CN105504990A - 一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水，按照重量百分比计其组成为1~20%彩色聚合物微球、1~20%多羧酸盐类化合物、1~10%多元醇、0.1~1%炔二醇类非离子表面活性剂和50~90%去离子水，经过分散处理后混合均匀，调节pH为6~9，用微滤膜过滤后制得，在25℃下所述的墨水粘度为1.5~13.0cP、表面张力为25~40mN/m、电导率为300~4000μS/cm。本发明能在保护彩色聚合物微球表面功能基团性质不受影响的前提下，使该墨水具有合适的理化性能、较高的流畅性、分散稳定性和储存稳定性，并且微球能够在阳离子改性织物表面均匀排列，在高于微球玻璃化温度以上焙烘后，聚合物微球能够在纤维表面形成均匀的薄膜而固着，使之具有较高的颜色牢度。

Description

一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水
技术领域
本发明涉及一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水，属于高分子功能材料和纺织品印染技术领域。
背景技术
数字喷墨印花是通过各种输入手段（扫描仪、数码相机等）把所需的图案输入计算机，经过计算机印花分色描稿系统(CAD)编辑处理后，由计算机控制喷嘴，直接将墨水喷射到各种织物上形成图案，经过处理后，获得具有高精度图案的纺织品。数字喷墨印花的印花精度高，可通过互联网实现个性化电子商务消费，能够对流行趋势进行快速反应，并且无需制版，批量灵活，符合小批量、多品种、快交货的市场需求。此外，印花流程中着色剂和助剂的废弃和浪费以及废水排放量很少，并且印花设备占地面积小，可在办公室和家庭中进行印花。
彩色聚合物微球是一种融合了染料和聚合物双重特点的功能复合材料，与传统的染料或颜料相比，具有更好的光学特性，因此在纺织品喷墨印花中有广阔的应用前景。
彩色聚合物微球墨水的制备和传统的染料或颜料型墨水不同。对于染料和颜料型墨水，一般通过加入大分子聚合物等添加剂来保证墨水有合适的理化性能。例如，CN200310108155.9介绍了一种水性颜料墨水及制造方法，其先将分散染料、改性聚醚、水性溶剂高速分散混合，再经高压碰撞机处理得到母液，再加保湿剂、杀菌剂、pH调节剂和表面活性剂混合稀释而成；CN200410013291.4介绍了一种水溶性的颜料型喷墨印花墨水，其主要成分由颜料、水溶性有机溶剂、去离子水、防腐剂、自交联丙烯酸树脂、表面活性剂、分散剂、润湿剂、pH调节剂组成，25℃粘度为2~6cP，表面张力为25~45mN/m，pH为7.5~10；CN200510040114.X介绍了一种纳米颜料喷墨打印墨水及其制备方法，应用一种高分子分散剂，对颜料表面改性，使颜料稳定分散于水性介质中，再加入多种水溶性共溶剂，制备出一套彩色墨水；CN200510040115.4介绍了一种数字喷墨印花墨水及其制备方法，其以聚羧酸型高分子聚合物为分散剂和固着剂，喷墨印花后经过高温使颜料固着在纤维上，达到所需牢度；CN201210236421.5介绍了一种喷墨颜料墨水组合物及其应用，配方包括：10~30%颜料分散色浆、5~20%润湿剂、1~10%渗透剂、0.1~10%乳化蜡和30~60%去离子水；CN201310442561.2介绍了一种活性染料墨水及其制备方法，成分包括染料3～12%、pH调节剂0.2～0.4%、杀菌剂0.2～0.4%、表面活性剂18～35%、二甲基十二烷基甜菜碱5～8%、四溴双酚A3～6%、余量为水；CN201310743922.7介绍了一种一种分散染料喷墨墨水及其制备方法，配方中包括分散染料、0.01~1%的卡波姆，墨水体系的pH值为7.0~9.0，制备时先将卡波姆配成凝胶，再以凝胶状态加入墨水体系中，墨水在5~35℃粘度为3~6cP；CN201510177744.5介绍了一种纺织印花用水性纳米颜料墨水，其主要成分包括12.4～18.6质量份的水性颜料色浆；9.5～14.9质量份的水性树脂；5.3～9.6质量份的快干型溶剂5.4～9.8质量份的保湿型溶剂；0.5～2质量份的表面活性剂；0.05～0.2质量份的抗菌剂；50.9～65.55质量份的去离子水；CN201510407549.7介绍了一种高性能颜料墨水及其制备方法，成分包括多功能聚氨酯低聚体、反应单体、光引发剂、纳米颜料、稀释剂、杀菌剂和去离子水，制得的墨水具有较好的流畅性和分散稳定性；CN201510574858.3介绍了一种遮盖型纺织品喷墨印花颜料墨水的制备方法，采用溶胶-凝胶技术在颜料表面包覆氧化物，然后用硅烷偶联剂KH570对包覆氧化物的颜料表面改性，最后通过细乳液聚合在其表面包覆聚合物，制备纳米复合着色剂，最后在纳米复合着色剂中添加多元醇、表面活性剂、抗菌剂等得到遮盖型喷墨印花颜料墨水。
