CN103097469B - 抗结垢剂 - Google Patents

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Abstract

抗结垢剂和含有其的墨水组合物。这种抗结垢剂具有式(I)或(II)，其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。公开的墨水组合物包括墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%抗结垢剂。

Description

抗结垢剂
背景
喷墨印刷系统的应用近年来急剧增长，这种应用归因于印刷分辨率和总体印刷品质的显著改进以及成本的显著降低。尽管有最近的成本，但大量的研发工作仍继续致力于改进喷墨印刷品质，同时进一步降低消费者的花费。
借助喷墨印刷，当精确的点图案从被称作印刷头的滴生成装置喷射到印刷介质上时，形成所需印刷图像。印刷头具有位于喷嘴板上并连接到喷墨印刷头基底上的一系列精确成型的喷嘴。喷墨印刷头基底包含通过与一个或多个储墨器流体连通而接收喷墨墨水的多个启动室（firing chambers）。各启动室具有位于喷嘴对面的被称作启动电阻（firingresistance）的电阻元件。在电阻元件通电时，喷墨墨水微滴经由喷嘴排向印刷介质。直径大约10微米至40微米的小型喷嘴要求墨水不会堵塞喷嘴。但是，设计成在印刷墨盒的寿命内耐受上百万次启动的电阻元件的反复启动导致电阻元件被残留物淤积。术语“结垢（kogation）”在本文中用于表示残留物或污垢（koga）积聚在电阻元件的表面上。
因此，为了制造高品质图像，喷墨墨水必须能通过喷墨孔而不堵塞孔板。
喷墨墨水常常包含一种或多种溶解或分散在水基墨水载体中的着色剂，还可含有抗结垢剂。这样的抗结垢剂已用于对抗结垢效应。但是，这种试剂在墨水组合物中往往不稳定并经常沉淀。这种沉淀现象造成倾向于堵塞喷嘴的沉积现象。这种堵塞在喷嘴前端发生以致喷墨的方向和量变得不稳定。这种现象造成差的印刷性能。此外，当金属离子污染墨水组合物时，这种堵塞现象加重。
因此常常产生配制没有结垢效应并且不会造成印刷机喷嘴堵塞；换言之，可有效用于喷墨印刷技术并提供良好的图像印刷性能的墨水组合物的挑战。
详述
在详细描述本公开的实施方案之前，要理解的是，除非另行指明，本公开不限于其中公开的特定材料和方法，因为这些可以在一定程度上改变。还要理解的是，本文所用的术语仅用于描述具体实施方案而无意构成限制，因为本发明的范围仅由权利要求及其对等物规定。在描述和要求保护本示例性组合物和方法时，使用下列术语：除非文中清楚地另行规定，单数形式“一（a, an）”和“该(the)”包括复数对象。因此，例如，提到“一颜料(apigment)”包括提到一种或多种这样的材料。浓度、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式表示。要理解的是，仅为方便简明起见使用这样的范围格式并且应该灵活解释以不仅包括作为范围界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围，就像明确列举了各数值和子范围那样。例如，大约1重量%至大约20重量%的重量范围应被解释为不仅包括1重量%至大约20重量%的明确列举的浓度界限，还包括独立浓度，如2重量%、3重量%、4重量%，和子范围，如5重量%至15重量%，10重量%至20重量%等。重量%在本文中是指重量百分比。除非另行指明，所有百分比按重量计。标准温度和压力是指20℃和1大气压。除非另行指明，粘度按cP表示并在25℃的温度下测量。
在一些实施方案中，本公开涉及具有式(I)或(II)的抗结垢剂：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。在一些实例中，该抗结垢剂是指具有如上所述的式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物。
在另一些实施方案中，本公开涉及墨水组合物，其含有墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%抗结垢剂——其是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
含有如本文中定义的抗结垢剂的墨水组合物减轻在内部墨水通道中、在启动室中或在喷嘴中发生的结垢现象和堵塞现象。这种组合物还对墨水的过滤性具有良好影响。含有所述抗结垢剂的墨水组合物随之提供在仍具有良好抗结垢性能的同时避免可过滤性问题和/或潜在的喷嘴堵塞问题的手段。
如本文所述的抗结垢剂的使用避免结垢问题并且不遭受堵塞问题。确实，在不联系任何理论情况下，据信，抗结垢剂不与金属离子反应并因此不产生会沉淀和加载在印刷头中存在的过滤器上并最终阻碍墨水流向喷嘴的不可溶盐。含有这样的抗结垢剂的墨水组合物因此呈现良好的抗结垢性质以及良好的抗堵塞性质。
