CN103436095A

CN103436095A - 紫外光固化的水基喷墨墨水

Info

Publication number: CN103436095A
Application number: CN2013104031216A
Authority: CN
Inventors: 鲁继烈
Original assignee: Individual
Current assignee: NANJING CHEMBRIDGE TECH-MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2013-09-08
Filing date: 2013-09-08
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-09-08
Also published as: CN103436095B

Abstract

一种UV固化的水基喷墨墨水，重量百分比计至少有组分：纳米颜料\水溶性染料1-12%，分散剂1-５%，UV固化的改性聚氨酯树脂乳液（固含量）1-15%，光引发剂1-10%,活性稀释剂20-50%,保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0-2%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，余量去离子水；其特征是墨水具有优良的保存稳定性和打印流畅性；墨水具有耐水耐光耐溶剂耐擦划耐老化耐高低温高光亮、粘接力好、固化速度快等优异性能；适合各种打印机；打印各种无涂层和非打印涂层介质、疏水性和油性介质；应用领域宽广。

Description

紫外光固化的水基喷墨墨水

技术领域

本发明涉及一种喷墨墨水，具体涉及一种UV固化的水基喷墨墨水。

背景技术

喷墨打印由于强大优势，通过近三十年的发展，有了显著进步，运用在了数码印刷、数码印花、数码图像、办公室文档、户外喷绘、表面装饰等领域，对人类生产和生活提供了便利。水基喷墨墨水以环保，适用范围宽，受到人们青睐。

随着使用的增加和范围的扩大，发现水基喷墨墨水的缺点。例如打印机停用时间稍久，容易堵塞喷头；纸件上墨水不耐擦划、没有光泽，色泽暗淡；不能打印铜版纸、塑料、玻璃等；不能打印疏水性和油性介质；纸件需要专门涂层以适应；打印件放在水和酸碱试剂中一段时间，印迹出现模糊；打印在牛奶盒上印迹经高温蒸煮脱落。很多很多印件可以用喷墨打印由于喷墨墨水性能所限，例如办公室文档人们选用激光打印，包装、塑料、玻璃等选用印刷形式。因此特别需要改进水基喷墨墨水的性能以适应人们生产和生活的需要。具体的说①喷墨墨水的保存稳定性和打印流畅性；②提高喷墨墨水的耐水性耐光性耐擦划性高光亮性耐老化性粘接性等综合性能；③干燥快速，提高打印速度；④扩大喷墨墨水的使用范围，例如打印无涂层和非打印涂层介质，疏水性和油性介质。

传统的喷墨墨水干燥有渗透干燥、挥发干燥、交联固化干燥、UV辐射固化干燥等，在疏水性和油性介质上渗透干燥难以进行，选择交联固化干燥、UV辐射固化干燥形式使喷墨墨水快速干燥。传统的UV辐射固化干燥，由于墨水中加入了大量的活性稀释剂和光敏预聚物，喷墨墨水的粘度较高，不能适应某些打印机，例如办公和家用打印机。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷墨墨水，具有优异的保存稳定性和打印流畅性，具有耐水性耐光性耐擦划性高光亮性耐老化性耐高低温粘接性好等综合性能，干燥快速，打印无涂层和非打印涂层介质，疏水性和油性介质。

本发明的另一目的是提供本发明喷墨墨水的制备方法。

本发明的技术方案为：一种UV固化的水基喷墨墨水，重量百分比计至少有组分：

纳米颜料\水溶性染料1-12%，

分散剂1-５%，

UV固化的改性聚氨酯树脂乳液（固含量）1-15%，

光引发剂1-10%,

活性稀释剂20-50%,

保湿剂5-25%，

渗透剂5-15%，

表面活性剂0-2%，

PH调节剂0-2%，

杀菌防腐剂0.1-0.5%，

余量去离子水。

作为优选：所述UV固化的改性聚氨酯树脂乳液选自：环氧树脂-聚氨酯树脂乳液、环氧树脂-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、聚酯-聚氨酯树脂乳液、聚醚-聚氨酯树脂乳液、聚脲-聚氨酯树脂乳液等中的至少一种；粒径<１００纳米，成膜后24小时吸水率≤10%;乳液外观清澈透明-蓝光或淡黄半透明的液体，玻璃化温度-50-120℃，粘度<800厘泊甚至低至50厘泊，软硬度可调节，保存期长达2年，成膜后全透明。同时, 这些树脂乳液还有可反应的不饱和的反应性基团, 能够被UV辐射能量激发发生反应, 适合作UV固化水基喷墨墨水的组分。

