CN104845452B - 一种用于喷墨打印的防水染料墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：包括如下组分及其质量百分比：水溶性染料5～20％，改性聚氨酯树脂0.3～0.6％，丙烯酸树脂10～40％，保湿剂3～5％，非离子表面活性剂0.1～1％，二甘醇5～10％，防腐剂0.1～0.5％，pH调节剂0.1～1％，水30～70％。本发明属于打印耗材技术领域，本发明提供的防水染料墨水具有优良的防水性、耐光性、耐擦划性、稳定性等性能，生产成本低，环境效益好。

Description

一种用于喷墨打印的防水染料墨水及其制备方法
技术领域
本发明属于打印耗材技术领域，尤其涉及一种用于喷墨打印的防水染料墨水及其制备方法。
背景技术
随着喷墨打印机的日益普及，喷墨打印机被越来越多的消费者所接受。墨水是喷墨打印材料中的重要组成部分，其质量和性能与打印效果密切相关。
喷墨打印机用的墨水大致分为两类，染料墨水和颜料墨水。染料墨水以水溶性分子级存在，所以打印出来的样张色彩表现力很好，但遇水将会再一次溶解，造成打印样张字迹会出现散墨以及掉墨的情况。颜料墨水以固体颗粒形态存在，打印出来的样张遇水不会出现与水混合的现象，但存在打印出来的样张色彩表现较差、制备工艺复杂和成分较高等问题。
中国专利申请201310024200.6公开了一种喷墨墨水，该墨水使用高耐候染料、改性聚氨酯树脂乳液和紫外线吸收剂等作为原料，具有较好的耐水性等优点，但长期稳定性较差，且高耐候染料价格较昂贵，进而导致墨水成本较高。该专利申请还指出：选择高耐候染料可以提高染料喷墨墨水的耐光性能，从而延长墨水的使用时间；添加防紫外线剂也可以提高墨水的耐光性能；改性聚氨酯树脂乳液中可以复配有改性丙烯酸树脂乳液；改性聚氨酯树脂乳液的添加量在1-13％，优选3-10％，改性聚氨酯树脂乳液的添加量过少，会导致耐水耐化学试剂耐擦划高光亮等性能不能很好发挥，而添加量过多，则会给墨水保存稳定性和打印流畅性带来困难。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，发明人通过大量试验对现有墨水组分进行筛选和复配，预料不到的发现：通过特定组分组合得到的染料墨水具有优良的防水性、耐光色牢度、耐擦划性、稳定性等性能，打印流畅性好，且原料来源广泛，降低了墨水的生产成本，环境效益好。基于上述发现，从而完成本发明。
本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。
本发明提供一种用于喷墨打印的防水染料墨水，包括如下组分及其质量百分比：水溶性染料5～20％，改性聚氨酯树脂0.3～0.6％，丙烯酸树脂10～40％，保湿剂3～5％，非离子表面活性剂0.1～1％，二甘醇5～10％，防腐剂0.1～0.5％，pH调节剂0.1～1％，水30～70％。
上述组分的组合以及各组分的上述百分比范围，是发明人通过大量试验确定的。水溶性染料在体系中起到打印着色的作用；丙烯酸树脂和改性聚氨酯树脂起到在介质表面成膜的作用，从而使墨水具有防水性、耐光色牢度和耐擦划性；保湿剂使墨水在打印过程中保持合适的干燥速度；非离子表面活性剂和二甘醇分别使墨水的表面张力值和黏度值达到打印机喷头能够工作的范围之内；防腐剂可以防止墨水发生变质；pH调节剂使墨水符合有关要求，并利于墨水的稳定保存。采用上述技术方案，使用常规的水溶性染料(无耐光牢度的特殊要求)，在使用丙烯酸树脂的同时，添加少量改性聚氨酯树脂，通过丙烯酸树脂和改性聚氨酯树脂的协同作用即可增强墨水的防水性、耐光色牢度、耐擦划性和长期稳定性，无需添加紫外线吸收剂，具有生产成本低，环境效益好等优点。令人惊奇的是，在使用丙烯酸树脂的同时，如果添加0.8％以上的改性聚氨酯树脂，最终得到的墨水在短时间内是稳定的，但不具有长期稳定性。
优选地，本发明提供的用于喷墨打印的防水染料墨水，包括如下组分及其质量百分比：水溶性染料10～15％，改性聚氨酯树脂0.3～0.6％，丙烯酸树脂10～25％，保湿剂3～5％，非离子表面活性剂0.1～1％，二甘醇5～8％，防腐剂0.1～0.5％，pH调节剂0.1～1％，水40～65％。
优选地，所述改性聚氨酯树脂采用改性聚氨酯树脂乳液，所述改性聚氨酯树脂选自环氧树脂-聚氨酯树脂或丙烯酸酯-聚氨酯树脂；所述丙烯酸树脂采用丙烯酸树脂乳液。改性聚氨酯树脂和丙烯酸树脂在乳液状态时是水溶性的。
优选地，所述水溶性染料采用偶氮混合黑色直接染料。
