CN102501674A

CN102501674A - 水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法

Info

Publication number: CN102501674A
Application number: CN2011103113686A
Authority: CN
Inventors: 陆建辉; 王玉丰
Original assignee: JIANGSU GEMEI HIGH-TECH DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: JIANGSU GEMEI HIGH-TECH DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法，包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯合成纸构成，吸墨涂层主要由二氧化硅、聚乙烯醇、阳离子改性剂、交联剂、增白剂、辅助剂构成。本发明结构合理，吸墨干燥速率快，图像分辨率高，分辨率达1440dpi,干燥时间小于10秒。

Description

水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种数码图像喷墨打印成像材料，是一种水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法。

背景技术

数码彩色喷墨打印是一种非撞击、点阵式打印技术，墨滴由微孔直接喷射到介质表面的特定位置以形成图像。与传统印刷技术相比，具有设备体积小，快捷方便，环保等特点；与激光、针打、热升华以及银盐画面输出方式相比，具有成本低，彩色化、数字化容易，打印幅面不受限制等特点。因此，随数字化技术的发展与普及，在诸如大幅面展览展示、室内外广告、高分辨率图像（照片）输出、印刷、打样、办公自动化等方面，得到了广泛应用。

喷墨打印过程是墨水由喷墨打印机以微小的墨滴（纳米-微米尺寸）形式喷出，与打印介质表面接触，并向不同方向扩散，吸附，干燥，最终形成所需图像，成像质量与喷墨打印机、墨水、打印介质息息相关，并相互制约。因此，数码喷墨成像技术包含喷墨打印机技术（包括大型和桌面打印机及相应软件技术），喷墨墨水技术及墨水接受成像材料技术。墨水接受成像材料又分为户内写真材料，户外喷绘材料及弱溶剂写真材料等。户内写真材料主要为水性墨水吸收材料，该类喷墨打印材料一般由吸墨涂层、架桥层和基材组成，其中基材起到支撑、外观表现及主导材料应用领域等作用；吸墨涂层起吸收、固定墨水形成高分辨率图像作用，通过改变图层可以改善图像的色彩鲜艳度，图像分辨率及存放耐久性等；架桥层起到联接作用，将吸墨涂层与基材之间紧密联接在一起，提高吸墨涂层的干、湿牢固度。

目前国内外，户内水性墨水接受成像材料主要有两个类别：吸墨涂层为膨润型涂层和吸墨涂层为微孔型涂层材料。其中膨润型吸墨涂层发展最早，其吸墨机理为涂层涂料为水溶性树脂，无交联成分，经涂布干燥后形成的涂层因其还为水溶性，遇水会发生溶胀，进一步发生溶解，而打印机喷出的墨水量很少，只发生溶胀作用，因此，当打印时，涂层遇到墨水后，发生溶胀作用，将墨水吸收，干燥后将色彩留在涂层中，水分挥发。该类吸墨涂层优点是：工艺简单，成本低，色彩鲜艳。该类涂料形成涂层的缺点是：吸墨速率慢，分辨率低，不防水。该类涂层用涂料主要成分为聚乙烯醇或明胶及固色剂等。目前在国内外户内广告市场占的比例相当大，主要是因其价格便宜。微孔型吸墨涂层为近几年来发展起来的新型吸墨涂层材料，其吸墨机理为“毛细管效应”机理，涂层中具有大量微孔型结构，遇喷墨墨水后将墨水迅速吸收至涂层的微孔内，形成图像。该类吸墨涂层的优点是：吸墨速率快，干燥速率快，分辨率高，墨水适应性强，涂层中通过添加交联剂，固色剂等成分，可以使涂层具有防水作用，即一方面，涂层本身不会像溶胀涂层那样碰到水后，涂层发生溶解、流淌现象，另一方面，色彩不会因为水的存在，而发生掉色现象。因此，该类吸墨涂层材料得到快速发展，已经成为目前喷墨打印材料发展的重点和发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯（PP）合成纸构成，吸墨涂层由二氧化硅（干基占比50%-80%），聚乙烯醇（干基占比10%-30%），阳离子改性剂（干基占比0.5%-10%），交联剂（干基占比0%-3%），增白剂（干基占比微量）等成分构成。生产工艺为PP合成纸经过电晕处理（也可不处理）后，涂布适量的架桥层液体，干燥，涂布吸墨涂层涂料，干燥，即完成水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸涂布生产过程，再经分切，包装成为成品。

