CN102146231B

CN102146231B - 一种水性颜料型喷墨印花墨水及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102146231B
Application number: CN 201110087203
Authority: CN
Inventors: 王夏琴; 冉淑燕; 李文彬
Original assignee: SHANGHAI INKWIN INK SPRAY TECHNOLOGY Co Ltd; Donghua University
Current assignee: SHANGHAI INKWIN INK SPRAY TECHNOLOGY Co Ltd; Donghua University
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-04-07
Also published as: CN102146231A

Abstract

本发明涉及一种水性颜料型喷墨印花墨水及其制备方法与应用，其组分包括：按质量百分比，5.0-25.0％的颜料色浆，0.2-2.0％的表面活性剂，2.0-15.0％的织物粘合剂，5.0-35.0％的保湿剂，0.5-3.0％的pH调节剂，0.1-0.5％的抗菌剂，其余为去离子水。制备方法为将上述组分混合搅拌过滤即得。应用方法包括四种基本色的水性颜料型喷墨印花墨水分别装入喷墨印花机墨盒，通过计算机将所需要的色彩和图案打印到织物上，然后将上述织物烘焙固色即得。本发明具有良好的存储稳定性和打印流畅性，耐水洗牢度与耐摩擦牢度高，制备方法及应用方法工艺简单，具有良好的应用前景。

Description

一种水性颜料型喷墨印花墨水及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于喷墨印花墨水领域，特别涉及一种水性颜料型喷墨印花墨水及其制备方法与应用。

背景技术

传统的丝网、圆网印花由于操作工艺复杂冗长，且不能满足高品质、小批量、花样多样化、个性化的要求，而数码印花技术摆脱了传统印花分色、制片、制网的模拟方式，具有操作方便，无污染、高回报的明显优势，给纺织印染业带来了前所未有的发展机遇。数码喷墨印花是把所需的印花图案以数字形式输入计算机，经过电脑印花分色描稿编辑处理后，再通过计算机控制的数字喷墨印花机，直接将印花墨水喷射到各种织物上，印制出所需的各种花色图案。数码印花墨水是数码印花的重要耗材，数码印花墨水的性能直接影响到印花的质量，目前所用于织物数码印花的墨水主要以染料墨水为主，但染料墨水用于织物数码印花存在诸多缺点：(1)染料墨水不具有通用性，不同的织物需要不同种类的染料墨水才能满足印花要求。由于更换墨水需清洗喷头与管路，导致操作十分麻烦；(2)生产工艺复杂，且存在一定的环境污染。印花之前需对织物预处理，喷墨印花后还需对织物进行汽蒸固色、水洗去除浮色等后处理，导致工艺较复杂，并且能耗较高，织物后处理阶段往往需要多次水洗才能除去没有固定的染料，会造成一定的环境污染；(3)水洗、耐摩擦及耐晒牢度差。一般染料都是低分子的水溶性染料，见光易分解，导致掉色变色，影响印花织物品质。

染料墨水的上述缺点阻碍了数码喷墨印花技术的推广，因此开发出能避免染料墨水缺点的新型喷墨印花墨水的任务迫在眉睫，颜料型喷墨印花墨水应势而生。颜料型喷墨印花墨水基于粘合剂在织物表面的成膜原理，将没有亲和性和反应性的颜料粘附在织物上，再经过烘焙使颜料沉积并牢固固定于织物表面，从而赋予织物各种艳丽的色彩和丰富的图案。颜料型喷墨印花墨水能通用于各种织物，如棉、毛、丝，锦纶、涤纶织物及混纺织物，在喷墨印花过程中变换织物不需更换墨水及清洗喷头和管道，墨水浪费较少，几乎不污染环境。另外颜料型喷墨印花墨水因不需织物预处理及后水洗工艺而省水、省电，制造工艺简单，生产成本可降低，因此颜料型喷墨印花墨水用于织物喷墨印花的优点是显而易见的，但是目前该技术尚未解决的问题是：找不到合适的织物粘合剂，而导致喷墨印花产品水洗牢度低，干摩擦牢度不够。

