CN103468058B - 用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷墨墨水，尤其涉及一种用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水及其制备方法，所述弱溶剂喷墨墨水按重量百分比包括以下组分：有机颜料1～5%，保湿剂1～5%，高分子聚合物树脂1～10%，快干剂1～10%，溶解力促进剂1～10%，润湿剂0.1～2%，分散剂0.1～40%，性能调节剂0.01～2%，余量为环保弱溶剂。用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水的制备方法包括色浆的制备和成品的制备。该用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水环保、对人体无害，其粒径可以达到纳米级，流畅性能优异，不会堵塞打印机的喷孔，其制备方法简单，成本较低，适于批量生产且批次之间无差异。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷墨墨水，尤其涉及一种用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水及其制备方法。
背景技术
市场上有两种类型的喷绘墨水：一种是颜料型的喷绘墨水；另一种是染料型的喷绘墨水；颜料型喷绘墨水优点在于户外防水，耐晒，打印图像色彩饱和鲜艳，质感强，主要用于户外广告画面的打印。染料型喷绘墨水优点在于还原图像的真实色彩效果好，精度高，但是染料型喷绘墨水的缺陷是不防水，不耐晒，不易长期保存图像，因而适用于户内图像的制作。
随着喷印技术的高速发展，以及社会对于环保意识的不断加强，传统的溶剂喷墨墨水已经很难满足终端使用者的需求。目前市场上流行的溶剂型墨水，大多是含有环己酮、PMA等挥发成分很高的墨水，会对环境造成污染。
在这些背景要素的推动下，一种环保的对人体无伤害的弱溶剂喷墨墨水被提出并得到了快速的发展。然而由于国外对于高技术的限制，制约了国内对于弱溶剂喷墨墨水的发展。国内几乎全部靠进口墨水来应对市场需求，由于其价格昂贵，运输期长，难以批量化，这就造成了使用成本较高；而国产弱溶剂喷墨墨水由于在使用中存在堵头现象，颜色不正，不环保等技术问题，极大地影响了使用者的工作效率。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术存在的不足，提供一种环保、成本低、不会堵塞喷头且适用于批量生产的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水，所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分：有机颜料1～5%，保湿剂1～5%，高分子聚合物树脂1～10%，快干剂1～10%，溶解力促进剂1～10%，润湿剂0.1～2%，分散剂0.1～40%，性能调节剂0.01～2%，余量为环保弱溶剂。
作为一种改进，所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分：所述有机颜料2～3%，所述保湿剂2～3%，所述高分子聚合物树脂4～7%，所述快干剂5～7%，所述溶解力促进剂4～5%，所述润湿剂0.5～1%，所述分散剂25～30%，所述性能调节剂0.4～1%，余量为所述环保弱溶剂。
优选的，所述有机颜料为酞青蓝颜料、喹吖啶酮颜料、偶氮颜料、苯并咪唑酮颜料、炭黑颜料中的一种或几种。
优选的，所述保湿剂为醇类或酯类，优选为乙二醇、二乙二醇、，三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、丙二醇、二丙二醇、二丙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或几种。
优选的，所述高分子聚合物树脂为二元氯醋树脂、三元氯醋树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂中的一种或几种；所述快干剂为醇类或醚类，优选为乙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚中的一种或几种；所述溶解力促进剂为环保酯类，优选为丁内酯。
优选的，所述润湿剂为有机硅、丙烯酸酯中的一种或两者的混合物。
优选的，所述分散剂为BYK-2001、BYK-9131、Solsperse32500、EFKA-4560、TEGO410的一种或几种；Solsperse32500是一种适用于溶剂卷材涂料中分散颜料的聚合物分散剂，EFKA-4560的主要成分为改性的聚丙烯酸酯，TEGO410的主要成分为有机硅丙烯酸酯，是反应性聚硅氧烷丙烯酸酯类，BYK-2001和BYK-9131的主要成分是有机硅，属于有机硅类表面活性剂，所述性能调节剂为丙烯酸。
优选的，所述环保弱溶剂为醇类或醚类，优选为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚中的一种或几种。
本发明的配方中：