此外，含有如本文所述的抗结垢剂的墨水组合物具有改进的印刷特性。结垢和堵塞问题确实倾向于降低墨滴（drop）速度和墨滴重量并降低墨滴喷出效率。随喷墨笔寿命经过，墨滴重量的损失降低墨滴定位(drop placement)的准确度并降低墨水在印刷介质上的光学密度，因此降低印刷品质。
作为抗结垢剂，其在本文中是指防止或降低结垢效应的任何组分。在一些实施方案中，该抗结垢剂具有式(I)或式(II)：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。本文所用的n代表式(I)中和式(II)中的两个酯取代基中存在的乙氧基化基团的数目。在一些实例中，该抗结垢组分是如本文中定义的具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物。
该抗结垢组分可以是如本文中定义的式(I)的单酯抗结垢剂和式(II)的二酯抗结垢剂的混合物，其中式(I)的抗结垢剂占该混合物的最多100%。在一些实例中，式(I)的抗结垢剂占该混合物的最多90%。在另一些实例中，式(I)的抗结垢剂占该混合物的最多80%，在又一些实例中，式(I)的抗结垢剂占该混合物的最多70%。
因此，在另一些实施方案中，该抗结垢剂是具有式(I)的单酯：
(I)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
在式(I)和/或(II)中，R可以是直链或支化烷基。R可以是直链烷基，各基团含有1至10个碳原子。在一些实例中，R是直链烷基，各基团含有1至8个碳原子。在另一些实例中，R是直链取代或未取代烷基。在又一些实例中，R是直链未取代烷基。在式(I)和/或(II)中，R可以是具有1、2、3或4个碳原子的直链烷基。在一些实例中，R是具有4个碳原子的直链烷基。在另一些实例中，R是-(CH2)3CH3。
在式(I)和/或(II)中，n可以是3至10或3至7的整数。在一些实例中，n是3或4，因此意味着该抗结垢剂含有包括3或4个乙氧基化基团的疏水尾。在另一些实例中，n是3，因此意味着该抗结垢剂含有包括3个乙氧基化基团的疏水尾。
在一些实例中，该抗结垢剂是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物，其中R是具有4个碳原子的直链烷基且其中n是3。在另一些实例中，该抗结垢剂是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物，其中R是-(CH2)3CH3或-CH2-CH3且其中n是3。在又一些实例中，该抗结垢剂具有式(I)，其中R是-(CH2)3CH3且其中n是3。因此意味着该抗结垢剂具有式：
。
该抗结垢剂也可以是纯短烷基链与三或四乙氧基磷酸酯的混合物。在一些实例中，该抗结垢剂是磷酸的烷基醚酯。
可以使用纯溶剂，如三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚和四乙二醇单甲醚合成该抗结垢剂。这种纯溶剂可随后与多磷酸或磷酰氯（POCl3）混合。在一些实例中，这种方法可产生纯的单低聚物组分而非多乙氧基化低聚物的混合物。在一些实例中，制造如本文中定义的具有式(I)和/或式(II)的抗结垢剂的方法包括使选自三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇单甲醚的至少纯溶剂与多磷酸或磷酰氯反应。
如本文所述的抗结垢剂可用于墨水组合物。在一些实例中，该墨水组合物是喷墨墨水印刷组合物。喷墨组合物在本文中是指该组合物非常适用在喷墨装置和/或喷墨印刷法中。
在一些实例中，该墨水组合物含有墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%抗结垢剂，所述抗结垢剂是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
在另一些实例中，该墨水组合物含有墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%具有式(I)的抗结垢剂：
(I)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。在又一些实例中，该墨水组合物含有墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%具有式(I)的抗结垢剂，其中R是-(CH2)3CH3且其中n是3。
该抗结垢剂可以以占墨水组合物总重量的大约0.01至大约10重量%（wt%）的量存在于墨水组合物。在一些实例中，该抗结垢剂以大约0.2至大约3重量%的量存在。在另一些实例中，该抗结垢剂以占墨水组合物总重量的大约0.4至大约1重量%的量存在。
