CN104212239A - 一种用多功能超支化分散剂提高颜料墨水固色牢度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用多功能超支化分散剂提高颜料墨水固色牢度的方法，属于精细化工领域。本发明的方法是将按质量分数30-50％的超支化分散型颜料色浆，1-5％的粘合剂，10-50％的水溶性共溶剂，1-5％的非离子表面活性剂，不足100％则加水补满至100％，搅拌混合均匀，调节墨水pH值在8-10，过滤即得超支化分散型颜料墨水。本发明得到的墨水中颜料颗粒粒径小，稳定性较佳，织物喷印该墨水后经焙烘固色即可获得较佳色牢度，制备方法及应用方法简单，具有良好的应用前景。

Description

一种用多功能超支化分散剂提高颜料墨水固色牢度的方法

技术领域

本发明涉及一种用多功能超支化分散剂提高颜料墨水固色牢度的方法，属于精细化工领域。

背景技术

纺织品数字喷墨印花技术是一种集计算机网络系统、数字处理和信息系统、精密机械加工和精细化工材料于一体的新型纺织品印花技术，该技术摒弃了传统印花需要制版的复杂环节，可直接在织物上喷印，提高了印花精度，实现了小批量、多品种、多花色印花，具有广阔的发展前景。由于喷墨印花对于墨水的印花牢度、稳定性等方面的特殊要求，需要有专用的墨水与之匹配。因此数码印花墨水的研究及开发是促进数码喷墨印花技术发展的关键步骤。目前，通用性好、印花工艺简单的颜料型墨水是数码喷墨印花的主要发展方向，颜料型墨水通常基于粘合剂在织物表面成膜的原理将没有亲和性和反应性的颜料颗粒固着在织物上，进而提高印花织物的色牢度，商品化的墨水中通常含有大量的粘合剂。然而，大量粘合剂固色等将导致墨水喷射不流畅，稳定性下降，颜色不鲜艳和手感硬等缺陷。

为解决颜料墨水存在的不足，国内外已有不少研究者提出诸多方案。一种是通过对印花织物进行预处理，如研究者用聚环氧乙烷对织物进行预处理，提高了喷墨印花织物的颜色鲜艳度和印花图案的清晰度。美国专利US6902780公开了一种喷墨印花预处理涂层剂处理织物，提高了喷墨印花的性能。国内有用处理液对印花织物进行处理，然后喷墨印花以改善印花织物的性能的报道。另一种方法是对喷墨印花墨水本身进行改进。研究者通过在喷墨印花颜料墨水中添加交联剂，提高了喷墨印花织物的色牢度。

本发明采用的超支化多功能分散剂具有树枝形构造，呈独特的三维准球状立体结构，含有大量的端基和分子空穴，用于制备颜料色浆可以显著提高颜料的分散、润湿及稳定性。不仅如此，当使用这种色浆配制的墨水进行印花时，超支化多功能分散剂的多支链多端基结构还可以与织物上的官能团反应，起到固色的作用，达到提高喷墨印花织物牢度的目标。

发明内容

为了克服颜料墨水因使用大量粘合剂固色导致墨水喷射不流畅、稳定性下降以及织物色牢度低、颜色不鲜艳、手感硬等缺陷，本发明提供了一种用多功能超支化分散剂提高颜料墨水固色牢度的方法。

本发明提供的制备超支化分散型颜料墨水的方法，是将质量分数30～50％的超支化分散型颜料色浆、1-5％的粘合剂、10～50％的水溶性共溶剂、1～5％的非离子表面活性剂，加水补满至100％，搅拌混合均匀，调节pH值在8～10，过滤即得超支化分散型颜料墨水。

所述制备颜料墨水的方法，当颜料色浆、粘合剂、水溶性共溶剂、非离子表面活性剂总量达100％时不需要加水，不足100％时加水补满至100％。

制备颜料墨水所述的粘合剂为乳液型树脂，优选苯乙烯丙烯酸类，聚氨酯类。

制备颜料墨水所述的水溶性共溶剂是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、丙三醇、季戊四醇中的一种或两种以上混合物。