有机颜料，是由有机化合物制成的一类颜料，其色彩鲜明，密度小，无毒性，耐晒、耐水浸、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐热、晶型稳定，具有较高的着色力和较好的遮盖力，颗粒容易研磨和分散、不易沉淀。
保湿剂为水溶性有机溶剂，有机颜料能很好地溶于其中，以提高喷墨墨水的保湿性能，打印机的喷头长时间工作其温度会升高，温度升高导致墨水很快干燥，墨水干燥会堵塞喷头，而该保湿剂能够避免墨水经过打印机喷头时的干燥，从而保证了打印的流畅性。
高分子聚合物树脂，作为颜料的载体，由于其相对分子量较大，从而具有良好的保光保色性和耐水耐化学性。
快干剂，多为易挥发的醇醚类物质，喷墨墨水中含有高沸点的组分，在打印之后不易挥发，将其溶于快干剂中，通过快干剂的挥发而促进喷墨墨水的快速干燥。
溶解力促进剂，能够提高溶解力较慢的添加剂、高分子物质等组分的溶解速度，使其分散均匀，提高喷墨墨水的均匀性。
润湿剂，通常是一些表面活性剂，通过降低其表面张力或界面张力，使水能展开在固体物料表面上，或透入其表面，而把固体物料润湿，具有优良的去垢能力和增溶性，能够将喷墨墨水中存在的垢点很好地掩盖，从而提高该喷墨墨水的打印品质。
分散剂，是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，可均匀地分散那些难溶解于液体的无机、有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚。分散剂能缩短有机颜料在水溶性体系中的分散时间，调整有机颜料粒子的运动性，可提高喷墨墨水的光泽、着色力和遮盖力，改善其展色性和调色性，防止浮色发花和絮凝，分散剂与高分子聚合物树脂有良好地相容性，提高了喷墨墨水的热稳定性。
性能调节剂，主要用于调整喷墨墨水的附着力，从而调节喷墨墨水的清晰度。
环保弱溶剂，使得喷墨墨水中的可挥发物VOC减少，且不再含有有毒害有机溶剂如环己酮、丁酮等溶剂，减少了环境的污染和对人体的危害。
本发明的另一目的在于提供该用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水的制备方法，包括以下步骤：
（1）色浆的制备：按比例取有机颜料和分散剂，再取润湿剂用量的40～60%、保湿剂用量的30～50%和环保弱溶剂用量的20～50%，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨8～12h，使研磨后的混合物的平均粒径小于350nm，得所述色浆；
（2）成品的制备：按比例取高分子聚合物树脂、溶解力促进剂、快干剂和性能调节剂，再取所述色浆10～30%、保湿剂用量的50～70%、润湿剂用量的40～60%和环保弱溶剂用量的50～80%，研磨分散1.5～2.5h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得所述成品。
作为一种改进，步骤(1)中，使研磨后的所述混合物的平均粒径小于150nm。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水中的可挥发物VOC减少，且不再含有有毒害有机溶剂，对人体无害、环保，其粒径可以达到纳米级，流畅性能优异，不会堵塞打印机的喷孔，其制备方法简单，成本较低，适于批量生产且批次之间无差异，户外耐候性强，既适于户外使用，也适于户内使用，不但能实现在有涂层和无涂层广告介质上喷印，而且能实现玻璃、壁纸等家装材质的个性化喷印，能实现超高精细打印。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水(红色)
配方：
| 组分 | 含量(重量％) |
| 颜料红122(喹吖啶酮颜料) | 2.5 |
| 二丙二醇甲醚醋酸酯 | 2 |
| 二元氯醋树脂 | 1.5 |
| 改性异构烷烃 | 1 |
| 丁内酯 | 5 |
| TEG0410 | 0.3 |
| BYK一2001 | 30 |
| 丙烯酸 | 0.4 |
| 二乙二醇二乙醚 | 58.3 |
制备方法：
(1)色浆的制备：按上述比例取颜料红122和分散剂BYK-2001(毕克化学(铜陵)有限公司)，再取润湿剂TEG0410用量的30％(赢创德固赛特种化学(上海)有限公司)、保湿剂二丙二醇甲醚醋酸酯用量的50％和环保弱溶剂二乙二醇二乙醚用量的20％，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨8h，使研磨后的混合物的平均粒径d50小于250nm，d90小于小于350nm，得红色色浆。
(2)成品的制备：按上述比例取二元氯醋树脂、溶解力促进剂丁内酯、快干剂改性异构烷烃和性能调节剂丙烯酸，再取上述色浆10％、保湿剂二丙二醇甲醚醋酸酯用量的50％、润湿剂TEG0410用量的70％(赢创德固赛特种化学(上海)有限公司)和环保弱溶剂二乙二醇二乙醚用量的80％，研磨分散1.5h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得红色成品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例二
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水(蓝色)