本发明所述的基材为聚丙烯合成纸，又称聚丙烯珠光纸，简称合成纸或珠光纸，一般按厚度分类，如120微米规格，140微米规格，180微米规格等，即合成纸的厚度为120微米，140微米，180微米等。又分双珠光合成纸，一光一哑合成纸等，其中双珠光合成纸，即合成纸的正面和反面全部为高光面（珠光面）；一光一哑合成纸，即一面为珠光面，一面为哑光面。

本发明所述的架桥层为水性胶粘剂，如水性聚丙烯酸酯类胶粘剂，聚氨酯类胶粘剂等，其主要起到提高吸墨涂层与基材之间结合牢度的作用。

本发明所述的吸墨涂层中的二氧化硅为纳米级二氧化硅，为气相法二氧化硅或sol-gel法制备的纳米二氧化硅。其粒径为10-100nm，比表面积为100-400m²/g。在吸墨涂层中的作用为吸收、固定墨水的作用。

本发明所述的吸墨涂层中的聚乙烯醇，为醇解度为88%类的聚乙烯醇，聚合度大于等于2000。聚乙烯醇在吸墨涂层中的作用是粘结作用。

本发明所述的吸墨涂层中的阳离子改性剂，为氨基硅烷偶联剂，可以是3-氨丙基三甲氧基硅烷 3-氨丙基三乙氧基硅烷 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

本发明所述的吸墨涂层中的交联剂，为能与聚乙烯醇发生交联反应的物质，可以是以下的一种或几种：马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、硼砂、铬、钒、锆等的盐等。

本发明所述的吸墨涂层中的增白剂，目的为提高涂层的光学白度，可以为纸张增白用增白剂，品种不限。

发明所述的涂布吸墨涂层涂料，指由上述二氧化硅，聚乙烯醇，固色剂，交联剂，增白剂等成分构成的涂料，其中还可根据实际加入流平剂，消泡剂及防腐剂等。

本发明所述的涂布吸墨涂层涂料，分散介质由水为主体组成，可根据实际添加醇类物质，如乙醇，正丁醇，异丙醇，甘油，乙二醇等改善涂料的流平和干燥性质。

一种水性高光防水聚丙烯写真纸的制备方法，其特征是：包括下列步骤：在常温的敞口反应器中加入加入的水、浓盐酸和消泡剂，搅拌至均匀；将纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中；调节溶液pH值到2-4.5继续搅拌溶液，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液，待用；按配方定量称取制备好的阳离子水性纳米二氧化硅分散液，在高速搅拌的条件下加入乙醇、 PVA溶液、荧光增白剂、增白剂、交联剂，搅拌至全部混合均匀，过滤，得到半透明状涂布液，即为吸墨涂层涂料；将架桥层乳液使用涂布器均匀涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在0.5~1.5微米，将吸墨涂层涂料用涂布器均匀地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在20~40微米，即成为水性高光防水聚丙烯写真纸。

本发明结构合理，吸墨干燥速率快，图像分辨率高，分辨率达1440dpi,干燥时间小于10秒。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：

一种水性高光防水聚丙烯写真纸，包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯合成纸构成，吸墨涂层主要由二氧化硅、聚乙烯醇、阳离子改性剂、交联剂、增白剂、辅助剂构成；其中二氧化硅为纳米级二氧化硅，粒径为10-100nm（例10nm、50nm、100nm），比表面积为100-400m²/g（例100 m²/g、260 m²/g、400 m²/g），在干基吸墨涂层中所占重量比例在50%-80%（例50%、65%、80%）之间，聚乙烯醇在干基吸墨涂层中所占重量比例在10%-30%（例10%、20%、30%）之间，阳离子改性剂干基吸墨涂层中所占重量比例在0.5%-10%（例0.5%、5%、10%）之间，交联剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0%-3%（例0%、2%、3%）之间，增白剂在干基吸墨涂层中所占比例在0%-1%（例0%、0.5%、1%）之间，辅助剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0-1%（例0%、0.5%、1%）之间。

二氧化硅为气相法二氧化硅或sol-gel法制备的纳米二氧化硅。

架桥层为水性聚丙烯酸酯类胶粘剂或聚氨酯类胶粘剂。

聚乙烯醇为醇解度为88%类的聚乙烯醇，聚合度大于等于2000。

阳离子改性剂为氨基硅烷偶联剂、3-氨丙基三甲氧基硅烷 3-氨丙基三乙氧基硅烷 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