制备颜料墨水所述的非离子表面活性剂是以下任意一种或者两种以上的混合：吐温60、吐温65、吐温80，曲拉通X-100、曲拉通X-10、司班20、司班40、司班60、司班80、平平加O-10、平平加O-25、平平加A-20。

制备颜料墨水所述的pH调节剂的碱液是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、氨水、链烷醇胺等中的一种；酸液在一个实施方式中是盐酸，另一种实施方式中是醋酸。

制备颜料墨水所述的超支化分散型颜料色浆的制备方法如下：对颜料质量分数为10％～30％超支化多功能分散剂溶于pH为10-11的碱性溶液中，制成水溶性分散液，加入对色浆质量分数为10％～50％的颜料搅拌混合，最后加入去离子水补满100％，调节体系pH为8～11，搅拌0.5～4h后，处理至平均粒径在200nm以下，即得超支化分散型颜料色浆。

制备颜料色浆所述的碱性溶液是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、乙胺、三乙胺、乙醇胺中的一种。

制备颜料色浆所述调节体系pH的pH调节剂的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、乙胺、三乙胺、乙醇胺中的一种，酸液为盐酸，醋酸中的一种。

制备颜料色浆所述的颜料优选C.I.颜料黑7、C.I.颜料黑11，C.I.颜料黄3、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄23、C.I.颜料黄34、C.I.颜料黄42、C.I.颜料黄55、C.I.颜料黄95、C.I.颜料黄100、C.I.颜料黄104、C.I.颜料黄108、C.I.颜料黄120、C.I.颜料黄153、C.I.颜料红1、C.I.颜料红2、C.I.颜料红5，C.I.颜料红7、C.I.颜料红23、C.I.颜料红38、C.I.颜料红48：2、C.I.颜料红48:4、C.I.颜料红49:1、C.I.颜料红52:2、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红63:1、C.I.颜料红64:1、C.I.颜料红81、C.I.颜料红88、C.I.颜料红92、C.I.颜料红101、C.I.颜料红104、C.I.颜料红105、C.I.颜料红106、C.I.颜料红108、C.I.颜料红112、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红146、C.I.颜料红149、C.I.颜料红166、C.I.颜料红168、C.I.颜料红170、C.I.颜料红170、C.I.颜料红170、C.I.颜料红172、C.I.颜料红185、C.I.颜料红190、C.I.颜料红209、C.I.颜料红219、C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝15：1、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝17:1、C.I.颜料蓝56、C.I.颜料蓝63中的一种。

制备颜料色浆所述的超支化多功能分散剂，其结构如图1所示，其分子链由带有可聚合双键的疏水单体、亲水单体马来酸酐及其衍生物和支化单体对乙烯基苄基硫醇组成，分子量为2000～30000g/mol，支化度控制在1％～20％，酯化度控制在15％～35％。其中X1优选为H、CH3，X2优选为H、COOR’，R’优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊烷基、已烷基、辛烷基、癸烷基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、乙氧基、丙氧基、氨基或吡咯烷基中的一种，Y优选为H、苯环、对甲基苯环中的一种，R优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、戊烷基、已烷基、癸烷基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、聚乙二氧基或甲氧基聚乙二氧基中的一种。

超支化多功能分散剂的制备方法，主要包括以下两步骤：第一步是将支化单体对乙烯基苄基硫醇、马来酸酐和疏水性单体溶解到溶剂中得到单体溶液，另将引发剂溶解到同种溶剂中得到引发剂溶液，分别取1/3单体溶液和引发剂溶液置于反应器中，于65～90℃反应30min后，开始滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，继续反应2-24h；第二步酯化反应，将催化剂加到第一步得到的聚合物溶液中，控制温度50～90℃，将酯化剂以滴加的方式加入到反应器中，反应8～48h，冷却至室温，将所得产物减压蒸馏，去除溶剂、用石油醚洗涤3次，干燥即可得超支化多功能分散剂。