配方：
| 组分 | 含量(重量％) |
| 颜料蓝15：4(酞青蓝颜料) | 5 |
| 三乙二醇 | 5 |
| 丙烯酸树脂 | 7 |
| 异丙醇 | 3 |
| 丁内酯 | 8 |
| 甲基丙烯酸酯 | 1.5 |
| BYK-9131 | 40 |
| 丙烯酸 | 0.5 |
| 二乙二醇 | 30 |
制备方法：
(1)色浆的制备：按上述比例取颜料蓝15：4和分散剂BYK-9131(毕克化学（铜陵）有限公司），再取润湿剂甲基丙烯酸酯用量的30%、保湿剂三乙二醇用量的40%和环保弱溶剂二乙二醇用量的35%，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨9h，使研磨后的混合物的平均粒径d50小于150nm，d90小于小于250nm，得蓝色色浆。
（2）成品的制备：按上述比例取丙烯酸树脂、溶解力促进剂丁内酯、快干剂异丙醇和性能调节剂丙烯酸，再取上述色浆20%、保湿剂三乙二醇用量的60%、润湿剂甲基丙烯酸酯用量的70%和环保弱溶剂二乙二醇用量的65%，研磨分散2h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得蓝色成品。
实施例三
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水(黄色)
配方：
| 组分 | 含量（重量%） |
| 颜料黄PR150（苯并咪唑酮颜料） | 1 |
| 聚乙二醇400 | 1 |
| 三元氯醋树脂 | 1 |
| 乙二醇甲醚 | 5 |
| 丁内酯 | 10 |
| 丙烯酸酯 | 2 |
| Solsperse32500 | 0.1 |
| 丙烯酸 | 0.01 |
| 二丙二醇 | 79.99 |
制备方法：
（1）色浆的制备：按上述比例取颜料黄PR150和Solsperse32500（路博润特种化工（上海）有限公司），再取润湿剂丙烯酸酯用量的50%、保湿剂聚乙二醇400用量的50%和环保弱溶剂二丙二醇用量的45%，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨10h，使研磨后的混合物的平均粒径d50小于90nm，d90小于150nm，得黄色色浆。
（2）成品的制备：按上述比例取三元氯醋树脂、溶解力促进剂丁内酯、快干剂乙二醇甲醚和性能调节剂丙烯酸，再取上述色浆30%、保湿剂聚乙二醇400用量的50%、润湿剂丙烯酸酯用量的50%和环保弱溶剂二丙二醇用量的55%，研磨分散2.5h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得黄色成品。
实施例四
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水(黑色)
配方：
| 组分 | 含量（重量%） |
| 炭黑K7（炭黑颜料） | 3 |
| 二丙二醇丁醚醋酸酯 | 3 |
| 丙烯酸酯树脂 | 10 |
| 乙醇 | 7 |
| 丁内酯 | 3 |
| 有机硅 | 0.1 |
| EFKA-4560 | 10 |
| 丙烯酸 | 2 |
| 二乙二醇甲乙醚 | 61.9 |
制备方法：
（1）色浆的制备：按上述比例取炭黑K7和EFKA-4560（巴斯夫（中国）有限公司），再取润湿剂有机硅用量的60%、保湿剂二丙二醇丁醚醋酸酯用量的40%和环保弱溶剂二乙二醇甲乙醚用量的70%，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨11h，使研磨后的混合物的平均粒径d50小于200nm，d90小于300nm，得黑色色浆。
（2）成品的制备：按上述比例取三元氯醋树脂、溶解力促进剂丁内酯、快干剂乙二醇甲醚和性能调节剂丙烯酸，再取上述色浆25%、保湿剂二丙二醇丁醚醋酸酯用量的60%、润湿剂有机硅用量的40%和环保弱溶剂二乙二醇甲乙醚用量的30%，研磨分散2h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得黑色成品。
实施例五
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水(棕色)
配方：
| 组分 | 含量（重量%） |
| 颜料棕41（偶氮颜料） | 1.5 |
| 二丙二醇 | 4 |
| 二元氯醋树脂 | 3 |
| 乙二醇甲醚 | 10 |
| 丁内酯 | 1 |
| 有机硅 | 0.7 |
| BYK-2001 | 20 |
| 丙烯酸 | 1 |
| 二乙二醇二乙醚 | 58.8 |
制备方法：
（1）色浆的制备：按上述比例取颜料棕41和EFKA-4560（巴斯夫（中国）有限公司），再取润湿剂有机硅用量的45%、保湿剂二丙二醇用量的40%和20%环保弱溶剂二乙二醇二乙醚用量的80%，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨12h，使研磨后的混合物的平均粒径d50小于130nm，d90小于270nm，得棕色色浆。