优选地，本发明提供的用于喷墨打印的防水染料墨水还包括增稠剂。增稠剂可以采用本领域常用的增稠剂，如聚乙烯醇等。
优选地，所述保湿剂选自甘油或聚乙二醇。
优选地，所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯和山梨糖醇脂肪酸酯中的一种或多种；所述防腐剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、山梨酸钾和山梨酸钠中的一种或多种；所述pH调节剂选自柠檬酸钾、柠檬酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠；所述水为去离子水。
优选地，所述防水染料墨水的pH为8.5～10。
相应地，本发明还提供用于喷墨打印的防水染料墨水的制备方法，包括如下步骤：
A)向反应器内加入水，搅拌条件下缓慢加入保湿剂、非离子表面活性剂、二甘醇和防腐剂，得到助剂混合液；
B)搅拌条件下，向所述助剂混合液中缓慢加入丙烯酸树脂和改性聚氨酯树脂，然后再缓慢加入水溶性染料，加入pH调节剂，得到混合液；
C)将步骤B)制得的混合液置于密闭陈化槽中，静置24小时，通过压缩气体持续施加0.9～1.1MP的压力使密闭陈化槽中的混合液缓慢通过过滤系统，过滤后得到的溶液即为防水染料墨水。
优选地，所述改性聚氨酯树脂采用改性聚氨酯树脂乳液，所述改性聚氨酯树脂选自环氧树脂-聚氨酯树脂或丙烯酸酯-聚氨酯树脂；所述丙烯酸树脂采用丙烯酸树脂乳液；
优选地，所述搅拌条件为转速60r/min。
优选地，所述过滤系统为三层高精度精密过滤系统，三层高精度精密过滤系统的孔径分别为1.0μm、0.5μm和0.2μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的防水染料墨水具有优良的防水性、耐光色牢度、耐擦划性、稳定性等性能，打印流畅性好，打印色彩表现力强，打印稿即使浸泡于水中24小时也不会出现墨迹扩散、字体晕染的现象，且原料来源广泛，降低了墨水的生产成本，环境效益好。本发明提供的制备方法简单，制得的防水染料墨水能符合有关标准，产品质量稳定。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例中的偶氮混合黑色直接染料购自德国朗盛公司，产品型号为直接黑SP；丙烯酸树脂乳液购自阿科玛公司，产品型号为ENCOR 2171，改性聚氨酯树脂乳液购自美国路博润公司，产品型号为Sancure 777。
实施例一 防水染料墨水
防水染料墨水，包括如下组分及其重量份数：偶氮混合黑色直接染料20份，改性聚氨酯树脂乳液(固含量)0.6份，丙烯酸树脂乳液(固含量)30份，甘油5份，聚氧乙烯烷基醚1份，二甘醇10份，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.4份，柠檬酸钠1份，去离子水32份。每份1kg。
制备方法：向反应器内加入水，60r/min的搅拌条件下缓慢加入甘油、聚氧乙烯烷基醚、二甘醇和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，得到助剂混合液；搅拌条件下，向助剂混合液中缓慢加入丙烯酸树脂乳液和改性聚氨酯树脂乳液，然后再缓慢加入偶氮混合黑色直接染料，加入柠檬酸钠，搅拌均匀得到混合液；将制得的混合液置于密闭陈化槽中，静置24小时，通过压缩气体持续施加1MP的压力使密闭陈化槽中的混合液缓慢通过三层高精度精密过滤系统，三层高精度精密过滤系统的孔径分别为1.0um、0.5um和0.2um，过滤后得到的溶液即为防水染料墨水。
实施例二 防水染料墨水
防水染料墨水，包括如下组分及其重量份数：偶氮混合黑色直接染料5份，改性聚氨酯树脂0.3份，丙烯酸树脂20份，聚乙二醇3份，聚氧乙烯脂肪酸酯0.2份，二甘醇5份，山梨酸钾0.3份，氢氧化钠0.2份，去离子水66份。每份1kg。
制备方法与实施例一类似。
实施例三 防水染料墨水
防水染料墨水，包括如下组分及其重量份数：偶氮混合黑色直接染料15份，改性聚氨酯树脂0.5份，丙烯酸树脂25份，聚乙二醇4份，聚氧乙烯脂肪酸酯0.4份，二甘醇6份，山梨酸钾0.4份，氢氧化钠0.4份，聚乙烯醇0.5份，去离子水47.8份。每份1kg。
制备方法与实施例一类似。
对比例1
改性聚氨酯树脂乳液(固含量)0份，丙烯酸树脂乳液(固含量)30.6份，其余成分同实施例一。