用于织物涂料印花的粘合剂大都是聚合物乳液，但适合涂料印花的乳液粘合剂并非手感、柔韧性、透明度、粘附性，尤其是水洗牢度、耐摩擦牢度等方面符合颜料型喷墨印花墨水的要求。用于织物涂料印花的乳液粘合剂按其化学结构可分为：聚丙烯酸酯类、丁二烯类、醋酸乙烯酯类和聚氨酯类。而目前在水性颜料喷墨印花墨水中加入聚丙烯酸乳液及聚氨酯乳液，作为粘合剂来提高颜料粒子与织物的附着力的报道并不多见，尤其以聚氨酯乳液为粘合剂的报道几乎没有。

国外在水性颜料型喷墨墨水中添加聚丙烯酸酯乳液，最具代表性的专利有US7338988、US70301175，但是这些专利中的喷墨墨水主要针对PE、PVC、PU等塑胶材质的着色，在织物上干摩擦牢度和水洗牢度均不够理想。国内房宽峻等人对水性颜料型喷墨印花墨水做了大量探索工作，专利CN200510040114.X及CN200510040115.4中聚羧酸酸型共聚物同时起到颜料超分散剂与织物粘合剂的双重功能，但是聚羧酸型共聚物从超分散剂来看，由于大分子链中缺乏单点或多点锚固集团，并且无溶剂化链，因此经聚羧酸型共聚物分散的颜料易重新团聚；从织物粘合剂的角度来看，聚羧酸型共聚物能与纤维素织物发生化学反应，但与涤纶、尼龙等化纤织物几乎无反应，因此粘合效果不够。专利CN200710024154.4将交联剂加入到颜料型喷墨印花墨水中，以提高干、湿摩擦牢度，但是效果仍不理想，湿摩擦牢度只有2～3级，干摩擦牢度3～4级。而实际上颜料型喷墨印花墨水中如果有交联剂存在，墨水在运输或存储过程中都会发生交联反应，造成墨水的储存稳定性下降，并且打印流畅性也下降。专利200410013291.4采用了自交联丙烯酸树脂作为织物粘合剂，同样道理墨水在运输或存储过程中也会发生交联反应造成墨水粘度上升，储存稳定性和打印性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水性颜料型喷墨印花墨水及其制备方法与应用，该墨水具有良好的存储稳定性和打印流畅性，耐水洗牢度与耐摩擦牢度高，制备方法及应用方法工艺简单，具有良好的应用前景。

本发明的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其组分包括：按质量百分比，5.0-25.0％的颜料色浆，0.2-2.0％的表面活性剂，2.0-15.0％的织物粘合剂，5.0-35.0％的保湿剂，0.5-3.0％的pH调节剂，0.1-0.5％的抗菌剂，其余为去离子水。

所述的颜料色浆为蓝、红、黄或黑四种基本色色浆。四种基本色色浆均由上海英威喷墨科技有限公司提供，其中颜料粒子的平均直径在80-150nm之间。

所述的表面活性剂为BY125、BY140、苯扎氯铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基羧酸钠、十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸铵，二丁基萘磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚，曲拉通X-100、月桂酸烷醇酰胺、斯潘20、斯潘60、斯潘80，吐温80或亚甲基双荼磺酸钠(NNO)。

所述的织物粘合剂为水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸酯乳液，包括MK-119(广州以信化工有限公司)、PU328-9K、PU628-9K(泰兴市中纺助剂厂)、BY-6336、BY-6337(东莞市逸宝树脂有限公司)、BD-4838、BD-4895(上海拜道化学有限公司)、QY-001、QY-003或QY-004(东莞全球树脂实业有限公司)。