对于聚合物胶体墨水，需根据聚合物自身特点来选择不同的添加剂，既要保证墨水具有好的理化性能，又不应对聚合物的性质造成影响。例如，CN201410039672.3介绍了一种用于纺织品数码印花的结构生色胶体微球墨水及其应用，主要成分包括粒径为200~400nm的单分散胶体微球0.5~1.5份（以固含量计），阴离子表面活性剂（分散剂）0.05~0.15份，pH调节剂（调节pH=7~8）0.05~0.5份，去离子水100份，溶液混合后置于超声分散器中分散15min以上，得到分散均匀的胶体微球墨水；CN201410749423.3介绍了一种水性可分散聚合物墨水，用于可变数据平版印刷或喷墨打印的墨水组合物或墨水浓缩物，其主要成分包括纳米粒子聚合物或纳米粒子聚合物的共混物，经化学改性或树脂包覆的颜料和助溶剂，其中该聚合物或该共混物的聚合物在100℃以下是水分散性的；CN201080069772.0介绍了一种用于光电子学的酞菁/聚合物纳米复合墨水，其主要成分为酞菁（Pc）纳米晶体和至少一种共轭聚合物，其中酞菁（Pc）分子核心具有外围修饰（如烷基取代基）从而可以在真空升华下自组装，并且形成尺寸为纳米级的晶体；CN201410294081.0介绍了一种基于共轭聚合物纳米粒子的全色荧光防伪墨水，是由质量含量为0.001～1%的共轭聚合物纳米粒子、质量含量为0～20%添加剂和水组成，其中共轭聚合物纳米粒子由共轭聚合物和功能化聚合物组成，功能化聚合物在共轭聚合物纳米粒子中的质量含量为1～20%。
对于纺织品用彩色聚合物微球墨水，不宜添加高分子分散剂和大量的表面活性剂，因为高分子分散剂容易在微球之间产生“搭桥效应”造成微球聚集，而大量的表面活性剂容易吸附在微球表面，对微球表面功能基团的性质造成影响，同时容易产生大量气泡，降低墨水喷射时的流畅性，为后续的应用造成新的麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水，该方法能在保护彩色聚合物微球表面功能基团性质不受影响的前提下，使该墨水具有合适的理化性能、较高的流畅性、分散稳定性和储存稳定性，并且微球能够在阳离子改性织物表面均匀排列，在高于微球玻璃化温度以上焙烘后，微球能够在纤维表面形成均匀的薄膜而固着，使之具有较高的颜色牢度。
本发明的制备方法为：将1~20%彩色聚合物微球、1~20%多羧酸盐类化合物、1~10%多元醇、0.1~1%炔二醇类非离子表面活性剂和50~90%去离子水，经过分散处理后混合均匀，调节pH为6~9，用微滤膜过滤后制得；在25℃下所述的墨水粘度为1.5~13.0cP、表面张力为25~40mN/m、电导率为300~4000μS/cm。
本发明所述的聚合物微球是指用乳液聚合法制备的表面带有羧基的聚合物微球，彩色聚合物微球为粒径范围为100~500纳米、玻璃化转变温度为60~120℃、含0.5~6%（以重量百分比计）分散染料的聚（苯乙烯-丙烯酸乙酯-丙烯酸）微球、聚（苯乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸）微球、聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸）微球或聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸）微球中的一种或组合。
本发明所述的制备彩色聚合物微球所用分散染料中，红色品种包括C.I.分散红5、C.I.分散红53、C.I.分散红59、C.I.分散红60、C.I.分散红75、C.I.分散红107、C.I.分散红132、C.I.分散红133、C.I.分散红164、C.I.分散红165、C.I.分散红190、C.I.分散红191、C.I.分散红207、C.I.分散红288和C.I.分散红305，黄色品种包括C.I.分散黄4、C.I.分散黄10、C.I.分散黄114、C.I.分散黄126和C.I.分散黄221，蓝色品种包括C.I.分散蓝7、C.I.分散蓝60、C.I.分散蓝60:1、C.I.分散蓝87、C.I.分散蓝87:1、C.I.分散蓝108和C.I.分散蓝143，黑色品种包括分散黑S-2BL、分散黑S-3BL、分散黑S-4BL、分散黑ECT和分散黑ECO。