根据所用着色剂的类型，墨水的pH可以在大约3至大约11的范围内。在一些实例中，本墨水的pH为大约5至大约9，在另一些实例中为大约5.5至大约7.5。可以通过添加有机或无机酸或碱，即pH调节剂来调节该墨水组合物的pH。这样的pH调节剂包括无机酸，如盐酸、磷酸和硫酸。有机酸包括，但不限于，甲磺酸、乙酸和乳酸。无机碱包括但不限于，碱金属氢氧化物和碳酸盐。在一些实例中，pH调节剂是氢氧化铵。pH调节剂可以以占该组合物大约0.1至大约1重量%的量使用，或可以以占该组合物的大约0.3至大约0.7重量%的量使用。
该墨水组合物可具有在25℃下测得的在大约1.0至大约10 cps的范围内或在大约1.0至大约7.0 cps的范围内的粘度，以实现所需流变特性。方便地如本领域普通技术人员已知的那样，例如通过有机溶剂、蜡或其它试剂的量和分子量的合适选择调节该墨水组合物的粘度。
该墨水组合物包括一种或多种为印刷信息提供所需颜色的着色剂。本文所用的“着色剂”包括可悬浮或溶解在墨水载体中的染料、颜料和/或其它微粒。该着色剂体系可以以大约0.1至大约10重量%（wt %）的量或大约1至大约6重量%的量存在。在一些实例中，该着色剂体系以墨水组合物的大约1至大约4重量%的量存在。
该墨水可含有颜料作为着色剂。本文所用的“颜料”是指基本不溶于所用液体载体（vehicle）的着色剂颗粒。颜料可以使用单独的分散剂分散，或可以自分散——具有结合到颜料表面上的分散剂。本文所用的“自分散”是指已用分散剂官能化（如通过分散剂化学结合到颜料表面上）的颜料。该分散剂可以是小分子或聚合物或低聚物。该分散剂可以结合到该颜料上以使颜料外壳以电荷终止（terminate），由此产生减轻颜料颗粒在液体载体内的附聚的推斥性质。分散炭黑的另一方式是（用例如臭氧）表面处理碳以在碳本身的表面上产生带电官能团。可用的颜料包括自分散颜料以及分散颜料，例如通过未共价结合到表面上的单独的分散剂分散的颜料。如果自分散，分散剂通常以前体形式制备，然后使前体结合到颜料上以化学改性颜料表面。也可以利用各种前体材料，例如对氨基苯甲酸、间苯二甲酸、三羧酸、羧酸基团、磺酰基团（sulfonylic group）、磷酸酯、它们的低聚物、聚合物和异构体使分散剂结合到颜料上。
如果使用黑色，该黑色颜料可以是提供可接受的光学密度和印刷特性的任何市售黑色颜料。这样的黑色颜料可以通过多种已知方法制造，如槽法（channel method）、接触法、炉法、乙炔法或热法，并可购自如Cabot Corporation、Columbian Chemicals Company、Evonik、Mitsubishi和E.I. DuPont de Nemours and Company之类的供应商。例如，市售炭黑颜料包括Color Black FW 200、Color Black FW 2V、Color Black FW1、Color Black FW18、Color Black FW S160、Color Black FW S170、Printex包括95、85、75、55、45、300、35、25、200、12和Special Blacks包括4A、4、5、6、550、350、250；BP1100、BP900、BP800、Ml 100、M900、M800、Monarch 1400、Monarch 1300、Monarch 1000、Monarch 900、Monarch 880和Monarch 700；Cab-O-Jet 200和Cab-O-Jet 300；Raven 2500ultra、Raven 2000、Raven7000、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000和Raven 3500；45 B及其组合。
除炭黑外，可以使用其它颜料着色剂，如青色、品红、黄色、蓝色、橙色、绿色、粉色等。合适的有机颜料包括例如偶氮颜料，包括二偶氮颜料和单偶氮颜料，多环颜料（例如酞菁颜料，如酞菁蓝和酞菁绿，苝颜料、紫环酮颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、皮蒽酮颜料和喹酞酮（quinophthalone）颜料）、不可溶染料螯合物（例如碱性染料类型的螯合物和酸性染料类型的螯合物）、硝基颜料、亚硝基颜料、蒽嵌蒽醌颜料如PR168等。酞菁蓝和绿的代表性实例包括铜酞菁蓝、铜酞菁绿及其衍生物（颜料蓝15和颜料绿36）。喹吖啶酮的代表性实例包括颜料橙48、颜料橙49、颜料红122、颜料红192、颜料红202、颜料红206、颜料红209、颜料紫19和颜料紫42。蒽醌的代表性实例包括颜料红43、颜料红194、颜料红177、颜料红216和颜料红226。苝的代表性实例包括颜料红123、颜料红190、颜料红189和颜料红224。硫靛类的代表性实例包括颜料红86、颜料红87、颜料红198、颜料紫36和颜料紫38。杂环黄色颜料的代表性实例包括颜料黄1、颜料黄12、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄73、颜料黄90、颜料黄110、颜料黄117、颜料黄120、颜料黄128、颜料黄138、颜料黄150、颜料黄151、颜料黄155和颜料黄213。这些颜料可以以粉末、压滤饼或分散体形式购自许多来源。