作为优选：所述的分散剂是有机高分子聚合物。所述有机高分子聚合物是毕克化学的BYK-2163、BYK-2164、BYK-180、BYK184、BYK-190、BYK2012、BYK-2020分散剂中的至少一种。

作为优选：纳米颜料选自纳米金属光泽颜料：金属铜、金属铝、金属锌、金属锡等；无机颜料选择氧化铁红、氧化铁黄、群蓝、炭黑、金红石型钛白粉等；有机颜料选择：红色C.I.颜料红112、122、188、184、179；黄色：C.I.颜料黄17、83、14等；蓝色：C.I.颜料蓝15：3、56、60、63等；橙色：C.T.颜料橙13；绿色：C.I.颜料绿7；紫色：C.I.颜料紫１、23等中的至少一种。

作为优选：水溶性染料优选耐光牢度6-7级以上的水溶性染料；用水溶性染料作着色剂时不使用分散剂；例如有： C.I.直接黄132、C.I.直接黄86、C.I.直接黄17、C.I.活性红23、 C.I.直接黄142；市售的耐光牢度6-7级的水溶性金属络合染料和醇水两溶性金属络合染料，有C.I.溶剂黄21、C．I．溶剂红8、122、C．I．溶剂蓝70、C．I．溶剂黑27、55、34改性的水溶性金属络合染料和醇水两溶性金属络合染料；有C.I.直接黄106，C.I.直接红80，C.I.直接黑166（直接黑N-BN），C.I.直接蓝106（直接耐晒艳蓝FF2GL）、C.I.直接蓝108（直接耐晒蓝FFRL），C．I．酸性红336等中的至少一种。

作为优选：所述光引发剂是苯偶姻及衍生物(安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚)、苯偶酰类(二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮)、烷基苯酮类(α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮)、酰基磷氧化物(芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦)、二苯甲酮类(二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮)、硫杂蒽酮类(硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮)、联苯甲酰、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类等任意两种或两种以上光引发剂复配。

作为优选：活性稀释剂是羟乙基甲基丙烯酸、丙烯酸十二醇脂、丙烯酸十八醇脂、己二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸脂、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等，单、双、多官能度活性稀释剂以3-6：0-4：0-1复配。

作为优选：UV固化的改性聚氨酯树脂乳液中还复配有UV固化的环氧树脂-丙烯酸树脂乳液、有机硅改性丙烯酸树脂乳液、有机氟改性丙烯酸树脂乳液、有机硅氟改性丙烯酸树脂乳液等中的至少一种。

作为优选：保湿剂可选用安全无毒的原料。例如异丙醇、乙醇、异丁醇等醇类；二甘醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、1，2-己二醇等多元醇类。

作为优选：渗透剂选自：二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇异丁醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇独丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二乙醚、单乙二醇和聚乙二醇苯基醚、单丙二醇和聚丙二醇苯基醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等。

作为优选：表面活性剂选择毕克化学公司的BYK-345、BYK-348。

作为优选：上述PH调节剂，选择安全无毒的原料。PH调节剂选自柠檬酸、柠檬酸钾、乳酸、苹果酸、柠檬酸钠、盐酸、邻苯二甲酸氢钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化季铵、例如四甲基铵；碳酸盐：例如碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂；磷酸盐；N-甲基-2-吡咯烷酮；乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨水等。

作为优选：防腐杀菌剂选择安全环保的原料。例如山梨酸钠、山梨酸钾、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮类等。