所述的保湿剂为2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、辛基-吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙三醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、甲基丙二醇、乙基羟基丙二醇、一缩丙二醇、二缩丙二醇、1，2-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2，4-丁三醇、1，5-戊二醇、叔戊醇、季戊四醇、2-甲基-2，4-戊二醇、环己醇、1，2-己二醇、2-甲基环己醇、庚二醇、正辛醇、PEG 200、PEG 400、PEG 800中的一种或几种。

所述的pH调节剂为氨水、一乙醇胺，乙二醇胺，三乙醇胺或甲基乙醇胺。

所述的抗菌剂为SilvaDur^TM ET抗菌剂(上海润河纳米材料科技有限公司)(上海涓瑞化工有限公司)、HR-25织物抗菌整理剂、GOOD&NICE或AEM5772-5防霉抗菌剂(佳伲思抗菌材料有限公司)。

所述墨水25℃下的粘度为2.0-10.0cP，表面张力为20-60mN/m，pH值为7-9。

本发明的一种水性颜料型喷墨印花墨水的制备方法，包括：

(1)按质量百分比，将0.2-2.0％的表面活性剂、2.0-15.0％的织物粘合剂、5.0-35.0％的保湿剂、0.5-3.0％的pH调节剂和0.1-0.5％的抗菌剂加入到去离子水中，搅拌50-100min，使其成为均匀的溶液体系；

(2)将质量百分比为5.0-25.0％的颜料色浆加入到上述溶液体系中，搅拌30-60min，使其成为均匀的墨水分散体系；

(3)将上述墨水分散体系用孔径为0.2-2μm的微孔滤膜过滤，即得水性颜料型喷墨印花墨水。

本发明的一种水性颜料型喷墨印花墨水应用于织物的喷墨印花，方法包括：

(1)将四种基本色的水性颜料型喷墨印花墨水分别装入喷墨印花机墨盒，通过计算机将所需要的色彩和图案打印到织物上；

(2)然后将上述织物以130-160℃烘焙固色3-5min即得。

采用该墨水喷墨印花的织物不需预处理、后处理，只需简单的烘焙固色即可。

有益效果

(1)本发明具有良好的存储稳定性和打印流畅性，耐水洗牢度与耐摩擦牢度高；

(2)本发明制备方法及应用方法工艺简单，解决了水性颜料型喷墨印花墨水在织物上水洗牢度低及摩擦牢度较差的问题，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

表1 蓝色颜料型喷墨印花墨水配方

组分	质量百分数(％)
		水性蓝色颜料色浆(颜料含量30％)	15.0
丙三醇	5.0
		一缩丙二醇	15.0
表面活性剂BY140	0.4
		聚丙烯酸酯乳液QY-001	12.0
一乙醇胺	0.5
		SilvaDur^TM ET抗菌剂	0.2
去离子水	51.9

按照表1的配方，将表面活性剂、聚丙烯酸酯乳液、保湿剂、pH调节剂、抗菌剂及去离子水用高速搅拌机以2000rad/min的转速搅拌60min，溶液体系充分混合均匀后，再将蓝色颜料色浆加入到溶液体系中，继续用高速搅拌机以1500rad/min的转速搅拌50min，使其成为均匀的蓝色墨水分散体系。最后将所制得的蓝色墨水分散体系用孔径为0.2μm的微孔滤膜过滤，即得含聚丙烯酸酯乳液的水性颜料型蓝色喷墨印花墨水。该蓝色喷墨印花墨水在25℃下的物化指标为：表面张力31.28mN/m(由BZY-2全自动表面张力仪测得)，粘度2.98cP(由R/S-CC同轴圆筒流变仪测得)，pH值8.7(由pH-20笔式pH测试仪测得)。经高温(70℃)和低温(0℃)耐候性能测试，得出：该蓝色喷墨印花墨水存储稳定性好。在棉织物上的喷墨印花测试得出：该蓝色墨水打印流畅性好，图案色泽鲜艳饱和，线条边缘锐利。喷墨印花后的棉织物手感柔软，耐水洗及耐摩擦牢度均为4级。

