用户的重视。现有喷墨记录材料多以在基材上涂布一层特殊的吸墨涂层为主，但是现有方法及吸墨涂层组成制备的喷墨记录材料只能保证喷墨打印过程中完成最基本的图文输出效果，不能快速吸墨及干燥、防止墨水扩散，也就不能保证喷墨打印的成像效果，图像的色彩清晰度以及色彩饱和度等性能较差，缺少光泽性；另外，目前市场上出现一些如“IC/ID专用转印材料喷墨转印材料”、“多功能打印膜”及数码印刷材料等材料，成像效果稍好一些但同时又存在制备工艺复杂、应用成本较高、应用领域受到限制等问题，不利于工业生产及应用推广。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有喷墨记录材料吸墨效果不好、打印图像的颜色分布不均匀、打印图象不够清晰、制备成本较高等缺陷而提供一种喷墨记录材料及其制备方法。

本发明一种喷墨记录材料是由PVC作为基材，20～30％聚丙烯酸乳液作为底胶，10～100nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成；所述的吸墨层涂布液中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；所述的分散剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂的结构式为：Y(CH₂)_nSiX₃，n表示0～3的整数，X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基，Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成。

本发明一种喷墨记录材料的制备方法是按下述步骤进行的：一、将PVC基材进行电晕处理，电压20～40V，电流1.5～2.5A，真空度为-1～-2Mpa，处理时间为4～8s；二、将20～30％聚丙烯酸乳液通过电动涂布机浸涂在经过电晕处理过的PVC表面，厚度为30～50g/m²，在40～60℃烘箱中烘干备用；三、在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5～7，加入10～100nm的无机纳米颜料，用分散机以7000～8000r/min的速度分散30～40min，得到无机纳米颜料溶液；其中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～ 10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；四、将黏合剂水溶液与步骤三制得的无机纳米颜料溶液以质量比为1∶2.5～3.5混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20～30min，静置消泡30～60min，获得吸墨层涂布液；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成；五、将步骤四制得的吸墨层涂布液通过电动涂布机浸涂在步骤二制得的具有底胶的PVC表面，厚度80～100g/m²，在40～60℃烘箱中烘干，即得本发明。

本发明一种喷墨记录材料的吸墨层涂布液的制备方法为：在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5～7，加入10～100nm的无机纳米颜料，用分散机以7000～8000r/min的速度分散30～40min，得到无机纳米颜料溶液；再将无机纳米颜料溶液和黏合剂水溶液以质量比为2.5～3.5∶1混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20～30min，静置消泡30～60min，获得吸墨层涂布液；其中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成。

本发明选取PVC作为基材首先是由于PVC材料来源广泛易得，价格便宜，有益于工业化生产和市场推广，另外，PVC材料本身具有很强的极性，同时，PVC材料通过本发明的制备方法中步骤一的电晕处理，使其表面的极性更强，更加有助于提高界面的粘接性能，更加有利于同聚丙烯酸乳液、吸墨层涂布液的结合；聚丙烯酸乳液作为底胶具有较强的粘接能力，起到连接PVC材料和吸墨层涂布液的作用，其具有的酰胺基团还具有较强的吸水性，吸墨能力比较强；本发明优选了无机纳米颜料、分散剂、乙酸和黏合剂水溶液制成吸墨层涂布液，是针对喷墨打印原理，从本质上解决打印图像的颜色分布不均匀、打印图象不清晰的问题，无机纳米颜料为无机颜料粒子，表面能很强，有很强的吸墨和固墨的作用，可以使墨滴迅速吸收和干燥，防止墨滴迁移和扩散，使打印图像的颜色分布均匀、打印图象更加清晰，同时，还具有很强的固墨作用，有效防止褪色，通过实验证明，本发明喷墨记录材料打印后的色彩可以长时间保留而没有发生褪色；但由于无机纳米颜料分散性较差，因此本发明选取了硅烷偶联剂作为分散剂，起到更好的在溶液中分散无机纳米颜料的作用；乙酸具有辅助分散和调节PH值的作用；本发明选取的聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶作为黏合剂主要起到粘接和辅助吸墨的作用，增强了喷墨记录材料的耐磨性能和固墨性能，同时成本较低，来源广泛；本发明优选的吸墨层涂布液配方和制备方法，提高了本发明喷墨记录材料的吸墨性能，进而达到打印图象清晰、墨滴不扩散、颜色分布均匀的目的，同时，由于选取的PVC基材和吸墨层涂布液都具有细腻的优点，因此打印的图象表面光滑、无裂纹、手触摸后感觉平滑，为本发明的另一优点。