（2）成品的制备：按上述比例取二元氯醋树脂、溶解力促进剂丁内酯、快干剂乙二醇甲醚和性能调节剂丙烯酸，再取上述色浆15%、保湿剂二丙二醇用量的60%、润湿剂有机硅用量的55%和环保弱溶剂二乙二醇二乙醚用量的20%，研磨分散2h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得棕色成品。
实施例六
用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水(紫色)
配方：
| 组分 | 含量（重量%） |
| 颜料紫PV32（苯并咪唑酮颜料） | 2 |
| 二乙二醇丁醚醋酸酯 | 3 |
| 三元氯醋树脂 | 5 |
| 二乙二醇二甲醚 | 4 |
| 丁内酯 | 6 |
| TEGO410 | 1 |
| Solsperse32500 | 5 |
| 丙烯酸 | 1 |
| 丙二醇 | 73 |
制备方法：
（1）色浆的制备：按上述比例取颜料紫PV32和Solsperse32500（路博润特种化工（上海）有限公司），再取润湿剂TEGO410（赢创德固赛特种化学（上海）有限公司）用量的50%、保湿剂二乙二醇丁醚醋酸酯用量的35%和环保弱溶剂丙二醇用量的65%，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨10h，使研磨后的混合物的平均粒径d50小于90nm，d90小于150nm，得紫色色浆。
（2）成品的制备：按上述比例取三元氯醋树脂、溶解力促进剂丁内酯、快干剂乙二醇甲醚和性能调节剂丙烯酸，再取上述色浆20%、保湿剂二乙二醇丁醚醋酸酯用量的65%、润湿剂TEGO410（赢创德固赛特种化学（上海）有限公司）用量的50%和环保弱溶剂丙二醇用量的35%，研磨分散2.5h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得紫色成品。
上述实施例1-6所制备的用于工业喷头的弱溶剂喷墨墨水在20℃下进行性能测定，其测定的事项和所得数据如下表所示：
上表中喷孔堵塞数的测定是检测该喷墨墨水在连续性打印20m后堵塞打印机喷孔的个数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水，其特征在于:所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分：有机颜料2～3％，保湿剂2～3％，高分子聚合物树脂4～7％，快干剂5～7％，溶解力促进剂4～5％，润湿剂0.5～1％，分散剂25～30％，性能调节剂0.4～1％，余量为环保弱溶剂；
所述保湿剂为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、丙二醇、二丙二醇、二丙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或几种；
所述快干剂为乙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚中的一种或几种；
所述溶解力促进剂为丁内酯；
所述润湿剂为有机硅、丙烯酸酯中的一种或两者的混合物；
所述性能调节剂为丙烯酸。
2.如权利要求1所述的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水，其特征在于:所述有机颜料为酞青蓝颜料、喹吖啶酮颜料、偶氮颜料、苯并咪唑酮颜料中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水，其特征在于:所述高分子聚合物树脂为二元氯醋树脂、三元氯醋树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水，其特征在于:所述分散剂为BYK-2001、BYK-9131、Solsperse32500、EFKA-4560、TEGO410的一种或几种。
5.如权利要求1所述的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水，其特征在于:所述环保弱溶剂为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚中的一种或几种。
6.一种权利要求1所述的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)色浆的制备：按比例取有机颜料和分散剂，再取润湿剂用量的40～60％、保湿剂用量的30～50％和环保弱溶剂用量的20～50％，在常温下混合，搅拌分散均匀，研磨8～12h，使研磨后的混合物的平均粒径小于350nm，得所述色浆；
(2)成品的制备：按比例取高分子聚合物树脂、溶解力促进剂、快干剂和性能调节剂，再取所述色浆10～30％、保湿剂用量的50～70％、润湿剂用量的40～60％和环保弱溶剂用量的50～80％，研磨分散1.5～2.5h，用过滤孔径为1μm的过滤器粗过滤，再用过滤孔径为0.35μm的过滤器精过滤，得所述成品。
7.如权利要求6所述的用于工业压电喷头的弱溶剂喷墨墨水的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，使研磨后的所述混合物的平均粒径小于150nm。
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