所述超支化多功能分散剂的制备方法中，疏水单体与马来酸酐的摩尔比为1:1～2:1；支化单体对乙烯基苄基硫醇占总单体摩尔分数的1％～10％；引发剂占总单体质量分数的3％～8％；马来酸酐和酯化剂的摩尔比为1:1～1:5，催化剂对于马来酸酐的摩尔比为1％-20％。

所述超支化多功能分散剂的制备方法中，疏水单体为苯乙烯、甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸二甲基氨基甲酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基丙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基甲酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基吡啶中的任意一种。

所述超支化多功能分散剂的制备方法中，溶剂为甲苯、苯、丁酮、丙酮、环己酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的任意一种。

所述超支化多功能分散剂的制备方法中，引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈偶氮二异丁酸二酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的任意一种。所述酯化剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正已醇、正辛醇、正癸醇、异癸醇、十二醇、十六醇、十八醇、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种。

所述超支化多功能分散剂的制备方法中，催化剂为对甲苯磺酸、无水乙酸钠、氯化锌、三甲胺、三乙胺、苯胺、N,N-二甲基苯胺、乙二胺、4-(二甲基氨基)吡啶中的任意一种或者几种的混合物。

制备得到的墨水在25℃下的表面张力σ25-35mN/m，粘度η2-8cP，Z均粒径d80～200nm，Zeta电位ξ-20～-40mV，pH8～10。

本发明还提供一种所述墨水用于纺织品喷墨印花的方法，是将超支化分散型颜料墨水装入喷墨印花机墨盒中，经喷墨印花机喷印到织物上，然后在烘箱中放置烘干，最后将其置于120-180℃焙烘固色1-6分钟。

本发明采用超支化多功能分散剂制备的颜料色浆配制喷墨印花墨水，其使用的超支化多功能分散剂不仅能够起到分散的作用，还能与织物发生交联反应，作为交联剂，起到固色作用。制备得到的墨水中颜料颗粒粒径小且较均匀，稳定性较佳，织物喷印该墨水后经焙烘固色即可获得较佳色牢度。

附图说明

图1超支化多功能分散剂的结构式，其中X1为H或CH₃；X2为H或COOR‘，其中R’为C1-C18的烷基；Y为H或Ph；R为氨基或C1-C18的烷基或聚醚。

具体实施方式

粒径及其zata电位测试：通过马尔文纳米粒度分析仪测得；

表面张力：通过美国科诺全自动表面张力仪测定；

粘度：通过Brookfield流变仪测定；

印花牢度按照国标GB/T14575-2009测试。

实施例1

将单体0.98g马来酸酐、1.04g苯乙烯和0.10g对乙烯基苄基硫醇溶于装有40g甲苯的烧杯中，搅拌均匀至固体溶解，再将0.23g偶氮二异丁腈溶于装有20g甲苯的烧杯中搅拌至固体完全溶解。向带有冷凝管的100ml四口烧瓶中分别加入1/3的混合单体溶液和引发剂溶液，搅拌并升温至65℃，反应30min后，分别开始滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液至反应液中。滴加完毕后，继续反应24h，再向其中加入0.2g对甲苯磺酸和1.6.g甲醇，在50℃下继续反应48h。反应结束后冷却至室温，将所得产物抽滤、用石油醚洗涤3次后干燥，即可得超支化多功能分散剂。

实施例2

将0.75g超支化多功能分散剂溶解到44.25g氢氧化钠水溶液(pH＝11)中，然后加入5g颜料红122，调节体系PH为8～9，磁力搅拌30min，超声25min或者研磨处理至平均粒径200nm以下，即得超支化分散C.I.颜料红122色浆，颜料粒子的平均粒径为170nm。