实施例2

表2 红色颜料型喷墨印花墨水配方

组分	质量百分数(％)
		水性红色颜料色浆(颜料含量25％)	18.0
三乙二醇	15.0
		叔戊醇	15.0
表面活性剂斯潘20	0.2
		聚丙烯酸树脂乳液BD-4838	10.0
氨水(体积浓度17％)	0.5
		抗菌剂SilvaDur^TM ET	0.1
去离子水	41.2

按照表2的配方，将表面活性剂、聚丙烯酸酯乳液、保湿剂、pH调节剂、抗菌剂及去离子水用高速搅拌机以2400rad/min的转速搅拌80min，溶液体系充分混合均匀后，再将红色颜料色浆加入到溶液体系中，继续用高速搅拌机以2000rad/min的转速搅拌30min，使其形成均匀的红色墨水分散体系。最后将所制得的红色墨水分散体系用孔径为2μm的微孔滤膜过滤，即得含聚丙烯酸酯乳液的水性颜料型红色喷墨印花墨水。该红色喷墨印花墨水在25℃下的物化指标为：表面张力32.98mN/m(由BZY-2全自动表面张力仪测得)，粘度3.08cP(由R/S-CC同轴圆筒流变仪测得)，pH值8.2(由pH-20笔式pH测试仪测得)。经高温(70℃)和低温(0℃)耐候性能测得：该红色喷墨印花墨水存储稳定性好。在涤纶织物上的喷墨印花测试得出：该红色墨水打印流畅性好，图案色泽鲜艳饱和，线条边缘锐利。喷墨印花后的涤纶织物手感柔软，耐水洗及耐摩擦牢度均为4级。

实施例3

表3 黄色颜料型喷墨印花墨水配方

组分	质量百分数(％)
		水性黄色颜料色浆(颜料含量27％)	25.0
2-甲基环己酮	18.0
		正辛醇	10.0
表面活性剂吐温80	0.4
		聚氨酯乳液PU328-9K	14.0
三乙醇胺	0.3
		防霉抗菌剂AEM5772-5	0.3
去离子水	32.0

按照表3的配方，将表面活性剂、聚氨酯乳液、保湿剂、pH调节剂、抗菌剂及去离子水用高速搅拌机以2200rad/min的转速搅拌65min，溶液体系充分混合均匀后，再将黄色颜料色浆加入到溶液体系中，继续用高速搅拌机以2500rad/min的转速搅拌40min，使其成为均匀的黄色墨水分散体系。最后将所制得的黄色墨水分散体系用孔径为1μm的微孔滤膜过滤，即得含聚氨酯乳液的水性颜料型黄色喷墨印花墨水。该黄色喷墨印花墨水在25℃下的物化指标为：表面张力31.78mN/m(由BZY-2全自动表面张力仪测得)，粘度3.12cP(由R/S-CC同轴圆筒流变仪测得)，pH值8.6(由pH-20笔式pH测试仪测得)。经高温(70℃)和低温(0℃)耐候性能测得：该黄色喷墨印花墨水存储稳定性好。在锦纶织物上的喷墨印花测试得出：该黄色墨水打印流畅性好，图案色泽鲜艳饱和，线条边缘锐利。喷墨印花后的锦纶织物手感柔软，耐水洗及耐摩擦牢度均为4级。

实施例4

表4 黑色颜料型喷墨印花墨水配方

组分	质量百分数(％)
		水性黑色颜料色浆(颜料含量25％)	20.0
PEG 200	10.0
		1，2，4-丁三醇	8.0
乙二醇	10.0
		表面活性剂曲拉通X-100	0.5
聚氨酯乳液MK-119	10.0
		甲基乙醇胺	0.2
防霉抗菌剂GOOD&NICE	0.2
		去离子水	41.1