交联剂马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、硼砂、铬盐、钒盐、锆盐中的一种或几种。

吸墨涂层的分散介质为水或水与醇类物质的混合物，所述醇类物质为乙醇、正丁醇、异丙醇、甘油或乙二醇。

制备方法包括下列步骤：在常温的敞口反应器中加入加入的水、浓盐酸和消泡剂，搅拌至均匀；将纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中；调节溶液pH值到2-4.5（例2、3、4.5）继续搅拌溶液，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液，待用；按配方定量称取制备好的阳离子水性纳米二氧化硅分散液，在高速搅拌的条件下加入乙醇、 PVA溶液、荧光增白剂、增白剂、交联剂，搅拌至全部混合均匀，过滤，得到半透明状涂布液，即为吸墨涂层涂料；将架桥层乳液使用涂布器均匀涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在0.5~1.5微米（例0.5微米、1微米、1.5微米），将吸墨涂层涂料用涂布器均匀地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在20~40微米（例20微米、30微米、40微米），即成为水性高光防水聚丙烯写真纸。

实施例2：

水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸，基材选用台湾南亚生产的PP合成纸，PQ-150规格，基材厚度150微米，宽度1.535米，长度3000米，单面电晕处理，电晕处理面表面张力为42达因。

水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸，架桥层乳液选用羟基丙烯酸酯分散体为主体原料，固化剂选用六亚甲基二异氰酸酯类固化剂，稀释剂选用水，可添加适量有机成膜助剂，比例如下，主体原料：固化剂：水=2:1:6。

水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸，阳离子改性纳米二氧化硅分散液的制备，在室温敞口反应器中加入230克水，3克浓盐酸和0.1克消泡剂（消泡剂种类：有机硅消泡剂，聚硅氧烷消泡剂及聚醚改性有机硅消泡剂），搅拌2-5分钟；将60克纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌10-30分钟，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的条件下，将6克氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中，滴加时间5-10min；调节溶液pH值到3.5左右继续搅拌溶液10-20分钟，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液。

水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸，吸墨涂层涂料的制备，在反应器中加入300g实施例3中的阳离子水性纳米二氧化硅分散液（固含量约为20%），高速搅拌的同时加入60g乙醇，100gPVA溶液（固含量15%），0.6g荧光增白剂，0.02g水性流平剂，0.2g交联剂。搅拌20-30分钟至全部混合均匀，过滤，得到半透明状分散液，即为吸墨涂层涂料。

将架桥层乳液使用涂布器均匀涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在1微米左右，将的吸墨涂层涂料用涂布器均匀地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在30微米左右。即成为水性高光防水聚丙烯（PP）写真纸。

Claims

1. 一种水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯合成纸构成，吸墨涂层主要由二氧化硅、聚乙烯醇、阳离子改性剂、交联剂、增白剂、辅助剂构成；其中二氧化硅为纳米级二氧化硅，粒径为10-100nm，比表面积为100-400m²/g，在干基吸墨涂层中所占重量比例在50%-80%之间，聚乙烯醇在干基吸墨涂层中所占重量比例在10%-30%之间，阳离子改性剂干基吸墨涂层中所占重量比例在0.5%-10%之间，交联剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0%-3%之间，增白剂在干基吸墨涂层中所占比例在0%-1%之间，辅助剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0-1%之间。

2. 根据权利要求1所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：二氧化硅为气相法二氧化硅或sol-gel法制备的纳米二氧化硅。

3. 根据权利要求1所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：架桥层为水性聚丙烯酸酯类胶粘剂或聚氨酯类胶粘剂。

4. 根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：聚乙烯醇为醇解度为88%类的聚乙烯醇，聚合度大于等于2000。

5. 根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：阳离子改性剂为氨基硅烷偶联剂、3-氨丙基三甲氧基硅烷 3-氨丙基三乙氧基硅烷 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

6. 根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：交联剂马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、硼砂、铬盐、钒盐、锆盐中的一种或几种。

7. 根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是：吸墨涂层的分散介质为水或水与醇类物质的混合物，所述醇类物质为乙醇、正丁醇、异丙醇、甘油或乙二醇。

8. 一种权利要求1所述的水性高光防水聚丙烯写真纸的制备方法，其特征是：包括下列步骤：在常温的敞口反应器中加入加入的水、浓盐酸和消泡剂，搅拌至均匀；将纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中；调节溶液pH值到2-4.5继续搅拌溶液，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液，待用；按配方定量称取制备好的阳离子水性纳米二氧化硅分散液，在高速搅拌的条件下加入乙醇、 PVA溶液、荧光增白剂、增白剂、交联剂，搅拌至全部混合均匀，过滤，得到半透明状涂布液，即为吸墨涂层涂料；将架桥层乳液使用涂布器均匀涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在0.5~1.5微米，将吸墨涂层涂料用涂布器均匀地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在20~40微米，即成为水性高光防水聚丙烯写真纸。