实施例3

称取40g超支化分散C.I.颜料红122色浆，然后依次加入5g粘合剂,3g乙醇、15g季戊四醇、10g乙二醇、10g丙三醇、1g异丙醇、2g吐温20、14g去离子水混合均匀，用搅拌机在500转/分条件下搅拌30分钟，再用氢氧化钠调节pH值至9，经500nm的微孔滤膜过滤即得颜料墨水。此墨水25℃时的物性指标如下：表面张力σ＝30.6mN/m，粘度η＝7.88cP，Z均粒径d＝142.3nm，Zeta电位ξ为﹣28.2mV。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于130℃焙烘固色5分钟。采用摩擦牢度仪测试织物色牢度，其干摩擦牢度和湿摩擦牢度均为4-5级。该墨水喷墨打印流畅性好，颜色艳丽，印花织物手感较为柔软。

实施例4

称取45g超支化分散C.I.颜料黄65色浆，然后依次加入4g粘合剂,5g乙醇、12g季戊四醇、14g乙二醇、5g丙三醇、1g吐温80，3g平平加A-20，11g去离子水混合均匀，用搅拌机在900转/分条件下搅拌15分钟，再用三乙醇胺调节pH值至10，过滤即得颜料墨水。此墨水的25℃时物性指标如下：表面张力σ＝28.6mN/m，粘度η＝4.16cP，Z均粒径d＝115.2nm，Zeta电位ξ为﹣37.4mV。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于160℃焙烘固色3分钟。采用摩擦牢度仪测试织物色牢度，其干摩擦牢度和湿摩擦牢度均为4-5级。该墨水喷墨打印流畅性好，颜色艳丽，印花织物手感较为柔软。

实施例5

称取50g超支化分散C.I.颜料蓝1色浆，然后依次加入3g粘合剂,7g正丁醇、4g季戊四醇、8g二缩三乙二醇、6g丙三醇、3g异丙醇，5g司班40，14g去离子水混合均匀，用搅拌机在750转/分条件下搅拌20分钟，再用氢氧化钾调节pH值至9.4，过滤即得颜料墨水。此墨水25℃时的物性指标如下：表面张力σ＝31.9mN/m，粘度η＝5.22cP，Z均粒径d＝180.2nm，Zeta电位ξ为﹣34.5mV。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于120℃焙烘固色6分钟。采用摩擦牢度仪测试织物色牢度，其干摩擦牢度为4-5级、湿摩擦牢度为4级。该墨水喷墨打印流畅性好，颜色艳丽，印花织物手感较为柔软。

实施例6

称取30g超支化分散C.I.颜料黑11色浆，然后依次加入1g粘合剂,5g1,4-丁二醇、16g季戊四醇、8g1,6-己二醇、7g丙三醇、2g异丙醇，1g曲拉通X-100，30g去离子水混合均匀，用搅拌机在600转/分条件下搅拌25分钟，再用碳酸钠调节pH值至8.9，过滤即得颜料墨水。此墨水25℃时的物性指标如下：表面张力σ＝32.4mN/m，粘度η＝7.04cP，Z均粒径d＝129.3nm，Zeta电位ξ为﹣29.2mV。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于140℃焙烘固色2分钟。采用摩擦牢度仪测试织物色牢度，其干摩擦牢度为4-5级、湿摩擦牢度为4级。该墨水喷墨打印流畅性好，颜色艳丽，印花织物手感较为柔软。