对比例2
改性聚氨酯树脂乳液(固含量)1份，丙烯酸树脂乳液(固含量)29.6份，其余成分同实施例一。
墨水的主要理化指标检测试验例
将实施例一、实施例二、实施例三、对比例1和对比例2的墨水按照轻工行业标准QB/T 2730.1-2005进行主要理化指标的检测，结果如表1所示。从表1可知，实施例一、实施例二、实施例三、对比例1和对比例2的墨水均能符合有关要求。
表1 墨水的主要理化指标检测结果
墨水的打印效果检测试验例
将实施例一、实施例二、实施例三、对比例1和对比例2的墨水按照轻工行业标准QB/T 2730.1-2005进行打印效果的检测，结果如表2所示，其中短期稳定性指墨水生产后10天的稳定性，长期稳定性指墨水生产后18个月的稳定性。
表2 墨水的打印效果检测结果
希望数据说明的问题：实施例一、实施例二和实施例三的墨水具有优良的打印流畅性、间歇打印效果和长期稳定性等，而对比例1的耐水性较差，耐光色牢度一般；对比例2的长期稳定性较差。
从表2可知，在使用丙烯酸树脂的同时，添加少量改性聚氨酯树脂对墨水的耐水性和长期稳定性等性能起到至关重要的作用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：包括如下组分及其质量百分比：水溶性染料5～20％，改性聚氨酯树脂0.3～0.6％，丙烯酸树脂10～40％，保湿剂3～5％，非离子表面活性剂0.1～1％，二甘醇5～10％，防腐剂0.1～0.5％，pH调节剂0.1～1％，水30～70％；
所述改性聚氨酯树脂采用改性聚氨酯树脂乳液，所述改性聚氨酯树脂选自环氧树脂-聚氨酯树脂或丙烯酸酯-聚氨酯树脂；所述丙烯酸树脂采用丙烯酸树脂乳液；
所述水溶性染料采用偶氮混合黑色直接染料。
2.根据权利要求1所述的用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：包括如下组分及其质量百分比：水溶性染料10～15％，改性聚氨酯树脂0.3～0.6％，丙烯酸树脂10～25％，保湿剂3～5％，非离子表面活性剂0.1～1％，二甘醇5～8％，防腐剂0.1～0.5％，pH调节剂0.1～1％，水40～65％。
3.根据权利要求1或2所述的用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：还包括增稠剂。
4.根据权利要求1或2所述的用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：所述保湿剂选自甘油或聚乙二醇。
5.根据权利要求1或2所述的用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯和山梨糖醇脂肪酸酯中的一种或多种；所述防腐剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、山梨酸钾和山梨酸钠中的一种或多种；所述pH调节剂选自柠檬酸钾、柠檬酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠；所述水为去离子水。
6.根据权利要求1或2所述的用于喷墨打印的防水染料墨水，其特征在于：所述防水染料墨水的pH为8.5～10。
7.根据权利要求1所述的用于喷墨打印的防水染料墨水的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)向反应器内加入水，搅拌条件下缓慢加入保湿剂、非离子表面活性剂、二甘醇和防腐剂，得到助剂混合液；
B)搅拌条件下，向所述助剂混合液中缓慢加入丙烯酸树脂和改性聚氨酯树脂，然后再缓慢加入水溶性染料，加入pH调节剂，得到混合液；
C)将步骤B)制得的混合液置于密闭陈化槽中，静置24小时，通过压缩气体持续施加0.9～1.1MPa的压力使密闭陈化槽中的混合液缓慢通过过滤系统，过滤后得到的溶液即为防水染料墨水。
8.根据权利要求7所述的用于喷墨打印的防水染料墨水的制备方法，其特征在于：所述改性聚氨酯树脂采用改性聚氨酯树脂乳液，所述改性聚氨酯树脂选自环氧树脂-聚氨酯树脂或丙烯酸酯-聚氨酯树脂；所述丙烯酸树脂采用丙烯酸树脂乳液；所述搅拌条件为转速60r/min；所述过滤系统为三层高精度精密过滤系统，三层高精度精密过滤系统的孔径分别为1.0μm、0.5μm和0.2μm。
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