该颜料可具有大约5纳米至大约10微米的粒度；在一些实例中，该颜料可具有10纳米至大约500纳米的粒度，尽管如果颜料可保持分散并提供足够的印刷性质，也可以使用在此范围外的尺寸。
墨水组合物还可含有染料作为着色剂。适用于制备墨水组合物的染料的实例包括，但不限于，黄色染料，如C.I.黄19 (C.I. 13900A)、C.I.黄21 (C.I. 18690)、C.I.黄61、C.I.黄80、FD&C黄#5等，橙色染料，如C.I.橙1 (C.I. 11920)、C.I.橙37等，红色染料，如C.I. Solvent Red 8、C.I. Red 81、C.I. 溶剂红82等，粉色染料，如Diaresin Pink M(Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.)等，紫色染料，如C.I.溶剂紫8等，蓝色染料，如C.I.溶剂蓝2、C.I.溶剂蓝11等，黑色染料，如C.I.溶剂黑3、酸性黑123等。一些颜料和染料可以以方便的分散体形式购得并可用于根据本公开的实施方案制备墨水组合物。
本文所用的“液体载体”意在包括用于将着色剂，包括颜料输送到基底上的任何液体组合物。在本文中可以使用多种液体载体组分。这样的液体载体可包括各种不同试剂的混合物，包括但不限于，其它表面活性剂、溶剂和助溶剂、缓冲剂、杀生物剂、粘度改性剂和水。在一些实例中，该液体载体是喷墨液体载体。
有机溶剂可以是该液体载体的一部分。有机溶剂常用于提高该组合物中可能存在的树脂或着色剂的溶解度或可分散性。可以使用任何合适的有机溶剂。合适类型的有机溶剂的实例包括极性溶剂，如酰胺、酯、酮、内酯和醚。有机溶剂的实例还包括N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲亚砜、环丁砜和二醇醚。在一些实例中，该溶剂是2-吡咯烷酮或2-吡咯烷酮的衍生物，如1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮。在另一些实例中，该液体载体包括多种溶剂。
该溶剂可以以占墨水组合物的大约0.1至大约30重量%的量使用或可以以占墨水组合物的大约8至大约25重量%的量使用。
该墨水组合物可包括水。该水可用作该组合物的墨水载体并且可以是液体载体的一部分。该水可构成该墨水组合物的余量，并可以以大约40至大约90重量%的量存在，或可以以占总组合物重量的大约50至大约80重量%的量存在。为了防止喷墨头（inkjet tip）被水中的溶解盐堵塞，在墨水组合物的制备中可以使用去离子水。
除水外，在墨水组合物中可以使用多种类型的试剂以针对特定用途优化墨水组合物的性质。该墨水组合物还可包括许多（any number of）缓冲剂和/或杀生物剂。可以使用许多公知的缓冲剂确定墨水系统中的所需pH水平。另外，可以使用多种杀生物剂抑制不合意的微生物的生长。合适的杀生物剂的若干实例包括，但无论如何不限于，苯甲酸盐、山梨酸盐、商品如Nuosept® (ISP)、Ucarcide® (Dow)、Vancide® (RT Vanderbilt Co.)和Proxel® (Avecia)、Kordek® MLX (Rohm and Haas)和其它已知杀生物剂。这样的杀生物剂可以以占该墨水组合物的小于大约5重量%的量存在。在一些实例中，杀生物剂占该墨水组合物的大约0.05至大约2重量%。
还可以使用表面活性剂并可包括标准的水溶性表面活性剂，如烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷(PEO)嵌段共聚物、乙炔PEO（acetylenic PEO）、PEO酯、PEO胺、PEO酰胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、乙氧基化表面活性剂、含氟表面活性剂及其混合物。在一些实例中，含氟表面活性剂或乙氧基化表面活性剂可用作表面活性剂。任选地，该表面活性剂可以以大约0.001至大约10重量%存在，在一些实例中，可以以墨水组合物的大约0.001至大约0.1重量%存在。