附图说明

图1是本发明喷墨记录材料打印效果图

图2是对比喷墨记录材料打印效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种喷墨记录材料是由PVC作为基材，20～30％聚丙烯酸乳液作为底胶，10～100nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成；所述的吸墨层涂布液的制备过程为：在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5～7，加入10～100nm的无机纳米颜料，用分散机以7000～8000r/min的速度分散30～40min，得到无机纳米颜料溶液，将无机纳米颜料溶液与黏合剂水溶液以质量比为2.5～3.5∶1混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20～30min，静置消泡30～60min，获得吸墨层涂布液，其中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；所述的分散剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂的结构式为：Y(CH₂)_nSiX₃，n表示0～3的整数，X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基，Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成。

本发明优选了无机纳米颜料、分散剂、乙酸和黏合剂水溶液制成吸墨层涂布液，无机纳米颜料为无机颜料粒子，表面能很强，有很强的吸墨和固墨的作用，可以使墨滴迅速吸收和干燥，防止墨滴迁移和扩散，使打印图像的颜色分布均匀、打印图象更加清晰，同时，无机纳米颜料还具有很强的固墨作用，有效防止褪色，通过实验证明，本发明喷墨记录材料打印后的色彩可以长时间保留而不会发生褪色；本发明选取了硅烷偶联剂作为分散剂，起到更好的在溶液中分散无机纳米颜料的作用；乙酸具有辅助分散和调节PH值的作用；本发明选取的聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶作为黏合剂主要起到粘接和辅助吸墨的作用，增强了喷墨记录材料的耐磨性能和固墨性能。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：一种喷墨记录材料是由PVC作为基材，25％聚丙烯酸乳液作为底胶，50nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：一种喷墨记录材料是由PVC作为基材，20％聚丙烯酸乳液作为底胶，10nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：一种喷墨记录材料是由PVC作为基材，30％聚丙烯酸乳液作为底胶，100nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比10％配制而成。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8％配制而成。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比9％配制而成。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述的分散剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂的结构式为：Y(CH₂)_nSiX₃，n表示0～3的整数，X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基，Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。

具体实施方式九：本发明一种喷墨记录材料的制备方法是按下述步骤进行的：一、将PVC基材进行电晕处理，电压20～40V，电流1.5～2.5A，真空度为-1～-2Mpa，处理时间为4～8s；二、将20～30％聚丙烯酸乳液通过电动涂布机浸涂在经过电晕处理过的PVC表面，厚度为30～50g/m²，在40～60℃烘箱中烘干备用；三、在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5～7，加入10～100nm的无机纳米颜料，用分散机以7000～8000r/min的速度分散30～40min，得到无机纳米颜料溶液；其中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；四、将黏合剂水溶液与步骤三制得的无机纳米颜料溶液以质量比为1∶2.5～3.5混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20～30min，静置消泡30～60min，获得吸墨层涂布液；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成；五、将步骤四制得的吸墨层涂布液通过电动涂布机浸涂在步骤二制得的具有底胶的PVC表面，厚度80～100g/m²，在40～60℃烘箱中烘干，即得本发明。