本发明向墨水中所添加的多羧基盐类化合物为1,2,3,4,5,6-环己烷六羧酸钠、次氮基三乙酸钠、酒石酸钠、酒石酸钾、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸钾、柠檬酸钾或柠檬酸钠中的一种或组合，其在水中水解产生羧基，会与微球表面的羧基以氢键结合，从而提高了微球表面羧基的数量，增加了微球之间的库伦斥力，使墨水具有较好的分散稳定性和储存稳定性。除此之外，多羧酸盐类化合物也不会改变彩色聚合物微球表面的功能基团的性质，并且不会产生气泡。
本发明所述多元醇的浓度（质量百分比）为1~10%，种类包括乙二醇、二甘醇、二乙二醇、甘油、正丙醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇中的一种或者组合。
本发明所述炔二醇类表面活性剂为美国空气化工有限公司SurfynolA、Surfynol104E、Surfynol104BC、Surfynol420、Surfynol440、Surfynol465、Dynol604、Dynol607中的一种或组合。
本发明的有益效果在于：（1）所采用的彩色聚合物微球是一种融合了分散染料和聚合物双重特点的球形功能复合材料，和传统的染料或颜料相比，有更好的光学特性，并且微球的粒径、羧基含量、玻璃化温度等性质都可以改变，可根据不同的使用要求来制备不同的彩色聚合物微球；（2）本发明在彩色聚合物微球墨水制备过程中，没有添加传统的分散剂或离子型表面活性剂，所使用的多羧酸盐类化合物不仅能保证墨水具有较好的分散稳定性和储存稳定性，还能保护彩色聚合物微球表面功能基团性质不受影响；（3）本发明所制备的彩色聚合物微球表面具有大量的羧基，其能够在阳离子改性织物表面均匀排列，在高于微球玻璃化温度以上焙烘后，微球能够在纤维表面形成均匀的薄膜而固着，使之具有较高的颜色牢度。
具体实施方式
实施例1
红色墨水制备
取经C.I.分散红60染色的玻璃化温度为90℃的聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸）微球2.5g，1g乙二胺四乙酸钠，1g次氮基三乙酸钠，1g乙二醇和甘油混合物，0.05g炔二醇类非离子表面活性剂和44.45g去离子水在磁力搅拌下混合均匀，调节pH为9，利用超声波粉碎机在功率60瓦下超声60分钟，利用0.5~1μm的微孔滤膜过滤得到红色聚合物微球喷墨墨水。
最终所配制红色聚合物微球墨水在25℃时粘度为1.7cP，表面张力为40mN/m，电导率为781μS/cm，pH为9。
对阳离子改性棉机织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4~5级，湿摩擦牢度为3~4级。对经碱减量和阳离子改性涤纶织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4级，湿摩擦牢度为3级。
实施例2
黄色墨水制备
取经C.I.分散黄114染色的玻璃化温度为120℃的聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸）微球5g，1g酒石酸钠，4g柠檬酸钠，2g甘油，0.1g炔二醇类非离子表面活性剂和37.9g去离子水在磁力搅拌下混合均匀，调节pH为7，利用超声波粉碎机在功率100瓦下超声40分钟，利用0.5~1μm的微孔滤膜过滤得到黄色聚合物微球喷墨墨水。
最终所配制黄色聚合物微球墨水在25℃时粘度为4.3cP，表面张力为33mN/m，电导率为1300μS/cm，pH为7。
对阳离子改性棉机织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4~5级，湿摩擦牢度为3~4级。对经碱减量和阳离子改性涤纶织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4~5级，湿摩擦牢度为3级。
实施例3
蓝色墨水制备
