CN105542569A - 一种防水型抗uv染料墨水 - Google Patents

一种防水型抗uv染料墨水 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防水型抗UV染料墨水，旨在提供一种使打印介质可以防水、保护染料分子、提高打印品质的防水型抗UV染料墨水。本发明按重量百分比包括以下组分：聚氨酯型紫外吸收剂3-8％；染料6-10％；溶剂50-70％；保湿剂10-30％；分散剂4-10％；表面活性剂0.1-5％；乳化剂0.1-4％；PH缓冲剂0.05-1％；杀菌剂0.01-0.3％；螯合剂0.05-5％。本发明应用于喷墨打印的技术领域。

Description

一种防水型抗UV染料墨水
技术领域
本发明是喷墨打印领域的一种喷墨墨水，应用于桌面打印机、写真打印机和宽幅广告打印机技术领域。
背景技术
目前，在喷墨打印领域的使用墨水，包含：至少一种色料（染料或颜料），提供墨水的颜色表现；媒介物(水或有机溶剂)，作为溶剂；保湿剂；表面活性剂；PH缓冲剂；防腐剂；螯合剂；杀菌剂。墨水根据色料和媒介物的不同，可以组合成水性染料墨水、水性颜料墨水、溶剂型染料墨水和溶剂型颜料墨水四类。
溶剂型墨水使用的有机溶剂挥发性强，气味重，环保问题严重，在某些领域如网版印刷业逐步被水性墨取代，不是行业的发展方向。由于水性墨水廉价、安全、无污染，在喷墨领域成为主流产品。在水性墨水中，颜料墨水中的颜料是以颗粒状态存在的，用分散剂将其分散在墨水体系中，颗粒会慢慢的变大而发生沉降，堵塞打印头；另一方面，颜料墨水的色彩鲜艳度也不及染料墨水，染料墨水的价格为其四分之一到五分之一。因此，水性染料墨水是喷墨打印行业应用最广泛的墨水，广泛用于桌面打印、大幅面机喷绘、写真机等。
虽然水性染料墨水在色彩、价格、稳定性等方面占有很大优势，但在防水性、抗UV(耐紫外光)性能上，不如水性颜料墨水。如何提高染料墨水的这两种性能，延长其打印品的耐久性保存，是本行业内众多厂家及技术人员研究的方向。
目前，提高染料墨水的抗UV性能有以下方法：
1、通过改变染料性质，在染料的分子结构上接枝某些基团，如在染料中接枝卤素、将羧甲砜基染料分子上。虽然能改善其耐紫外光的性能，但墨水的色相会发生改变，要么打印效果比较暗，要么色彩饱和度不好。
2、在墨水中加入抗紫外光试剂，例如美国专利US6176909，在墨水中直接添加抗紫外光试剂，对其耐光性会有一定提高，但抗紫外光试剂与光线的反应是连续的和不可逆的。抗紫外光试剂不断快速的与光发生反应，直至消耗完，其对墨水耐久性的提高是短暂的。
3、也有文献提到，通过加入含紫外光吸收剂的微胶囊的办法，其微胶囊的组成为：脲醛树脂和紫外光吸收剂。紫外光吸收剂一般为油溶性的，采用此法制取的胶囊颗粒大小不好控制，而喷墨墨水中颗粒大小一般控制在1微米以下，有用的胶囊率低。另一方面，脲醛树脂遇酸碱容易分解，耐候性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种使打印介质可以防水、保护染料分子、提高打印品质的防水型抗UV染料墨水。
本发明所采用的技术方案是：所述防水型抗UV染料墨水按重量百分比包括以下组分：聚氨酯型紫外吸收剂3-8％；染料6-10％；溶剂50-70％；保湿剂10-30％；分散剂4-10％；表面活性剂0.1-5％；乳化剂0.1-4％；PH缓冲剂0.05-1％；杀菌剂0.01-0.3％；螯合剂0.05-5％。
所述聚氨酯型紫外吸收剂的化学结构式为：
所述的一种防水型抗UV在所述聚氨酯型紫外吸收剂的化学结构式中，A为：
或；
Y为：
。
所述染料为以下着色剂的一种或多种：红195、蓝DB199、红052、黄132、黄23、黑994C、MSF-B、MSF-2B、CSF-B、MSF-N、YSF-N。
所述溶剂为去离子水。