用本实施方式制备的喷墨记录材料与对比喷墨记录材料打印，利用相同的EPSON270打印机对淡黄、黑、浅绿、浅蓝、浅紫、浅粉六种颜色的相同墨水进行打印。打印图如图1和图2所示，通过对图1和图2对比可知，本实施方式喷墨记录材料打印图象清晰、墨滴不扩散、颜色分布均匀、并且图象表面光滑、无裂纹、手触摸后感觉平滑，而对比喷墨记录材料打印出来的图像模糊，颜色分布不均匀，向四周扩散，打印图象手触摸后感觉凸凹不平，通过进行耐磨性实验可知，打印图象用布反复搽试1min，本实施方式喷墨记录材料打印图象没有变化，而对比喷墨记录材料打印出来的图像有明显变化，变得更加模糊，凹凸不平，通过效果图可知本发明方法获得喷墨记录材料的吸墨性、光滑性和耐磨性性能优越。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：一种喷墨记录材料的制备方法是按下述步骤进行的：一、将PVC基材进行电晕处理，电压30V，电流2A，真空度为-1.3Mpa，处理时间为5s；二、将25％聚丙烯酸乳液通过电动涂布机浸涂在PVC表面，厚度为40g/m²，在50℃烘箱中烘干备用；三、在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至6，加入50nm的纳米二氧化硅，用分散机以7500r/min的速度分散35min，得到纳米二氧化硅溶液；其中分散剂与纳米二氧化硅及去离子水的质量比为0.04∶1∶8；四、将质量比为9％的聚乙烯醇水溶液与步骤三制得的纳米二氧化硅以质量比为1∶2.8混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理25min，静置消泡45min，获得吸墨层涂布液；五、将步骤四制得的吸墨层涂布液通过电动涂布机浸涂在步骤二制得的具有底胶的PVC表面，厚度90g/m²，在50℃烘箱中烘干，即得本发明。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九或十不同的是：一种喷墨记录材料的制备方法是按下述步骤进行的：一、将PVC基材进行电晕处理，电压20V，电流1.5A，真空度为-1Mpa，处理时间为4s；二、将20％聚丙烯酸乳液通过电动涂布机浸涂在PVC表面，厚度为30g/m²，在40℃烘箱中烘干备用；三、在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5，加入10nm的纳米二氧化硅，用分散机以7000r/min的速度分散30min，得到纳米二氧化硅溶液；其中分散剂与纳米二氧化硅及去离子水的质量比为0.02∶1∶8；四、将黏合剂水溶液与步骤三制得的纳米二氧化硅以质量比为1∶2.5混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20min，静置消泡30min，获得吸墨层涂布液；五、将步骤四制得的吸墨层涂布液通过电动涂布机浸涂在步骤二制得的具有底胶的PVC表面，厚度80g/m²，在40℃烘箱中烘干，即得本发明。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是：一种喷墨记录材料的制备方法是按下述步骤进行的：一、将PVC基材进行电晕处理，电压40V，电流2.5A，真空度为-2Mpa，处理时间为8s；二、将30％聚丙烯酸乳液通过电动涂布机浸涂在PVC表面，厚度为40g/m²，在60℃烘箱中烘干备用；三、在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至7，加入100nm的纳米二氧化硅，用分散机以8000r/min的速度分散40min，得到纳米二氧化硅溶液；其中分散剂与纳米二氧化硅及去离子水的质量比为0.05∶1∶10；四、将黏合剂水溶液与步骤三制得的纳米二氧化硅以质量比为1∶3.5混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理30min，静置消泡60min，获得吸墨层涂布液；五、将步骤四制得的吸墨层涂布液通过电动涂布机浸涂在步骤二制得的具有底胶的PVC表面，厚度100g/m²，在60℃烘箱中烘干，即得本发明。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是：所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是：步骤三所述的分散剂与纳米二氧化硅与去离子水的质量比为0.03∶1∶9，黏合剂水溶液与纳米二氧化硅溶液的质量比为1∶3。