取经C.I.分散蓝60染色的玻璃化温度为70℃的聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸）微球7.5g，1g酒石酸钾、4g次氮基三乙酸钠，2g柠檬酸钠，3g甘油和1,2-丙二醇混合物，0.2g炔二醇类非离子表面活性剂和32.3g去离子水在磁力搅拌下混合均匀，调节pH为8，利用超声波粉碎机在功率200瓦下超声30分钟，利用0.5~1μm的微孔滤膜过滤得到蓝色聚合物微球喷墨墨水。
最终所配制蓝色聚合物微球墨水在25℃时粘度为8.9cP，表面张力为30mN/m，电导率为900μS/cm，pH为7。
对阳离子改性棉机织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4~5级，湿摩擦牢度为4级。对经碱减量和阳离子改性涤纶织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4级，湿摩擦牢度为3级。
实施例4
黑色墨水制备
取经分散黑ECT染色的玻璃化温度为60℃的聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸）微球10g，2g乙二胺四乙酸钠，4g次氮基三乙酸钠，2g柠檬酸钠，4g甘油、乙二醇和1,2-丙二醇混合物，0.3g炔二醇类非离子表面活性剂和27.7g去离子水在磁力搅拌下混合均匀，调节pH为6，利用超声波粉碎机在功率300瓦下超声30分钟，利用0.5~1μm的微孔滤膜过滤得到黑色聚合物微球喷墨墨水。
最终所配制黑色聚合物微球墨水在25℃时粘度为11.0cP，表面张力为29mN/m，电导率为3000μS/cm，pH为6。
对阳离子改性棉机织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4级，湿摩擦牢度为3级。对经碱减量和阳离子改性涤纶织物喷墨印花后，在150℃焙烘5min，干摩擦牢度为4级，湿摩擦牢度为3级。

Claims (3)

1.一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水，其特征在于，按重量百分比计墨水的组成为：1~20%彩色聚合物微球、1~20%多羧酸盐类化合物、1~10%多元醇、0.1~1%炔二醇类非离子表面活性剂和50~90%去离子水，经过分散处理后混合均匀，调节pH为6~9，用微滤膜过滤后制得；在25℃下所述的墨水粘度为1.5~13.0cP、表面张力为25~40mN/m、电导率为300~4000μS/cm。
2.根据权利要求1所述一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水，其特征在于，所述的彩色聚合物微球为粒径范围为100~500纳米、玻璃化转变温度为60~120℃、含0.5~6%（以重量百分比计）分散染料的聚（苯乙烯-丙烯酸乙酯-丙烯酸）微球、聚（苯乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸）微球、聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸）微球或聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸）微球中的一种或组合；所述的分散染料包括C.I.分散红5、C.I.分散红53、C.I.分散红59、C.I.分散红60、C.I.分散红75、C.I.分散红107、C.I.分散红132、C.I.分散红133、C.I.分散红164、C.I.分散红165、C.I.分散红190、C.I.分散红191、C.I.分散红207、C.I.分散红288和C.I.分散红305、C.I.分散黄4、C.I.分散黄10、C.I.分散黄114、C.I.分散黄126和C.I.分散黄221、C.I.分散蓝7、C.I.分散蓝60、C.I.分散蓝60:1、C.I.分散蓝87、C.I.分散蓝87:1、C.I.分散蓝108和C.I.分散蓝143、分散黑S-2BL、分散黑S-3BL、分散黑S-4BL、分散黑ECT和分散黑ECO。
3.根据权利要求1所述一种喷墨印花用彩色聚合物微球墨水，其特征在于，所述多羧酸盐类化合物为1,2,3,4,5,6-环己烷六羧酸钠、次氮基三乙酸钠、酒石酸钠、酒石酸钾、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸钾、柠檬酸钾或柠檬酸钠中的一种或组合。
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