所述保湿剂为以下的物质一种或多种：丙三醇、二甘醇、甘露醇，戊二醇，N-甲基二吡咯烷酮、2-吡咯烷酮。
所述分散剂为以下的物质一种或多种：1,2-二丙二醇，聚乙二醇、三羟甲基丙烷，聚丙二醇。
所述表面活性剂为炔二醇等，比如BYK-346，BYK-347，BYK-348,465，CT-171，440,465,485等；所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类，比如PD-9，OG，OP-10,LF-4,A-102。
所述PH缓冲剂为以下的物质一种或多种：三乙醇胺，二乙醇胺，氨水，氢氧化纳，氢氧化钾，碳酸钠、碳酸钾。
所述杀菌剂为苯并异噻唑酮类；所述螯合剂为以下的物质一种或多种：二乙三胺乙酸钠、羟乙基乙二胺乙酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸。
本发明的有益效果是：由于所述防水型抗UV染料墨水按重量百分比包括以下组分：聚氨酯型紫外吸收剂3-8％；染料6-10％；溶剂50-70％；保湿剂10-30％；分散剂4-10％；表面活性剂0.1-5％；乳化剂0.1-4％；PH缓冲剂0.05-1％；杀菌剂0.01-0.3％；螯合剂0.05-5％。由于本发明引入了聚氨酯型紫外吸收剂，所述聚氨酯型紫外吸收剂可溶于水，在墨水体系中呈分子状态存在，打印后附在染料分子表面，由于聚氨酯型紫外吸收剂分子结构中含有较长的疏水链段，使打印介质可以防水，聚氨酯型紫外吸收剂可吸收紫外线，保护染料分子，提高打印品质。
具体实施方式
现在对本发明的墨水具有优良的防水抗UV性能的原理说明：UV引起的光降解和氧引起的光氧化作用，从自由基的观点来看，这两种类型的降解可能联合作用加速染料的降解。化合物的光降解作用只有在化合物的活性部分吸收了紫外线时才会发生。分子吸收了射线能量后被激活可以引发链反应导致光老化，也叫分子内重排，链断裂和光致异构化。这些反应是化学去激发反应，但分子也能被物理去激发。
光老化中最重要的去激发过程是那些能导致自由基产生的过程：
光解裂解（一种化学过程）使分子链断裂成两个更短的自由基或非自由基链；
光敏作用（一种物理过程）使能量转移。吸附剂分子D可以通过转移能量给分子A去激活，分子A不是吸附剂。这个原理可以用下面的方程式表述：D+hv→D﹡/D﹡+A→A﹡+D。
受体分子A，激活成A﹡，可能通过各种方式去激活，包括光解裂解。
在射线作用下，可能发生各种元素反应（化学过程），这些反应可能是破坏性的也可能不是，产生的自由基可以跟空气中的氧反应，生成的副产物可能不稳定。
本发明引入聚氨酯型紫外吸收剂，可溶于水，在墨水体系中呈分子状态存在，打印后附在染料分子表面，由于聚氨酯型紫外吸收剂分子结构中含有较长的疏水链段，使打印介质可以防水，聚氨酯型紫外吸收剂可吸收紫外线，保护染料分子，提高打印品质。
实施例一：
制备100KG的蓝色防水抗UV墨水：
先将聚氨酯型紫外吸收剂加入水中，搅拌使其充分溶解后，依次加入除DB199染料外的其它助剂，加入完成后搅拌30min，最后加入DB199染料，搅拌3小时，静制后过滤，过滤精度控制在100纳米以下，制得墨水成品A。
实施例二
制备100KG的蓝色防水抗UV墨水：
先将聚氨酯型紫外吸收剂加入水中，搅拌使其充分溶解后，依次加入除DB199染料外的其它助剂，加入完成后搅拌30min，最后加入DB199染料，搅拌3小时，静制后过滤，过滤精度控制在100纳米以下，制得墨水成品B。
实施例三
制备100KG的蓝色防水抗UV墨水：
先将聚氨酯型紫外吸收剂加入水中，搅拌使其充分溶解后，依次加入除DB199染料外的其它助剂，加入完成后搅拌30min，最后加入DB199染料，搅拌3小时，静制后过滤，过滤精度控制在100纳米以下，制得墨水成品C。
对比例一：
制备100KG普通蓝色墨水