该墨水组合物还可含有胶乳。胶乳包括胶乳微粒以及胶乳微粒分散在其中的含水介质。胶乳是包括液体（如水和/或其它液体）和尺寸大约20纳米至大约500纳米的聚合微粒的液体悬浮液。例如，聚合微粒可以以大约0.5至大约20重量%存在于该液体中。这样的聚合微粒可含有通常无规聚合并可交联的多种单体。在该墨水组合物中可以使用任何市售胶乳聚合物，包括自分散和官能化胶乳聚合物。可以使用许多已知的乳液聚合技术中的任意种制备胶乳聚合物，其中在乳液的不连续相中分散和聚合共聚单体。可用的单体包括丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯；丙烯酸苄酯；甲基丙烯酸苄酯；丙烯酸丙酯；甲基丙烯酸丙酯；丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸丁酯；丙烯酸己酯；甲基丙烯酸己酯；甲基丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸十八烷基酯；甲基丙烯酸十二烷基酯或丙烯酸十二烷基酯；丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯；丙烯酸羟己酯或甲基丙烯酸羟己酯；乙烯基乙基酮；乙烯基丙基酮；乙烯基己基酮；乙烯基辛基酮；乙烯基丁基酮；丙烯酸环己酯；甲氧基硅烷；三氟甲基苯乙烯；丙烯酸三氟甲酯；甲基丙烯酸三氟甲酯；丙烯酸异丁酯；甲基丙烯酸异丁酯；丙烯酸2-乙基己酯；甲基丙烯酸2-乙基己酯；丙烯酸异辛基；甲基丙烯酸异辛基等。
在一些实例中，含有墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%抗结垢组分的墨水组合物可用于在加热环境中在基底上形成印刷图像的方法，所述抗结垢组分是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。该方法包括将墨水组合物的微滴流发射到介质基底上以形成所需印刷图像。该喷墨墨水组合物可以经由任何合适的喷墨印刷技术安置在基底上。这样的喷墨印刷技术的非限制性实例包括热、声和压电喷墨印刷。在一些实例中，如本文所述的墨水组合物用在热喷墨印刷机中。
可以使用本文所述的墨水组合物在多孔和非多孔基底上，在一些实例中在多孔基底上，印刷图像。在另一些实例中，该基底是纸（其非限制性实例包括普通复印纸（plaincopy paper）或其中具有再生纤维的纸）或照相纸（其非限制性实例包括在纸的一面或两面上挤出的聚乙烯或聚丙烯）和/或它们的组合。该基底可具有大约0.025毫米至大约0.5毫米的沿基本全长的厚度。在一些实例中，该印刷基底可以是任何塑料涂布介质（如室外标牌中所用）和描图介质（用于建筑绘图）。本文所用的“图像”是指用可见或不可见墨水组合物沉积在基底上的标志、记号、符号、图形、指示和/或外形。图像的实例可包括字符、字词、数字、字母数字符号、标点、文本、线、下划线、突出部(highlight)等。
在一些实例中，长时间喷墨印刷法包括将喷墨墨水喷射到介质基底上，其中所述喷墨墨水包括：墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂和大约0.01至大约10重量%抗结垢组分，所述抗结垢组分是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。在一些实例中，该抗结垢组分是指具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物，其中R是-(CH2)3CH3且其中n是3。
延长喷墨印刷头使用寿命的方法包括从孔口排出墨水，其中该墨水含有墨水载体、大约0.1至大约10重量%着色剂、大约0.01至大约10重量%抗结垢组分，所述抗结垢组分是具有式(I)和/或式(II)的单酯和二酯的混合物：
(I)
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
在墨水组合物中引入如本文中公开的抗结垢剂减轻了电阻器(resistors)的结垢现象，此外，改善或甚至基本消除在内部墨水通道(internal ink channels)中、在启动室中或在印刷头的喷嘴中发生的堵塞现象。这样的墨水组合物的使用因此延长了输送此类墨水的一般而言喷墨笔（特别是热喷墨笔）的寿命。
下列实施例例示目前最已知的本公开的一些实施方案。但是，要理解的是，下面仅例示本发明的原理的应用。
实施例1：
合成具有式(I)和/或(II)的抗结垢剂（化合物I），其中R是C2H5且n是3。通过多磷酸与纯溶剂三乙二醇单乙醚的反应制备磷酸2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙酯。合并6.09克多磷酸和10.67克三乙二醇单乙醚（99%溶剂）并在用磁搅拌器混合的同时加热至76℃持续21小时。加入0.30克份的水并将该混合物在76℃下进一步加热另外24小时。然后将一部分反应混合物在水中稀释并用半制备HPLC脱盐。然后将5.49克份的所述反应混合物溶解在水（总共27.49克）中以产生200 mg/g溶液。