具体实施方式十五：本实施方式一种喷墨记录材料的吸墨层涂布液的制备方法，其特征为：所述的喷墨记录材料的吸墨层涂布液的制备方法为：在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5～7，加入10～100nm的无机纳米颜料，用分散机以7000～8000r/min的速度分散30～40min，得到无机纳米颜料溶液；再将无机纳米颜料溶液和黏合剂水溶液以质量比为2.5～3.5∶1混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20～30min，静置消泡30～60min，获得吸墨层涂布液；其中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成。

本发明吸墨层涂布液优选了无机纳米颜料、分散剂、乙酸和黏合剂水溶液制成，是针对喷墨打印原理，从本质上解决吸墨效果不好、打印图像的颜色分布不均匀、打印图象不清晰的问题。无机纳米颜料为无机颜料粒子，表面能很强，有很强的吸墨和固墨的作用，可以使墨滴迅速吸收和干燥，防止墨滴迁移和扩散，使打印图像的颜色分布均匀、打印图象更加清晰，同时，还具有很强的固墨作用，有效防止褪色；本发明选取了硅烷偶联剂作为分散剂，起到更好的在溶液中分散无机纳米颜料的作用；乙酸具有辅助分散和调节PH值的作用；本发明选取的聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶作为黏合剂主要起到粘接和辅助吸墨的作用，增强了喷墨记录材料的耐磨性能和固墨性能。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十五不同的是：所述的喷墨记录材料的吸墨层涂布液的制备方法为：在去离子水中加入硅烷偶联剂，通过乙酸调节PH值至6，加入50nm的纳米二氧化硅，用分散机以7500r/min的速度分散35min，得到纳米二氧化硅溶液；将纳米二氧化硅溶液与质量浓度为8％的聚乙烯醇溶液以质量比为2.8∶1混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理25min，静置消泡45min，获得吸墨层涂布液；其中硅烷偶联剂与纳米二氧化硅及去离子水的质量比为0.04∶1∶8。

Claims

1.一种喷墨记录材料，其特征在于所述的喷墨记录材料是由PVC作为基材，20～30％聚丙烯酸乳液作为底胶，10～100nm的无机纳米颜料、分散剂、乙酸、去离子水和黏合剂水溶液制成的吸墨层涂布液制成；所述的吸墨层涂布液的制备方法为：在去离子水中加入分散剂，通过乙酸调节PH值至5～7，加入10～100nm的无机纳米颜料，用分散机以7000～8000r/min的速度分散30～40min，得到无机纳米颜料溶液；再将无机纳米颜料溶液和黏合剂水溶液以质量比为2.5～3.5∶1混合，然后通过电动搅拌器或超声震荡器处理20～30min，静置消泡30～60min，获得吸墨层涂布液；所述的吸墨层涂布液中分散剂与无机纳米颜料及去离子水的质量比为0.02～0.05∶1∶8～10；所述的无机纳米颜料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化锌，以及蒙脱土和膨润土中的一种或其中两种的混合；所述的分散剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂的结构式为：Y(CH₂)_nSiX₃，n表示0～3的整数，X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基，Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基；所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8～10％配制而成。

2.按照权利要求1所述的一种喷墨记录材料，其特征在于：所述的喷墨记录材料中的底胶为25％聚丙烯酸乳液，无机纳米颜料的粒径为50nm。

3.按照权利要求1所述的一种喷墨记录材料，其特征在于：所述的喷墨记录材料中的底胶为20％聚丙烯酸乳液，无机纳米颜料的粒径为10nm。

4.按照权利要求1所述的一种喷墨记录材料，其特征在于：所述的喷墨记录材料中的底胶为30％聚丙烯酸乳液，无机纳米颜料的粒径为100nm。

5.按照权利要求1所述的一种喷墨记录材料，其特征在于：所述的黏合剂水溶液为聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、丁苯胶乳、明胶中的一种或其中两种的混合按照与水的质量百分比8％配制而成。