作为优选：可以添加改善墨水性能的助剂，如粘度调节剂、电导率调节剂、稳定剂、鳌合剂、消泡剂、偶联剂、流平剂、稀释剂等。

本发明的制备方法：

（1）：准备墨水的各组分，充分搅拌均匀，研磨机械高速研磨（500-3000转／分钟）1-3小时，测得墨水混合物中微粒D90≤120纳米，得墨水混合物。

（2）：墨水混合物静置12小时-7天熟化。

（3）：按照QB/T2730.1-2005、QB/T 2730.2-2005检测墨水混合物各项理化指标。

（4）：用1微米、0.45微米、0.22微米滤膜过滤，得成品。

UV固化的水基喷墨墨水的应用，打印在各种无涂层介质和非打印涂层介质、疏水性和油性介质上，打印的同时用UV固化。

本发明的有益效果和优势在于：

1：墨水储存稳定性好，打印流畅性好。

2：墨水色谱齐全，纳米级微粒。

3：提高了墨水耐光性耐水性耐化学性耐高低温性耐擦划性高光亮性耐老化性等综合性能。

4：适应无涂层和非打印涂层介质，疏水性和油性介质，应用于数码印刷、数码印花、数码图像、办公室文档、户外喷绘、瓷砖墙纸、玻璃塑料、表面装饰等领域。

5：选用紫外光（UV）固化，扩大了墨水应用范围，加快了墨水的干燥时间和打印速度。

6：墨水原料无毒，制备和使用具环境保护性。在打印时无毒无味。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

墨水的配方：

制备方法：见“发明内容”中“本发明的制备方法”：

表1：墨水的配方（一）

表2：墨水的配方（二）：

实施例15-实施例22：实施例和对比例墨水稳定性和间歇打印效果、打印流畅性检测：

按照国家QB/T2730.1-2005、QB/T 2730.2-2005标准检测

将制备的墨水装入Epson me1+打印机墨盒中，打印在普通打印纸上。

表3：实施例和对比例墨水的稳定性和间歇打印效果、打印流畅性

实施例23-实施例30:实施例的墨水与对比例墨水性能的比较：

按照国家QB/T2730.1-2005、QB/T 2730.2-2005、QB/T2603-2007、GB/T13217.2-2009标准检测

耐水性检测：

检测方法：截取扩散度分级书写试验纸一段，在去离子水中浸渍，观察墨水褪色和扩散时间, 并记录下来。在去离子水中浸渍24h后，取出自然干燥，并与对比色标目测对比。

耐盐酸性检测：

检测方法：截取扩散度分级书写试验纸一段，在10％(体积比)盐酸水溶液中浸渍24h后，在去离子水中浸渍10min，取出自然干燥，并与对比色标目测对比。

耐乙醇性检测：

检测方法：截取扩散度分级书写试验纸一段，在50％(体积比)乙醇水溶液中浸渍10min后，取出自然干燥，并与对比色标目测对比。

耐氨水性检测：

检测方法：截取扩散度分级书写试验纸一段，在10％(质量百分比)氨水溶液中浸渍24h后，在去离子水中浸渍10min，取出自然干燥，并与对比色标目测对比。

墨水的耐光性检测：

检测方法：取喷绘专用高光相纸两张，用720dpiX 720dpi分辨率打印出30m mX30 mm各色色块，色块和蓝色羊毛标准同时安装悬挂在通风良好的测试箱中，在氨弧灯下曝晒(黑板温度不超过45℃), 44h后取出，按照蓝色羊毛标准的变化级别，来评定试样。

墨水的耐高温性检测:

检测方法：截取扩散度分级书写试验纸一段，置于煮沸的100℃开水中，浸渍煮5min后取出，自然干燥，并与对比色标目测对比。

墨水耐低温性检测：

检测方法：被测墨水倒入耐寒包装瓶中，放入（-20±1）℃低温恒温箱中至24h后取出，恢复到室温后，检测其打印性能。

墨水的耐擦划性检测：

检测方法：待墨水干透了之后，用硬币在两种墨迹上摩擦相同次数，直到有一种字迹出现摩擦痕迹，记录摩擦次数。用一般刮划的力量，使硬币与字表面45度的夹角在字的表面来回刮划，直到有一种字迹表面出现刮划痕迹，记录刮划次数，确定并比较本发明墨水与市售的墨水耐擦划性。

墨水的高光亮性、耐老化性检测：

检测方法：通过实施例和对比例墨水在相同实验环境下，通过目测，互相比较得出结论。

表4：本发明实施例墨水与对比例墨水性能比较表:

实施例31-实施例38：墨水在各种介质上打印性能检测

检测方法：将制备的实施例墨水和对比例墨水装入Epson me1+打印机墨盒中，打印在如下所述的各种介质上，观察打印效果。

表中：A代表印迹清晰，效果好。B：代表印迹模糊，效果差`。C：代表严重模糊，不能看清印迹。

表5：墨水在各种无涂层介质和非打印涂层介质上的打印效果

实施例39-实施例46：本发明实施例UV墨水和对比例墨水固化速度检测

检测方法：将制备的实施例4、5、6、7墨水装入罗兰LED-330UV打印机墨盒中，打印在普通打印纸上，打印时立即用UV灯照射。将制备的对比例1、2、3、4墨水装入Epson me1+打印机墨盒中，打印在普通打印纸上。打印相同内容。

表6：实施例UV墨水和对比例墨水固化速度比较：

Claims

1.一种UV固化的水基喷墨墨水，重量百分比计至少有组分：纳米颜料\水溶性染料1-12%，分散剂1-５%，UV固化的改性聚氨酯树脂乳液（固含量）1-15%，光引发剂1-10%, 活性稀释剂20-50%, 保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0-2%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，余量去离子水；其特征是墨水具有优良的保存稳定性和打印流畅性；墨水具有耐水耐光耐溶剂耐擦划耐老化高光亮、粘接力好、固化速度快等优异性能；适合各种打印机；打印各种无涂层和非打印涂层介质、疏水性和油性介质；应用领域宽广；

其中, 所述UV固化的改性聚氨酯树脂乳液选自：环氧树脂-聚氨酯树脂乳液、环氧树脂-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、聚酯-聚氨酯树脂乳液、聚醚-聚氨酯树脂乳液、聚脲-聚氨酯树脂乳液等中的至少一种；粒径<１００纳米，成膜后24小时吸水率≤10%;

所述的纳米颜料粒径<１００纳米，包含金属光泽颜料、无机颜料、有机颜料；色相有金、银、黑、白、红、黄、蓝、橙、绿、紫等；

所述的分散剂是有机高分子聚合物。

2.权利要求1所述的所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：所述的水溶性染料，优选耐光牢度6-7级以上的水溶性染料；用水溶性染料作着色剂时不使用分散剂。

3.权利要求1所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：所述有机高分子聚合物是毕克化学的BYK-2163、BYK-2164、BYK-180、BYK184、BYK-190、BYK2012、BYK-2020分散剂中的至少一种。

4.权利要求1所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：光引发剂是苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类、酰基磷氧化物、二苯甲酮类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类、联苯甲酰等任意两种或两种以上光引发剂复配。

5.权利要求1所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：活性稀释剂是羟乙基甲基丙烯酸、丙烯酸十二醇脂、丙烯酸十八醇脂、己二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸脂、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等，单、双、多官能度活性稀释剂以3-6：0-4：0-1复配。

6.权利要求1所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：UV固化的改性聚氨酯树脂乳液中还复配有UV固化的环氧树脂-丙烯酸树脂乳液、有机硅改性丙烯酸树脂乳液、有机氟改性丙烯酸树脂乳液、有机硅氟改性丙烯酸树脂乳液等中的至少一种。

7.权利要求1所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：可以添加改善墨水性能的助剂，如粘度调节剂、电导率调节剂、稳定剂、鳌合剂、消泡剂、偶联剂、流平剂、稀释剂等。

8.权利要求1所述的UV固化的水基喷墨墨水，其特征是：制备方法

（1）：准备墨水的各组分，充分搅拌均匀，研磨机械高速研磨（500-3000转／分钟）1-3小时,测得墨水混合物中微粒D90≤120纳米，得墨水混合物；

（2）：墨水混合物静置12小时-7天熟化；

（3）：按照QB/T2730.1-2005、QB/T 2730.2-2005检测墨水混合物各项理化指标；

（4）：用1微米、0.45微米、0.22微米滤膜过滤，得成品。

9.权利要求1-8所述的UV固化的水基喷墨墨水的应用，其特征是：打印在各种无涂层介质和非打印涂层介质、疏水性和油性介质上。