总共进行81次注射（每次300微升）到在下列条件下的9.4 x 250 mm, 5 μm Zorbax®XDB-C8半制备HPLC柱上：柱温40℃；流速3.6 mL/min，下列梯度条件：Aq. = 在水中的20 mM甲酸；Org = 甲醇，在0.0 min - 10% Org，在3.5 min -10.0% Org，在4.0 min - 98.0% Org，在12.0 min - 98.0% Org。运行后（post-run）的再平衡时间为6.0分钟。通过从5.80 min至9.00 min收集柱流出物来分离产物。将收集的部分（fractions）合并在圆底烧瓶中并用旋转真空蒸发器蒸发至干燥，产生3.58克浅黄色油性残留物。分离的产物的分析表明其含有89%磷酸单酯和11%磷酸二酯。
合成具有式(I)和/或(II)的抗结垢剂（化合物III），其中R是C4H9且n是3。通过多磷酸与纯溶剂三乙二醇单丁醚的反应制备磷酸2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙酯。合并7.06克份的多磷酸和22.24克三乙二醇单丁醚（99%纯溶剂）并在用磁搅拌器混合的同时加热至90℃持续20小时。用酸碱萃取进一步提纯9.87克份的粗制反应混合物以除去残留游离醇和磷酸。将9.87克份的所述混合物用50毫升水和70毫升1M氢氧化钠稀释以使pH达到12。将该水溶液置于分液漏斗中并用100毫升二氯甲烷萃取。在摇振这两相后，使它们分离整夜。弃置含有过量醇、疏水杂质和大多数着色剂（color）的二氯甲烷层。通过添加40毫升4M盐酸，酸化分液漏斗中的水溶液。加入10.08克份的氯化钠并溶解以提高离子强度和改进萃取收率。该溶液随后用100毫升份的二氯甲烷萃取7次，合并所有回收的二氯甲烷萃取物。然后用旋转真空蒸发器将二氯甲烷蒸发至干燥，产生4.66克浅黄色油性残留物。分离的产物的分析表明其含有75%磷酸单酯和225%磷酸二酯。
根据如上所述的方法合成几种抗结垢剂（I、II、III、IV和V）。各抗结垢剂的配方显示在下表1中。组分VI是可获自Croda Inc.的Crodafos®N3A。组分VII是可获自Croda Inc.的Crodafos®N10A。
表1
抗结垢剂 R= n=
化合物I C2 固定（3）
化合物II C2 固定（3）
化合物III C4 固定（3）
化合物IV C18 分布(distribution)（大约5）
化合物V C18 大于3
化合物VI C18 分布
化合物VII C18 分布
实施例2：
如下根据表2制备墨水组合物A至H。所有数值代表各组分占墨水组合物总重量的重量%。在墨水组合物A至G中使用如实施例1中所述的抗结垢剂。墨水制剂H是不含任何抗结垢剂的对比墨水制剂。
表2
制剂： A B C D E F G H
化合物I 1.00 - - - - - - -
化合物II - 1.00 - - - - - -
化合物III - - 1.00 - - - - -
化合物IV - - - 1.00 - - - -
化合物V - - - - 1.00 - - -
化合物VI - - - - - 1.00 - -
化合物VII - - - - - - 1.00 -
1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
2-吡咯烷酮 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00
1,6-己二醇 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
四乙二醇 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
Liponic® EG-1 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
Surfynol® SEF 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
Proxel® GXL 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
Kordek® MLX 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14
Joncryl® 683 (K盐) 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
品红着色剂 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
水 达到100 达到100 达到100 达到100 达到100 达到100 达到100 达到100