实施例7

称取35g超支化分散C.I.颜料黑11色浆，然后依次加入3g粘合剂，10g异丙醇，2g曲拉通X-100，50g去离子水混合均匀，在450转/分条件下搅拌30分钟，调节pH值至8，过滤即得颜料墨水。此墨水25℃时的物性指标如下：表面张力σ＝30.4mN/m，粘度η＝3.04cP，Z均粒径d＝137.3nm，Zeta电位ξ为﹣28.8mV。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于180℃焙烘固色1分钟。采用摩擦牢度仪测试织物色牢度，其干摩擦牢度为4-5级、湿摩擦牢度为4级。该墨水喷墨打印流畅性好，颜色艳丽，印花织物手感较为柔软。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种超支化分散型颜料墨水的制备方法，其特征在于，按质量分数30-50％的超支化分散型颜料色浆，1-5％的粘合剂，10-50％的水溶性共溶剂，1-5％的非离子表面活性剂，不足100％则加水补满至100％，搅拌混合均匀，调节墨水pH值在8-10，过滤即得超支化分散型颜料墨水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超支化分散型颜料色浆的制备方法如下：将对颜料质量分数为10-30％超支化多功能分散剂溶于碱液中制成水溶性分散液，加入对色浆质量分数为10-50％的颜料搅拌混合，并加入去离子水补满100％，调节体系pH为8-11，搅拌0.5-4h后，处理至平均粒径在200nm以下，即得超支化分散型颜料色浆。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂是乳液型树脂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性共溶剂是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、丙三醇、季戊四醇中的一种或两种以上混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂是以下一种或者几种的混合物：吐温60、吐温65、吐温80、曲拉通X-100、曲拉通X-10、司班20、司班40、司班60、司班80、平平加O-10、平平加O-25、平平加A-20。

6.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述调节pH的调节剂为以下一种或者几种的混合：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、氨水、链烷醇胺、盐酸、醋酸。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超支化多功能分散剂通过以下步骤制备：第一步是将支化单体对乙烯基苄基硫醇、马来酸酐和疏水性单体溶解到溶剂中得到单体溶液，另将引发剂溶解到同种溶剂中得到引发剂溶液，分别取1/3单体溶液和引发剂溶液置于反应器中，于65～90℃反应30min后，开始滴加剩余的单体溶液和引发剂溶液，继续反应2-24h；第二步酯化反应，将催化剂加到第一步得到的聚合物溶液中，控制温度50～90℃，将酯化剂以滴加的方式加入到反应器中，反应8～48h，冷却至室温，将所得产物减压蒸馏，去除溶剂、用石油醚洗涤3次，干燥即可得超支化多功能分散剂；所述疏水单体与马来酸酐的摩尔比为1:1～2:1；支化单体对乙烯基苄基硫醇占总单体摩尔分数的1％～10％；引发剂占总单体质量分数的3％～8％；马来酸酐和酯化剂的摩尔比为1:1～1:5，催化剂对于马来酸酐的摩尔比为1％-20％。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述颜料是C.I.颜料黑7、C.I.颜料黑11，C.I.颜料黄3、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄23、C.I.颜料黄34、C.I.颜料黄42、C.I.颜料黄55、C.I.颜料黄95、C.I.颜料黄100、C.I.颜料黄104、C.I.颜料黄108、C.I.颜料黄120、C.I.颜料黄153、C.I.颜料红1、C.I.颜料红2、C.I.颜料红5，C.I.颜料红7、C.I.颜料红23、C.I.颜料红38、C.I.颜料红48：2、C.I.颜料红48:4、C.I.颜料红49:1、C.I.颜料红52:2、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红63:1、C.I.颜料红64:1、C.I.颜料红81、C.I.颜料红88、C.I.颜料红92、C.I.颜料红101、C.I.颜料红104、C.I.颜料红105、C.I.颜料红106、C.I.颜料红108、C.I.颜料红112、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红146、C.I.颜料红149、C.I.颜料红166、C.I.颜料红168、C.I.颜料红170、C.I.颜料红170、C.I.颜料红170、C.I.颜料红172、C.I.颜料红185、C.I.颜料红190、C.I.颜料红209、C.I.颜料红219、C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝15：1、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝17:1、C.I.颜料蓝56、C.I.颜料蓝63中的一种。

9.根据权利要求1所述方法制备得到的超支化分散型颜料墨水。

10.权利要求9所述的超支化分散型颜料墨水在喷墨印花方面的应用。