按照表4的配方，将表面活性剂、聚氨酯乳液、保湿剂、pH调节剂、抗菌剂及去离子水用高速搅拌机以3500rad/min的转速搅拌50min，待溶液体系充分混合均匀后，再将黑色颜料色浆加入到溶液体系中，继续用高速搅拌机以3000rad/min的转速搅拌30min，使其形成均匀的黑色墨水分散体系。最后将所制得的黑色墨水分散体系用孔径为0.5μm的微孔滤膜过滤，即得含聚氨酯乳液的水性颜料型黑色喷墨印花墨水。该黑色喷墨印花墨水在25℃下的物化指标为：表面张力32.28mN/m(由BZY-2全自动表面张力仪测得)，粘度3.18cP(由R/S-CC同轴圆筒流变仪测得)，pH值7.9(由pH-20笔式pH测试仪测得)。经高温(70℃)和低温(0℃)耐候性能测得：该黑色喷墨印花墨水存储稳定性好。在羊毛织物上的喷墨印花测试得出：该黑色墨水打印流畅性好，图案色泽鲜艳饱和，线条边缘锐利。喷墨印花后的羊毛织物手感柔软，耐水洗及耐摩擦牢度均为4级。

Claims

1.一种水性颜料型喷墨印花墨水，其组分包括：按质量百分比，5.0-25.0%的颜料色浆，0.2-2.0%的表面活性剂，2.0-15.0%的织物粘合剂，5.0-35.0%的保湿剂，0.5-3.0%的pH调节剂，0.1-0.5%的抗菌剂，其余为去离子水；其中，织物粘合剂为水性聚氨酯乳液。

2.根据权利要求1所述的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其特征在于：所述的颜料色浆为蓝、红、黄或黑四种基本色色浆。

3.根据权利要求1所述的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其特征在于：所述的表面活性剂为BY125、BY140、苯扎氯铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基羧酸钠、十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸铵，二丁基萘磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚，曲拉通X-100、月桂酸烷醇酰胺、斯潘20、斯潘60、斯潘80，吐温80或亚甲基双荼磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其特征在于：所述的保湿剂为2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、辛基-吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甲基丙二醇、乙基羟基丙二醇、一缩丙二醇、二缩丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2,4-丁三醇、1,5-戊二醇、叔戊醇、季戊四醇、2-甲基-2,4-戊二醇、环己醇、1,2-己二醇、2-甲基环己醇、庚二醇、正辛醇、PEG 200、PEG 400、PEG 800中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其特征在于：所述的pH调节剂为氨水、一乙醇胺，乙二醇胺，三乙醇胺或甲基乙醇胺。

6.根据权利要求1所述的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其特征在于：所述的抗菌剂为HR-25织物抗菌整理剂或AEM5772-5防霉抗菌剂。

7.根据权利要求1所述的一种水性颜料型喷墨印花墨水，其特征在于：所述墨水25℃下的粘度为2.0-10.0 cP，表面张力为20-60 mN/m，pH值为7-9。

8.一种如权利要求1所述的水性颜料型喷墨印花墨水的制备方法，包括：

（1）按质量百分比，将0.2-2.0%的表面活性剂、2.0-15.0%的织物粘合剂、5.0-35.0%的保湿剂、0.5-3.0%的pH调节剂和0.1-0.5%的抗菌剂加入到去离子水中，搅拌50-100 min，使其成为均匀的溶液体系；

（2）将质量百分比为5.0-25.0%的颜料色浆加入到上述溶液体系中，搅拌30-60 min，使其成为均匀的墨水分散体系；

（3）将上述墨水分散体系用孔径为0.2-2μm的微孔滤膜过滤，即得水性颜料型喷墨印花墨水。

9.一种如权利要求1所述的水性颜料型喷墨印花墨水的应用，其特征在于：应用于织物的喷墨印花，方法包括：

（1）将四种基本色的水性颜料型喷墨印花墨水分别装入喷墨印花机墨盒，通过计算机将所需要的色彩和图案打印到织物上；

（2）然后将上述织物以130-160℃烘焙固色3-5 min即得。