Surfynol® SEF是可获自Air Products的表面活性剂。Joncryl® 683是可获自Johnson Wax的丙烯酸树脂。Proxel® GXL是可获自Zeneca的杀生物剂。Crodafos® N-3酸可获自Croda Inc.。Liponic® EG-1是可获自Dow Corning的表面活性剂。Kordek® MLX是可获自Rohm and Haas的杀生物剂。Dissolvine® EDG和Dissolvine®45 S可获自AkzoNobelCorp.。Trilon® M可获自BASF Corp.。
实施例3：
a- 结垢性能
评估墨水组合物的减轻结垢的效力。将墨水制剂A至H加载到3种不同的热喷墨构造中并针对在与稳态墨滴重量相关的基线读数初始启动。各墨水组合物通过其各自的印刷构造以1000百万滴/喷嘴（MDPN）印刷。喷嘴尺寸为大约20微米。通过测量显著体积的墨水启动后留下的墨滴重量，测定结垢性能。用多个重复笔进行结垢试验以获得平均结果。在2、4、6、8、10、20、50、60、70、80、90和100 MNDP收集墨滴重量数据。测定各墨水组合物A至H的墨滴重量变化并以经过100百万滴/喷嘴的百分比（%DW变化）表示。结果显示在下表3中。
表3
墨水组合物 %墨滴重量变化 结垢性能
A 21 差
B 25 差
C 10 好
D 3 好
E 13 中等
F 7 好
G 0 好
H 55 差
b- 过滤性性能
分析表2的墨水制剂A至H的过滤性特征。过滤性性能代表墨水组合物的抗堵塞益处，即不堵塞印刷头中存在的喷嘴和过滤器的能力。
通过使15克各墨水经过（trough）1微米孔径的过滤器，评估墨水组合物的过滤时间。然后使墨水组合物被金属盐溶液（Ca2+）掺杂。钙的这种添加造成变化量的会堵塞过滤器的沉淀物。过滤性性能与墨水的堵塞倾向相关联，过滤时间越低，抗堵塞效果越好。结果概括在下表4中。表4代表过滤15克墨水所需的时间（以秒计）。
表4

Claims (15)

1.具有式(II)的化合物作为抗结垢剂的用途：
(II)
其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
2.根据权利要求1的用途，其中在式(II)中，R是具有1至8个碳原子的直链未取代烷基且n是3至7的整数。
3.根据权利要求1的用途，其中在式(II)中，R是具有1、2、3或4个碳原子的直链未取代烷基且n是3或4。
4.根据权利要求1的用途，其中在式(II)中，R是-(CH2)3CH3且n是3。
5.墨水组合物，其包含：
a. 墨水载体，
b. 0.1至10重量%的着色剂，
c. 0.01至10重量%的抗结垢剂，其中所述抗结垢剂是具有式(II)的化合物的混合物：
(II)
且其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
6.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述抗结垢剂具有式(II)，其中R是具有1至8个碳原子的直链未取代烷基且n是3至7的整数。
7.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述抗结垢剂具有式(II)，其中R是具有1、2、3或4个碳原子的直链未取代烷基且n是3或4。
8.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述抗结垢剂具有式(II)，其中R是-(CH2)3CH3且n是3。
9.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述抗结垢剂以占所述墨水组合物的0.2至3重量%的量存在。
10.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述着色剂以占所述墨水组合物的1至6重量%的量存在。
11.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述着色剂是颜料。
12.根据权利要求5的墨水组合物，其中所述墨水组合物进一步包含胶乳。
13.制造如权利要求1中所述的抗结垢剂的方法，其包括使选自三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇单甲醚的至少一种纯溶剂与多磷酸或磷酰氯（POCl3）反应。
14.在介质基底上形成印刷图像的方法，包括喷射墨水组合物微滴流，所述墨水组合物含有喷墨载体、0.1至10重量%的着色剂和0.01至10重量%的抗结垢剂，所述抗结垢剂是具有式(II)的化合物的混合物：
(II)
且其中R是具有1至10个碳原子的烷基且n是3至10的整数。
15.根据权利要求14的在介质基底上形成印刷图像的方法，其中所述墨水组合物经由热喷墨印刷机安置在介质基底上。
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