在水中依次加入除DB199以外的其它助剂，加入完成后搅拌30min，最后加入DB199染料，搅拌3小时，静制后过滤，过滤精度控制在100纳米以下，制得墨水成品D。
使用发明墨水A-C和对比墨水D分别在EpsonT50打印机上打印，测试墨水抗UV性能。
1、墨水抗UV性能测试
在喷墨纸上打印100%色浓度蓝色色块，打印后自然干燥2h，用FD-5型色密度仪测试色块色密度D1，然后将色块置于紫外灯箱内照射2h，照射后色块再次测试色密度D2，按方程式1）计算色块褪色率，褪色率T1越大，说明墨水抗UV性能越差。D1和D2为多次不同位置测试的平均值。
褪色率T1%=（D1-D2）/D1*100%方程式1
由此可见，本发明防水型抗UV染料墨水较普通染料墨水在抗UV方面有明显优势，即打印的输出物具有更长时间不退色的性能。
2、墨水防水性能测试
在普通复印纸上打印蓝色块，自然干燥2h，将色块在水中浸泡2h，测试浸泡前色块色密度D3浸泡后色密度D4，按方程式2）计算褪色率，褪色率T2越大，说明墨水防水性能越差。D3和D4为多次不同位置测试的平均值。
褪色率T2%=（D3-D4）/D3*100%方程式2
由此可见，本发明防水型抗UV染料墨水较普通染料墨水在防水方面有明显优势。
目前，提高水性染料墨水抗UV性能的办法，如前面所述，存在很多问题。本发明的防水型抗UV染料墨水，引入聚氨酯型紫外吸收剂，可溶于水，在墨水体系中呈分子状态存在，打印后附在染料分子表面，由于聚氨酯型紫外吸收剂分子结构中含有较长的疏水链段，使打印介质可以防水，聚氨酯型紫外吸收剂可吸收紫外线，保护染料分子。极大的提高了染料墨水的防水、抗UV性能。在打印技术领域能发挥其廉价、稳定、色彩鲜艳、安全的优势，又能弥补其耐久性不足的问题，从而扩大了水性染料墨水的优势，给消费者带来了实惠。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，本发明所描述的具体实施例只用于对该防水型抗UV染料喷墨墨水的具体实现过程的详细描述，而不是对其的具体限定，并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：该防水型抗UV染料墨水按重量百分比包括以下组分：聚氨酯型紫外吸收剂3-8％；染料6-10％；溶剂50-70％；保湿剂10-30％；分散剂4-10％；表面活性剂0.1-5％；乳化剂0.1-4％；PH缓冲剂0.05-1％；杀菌剂0.01-0.3％；螯合剂0.05-5％。
2.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述聚氨酯型紫外吸收剂的化学结构式为：
。
3.根据权利要求2所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：在所述聚氨酯型紫外吸收剂的化学结构式中，A为：
或；
Y为：
。
4.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述染料为以下着色剂的一种或多种：红195、蓝DB199、红052、黄132、黄23、黑994C、MSF-B、MSF-2B、CSF-B、MSF-N、YSF-N。
5.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述溶剂为去离子水。
6.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述保湿剂为以下的物质一种或多种：丙三醇、二甘醇、甘露醇，戊二醇，N-甲基二吡咯烷酮、2-吡咯烷酮。
7.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述分散剂为以下的物质一种或多种：1,2-二丙二醇，聚乙二醇、三羟甲基丙烷，聚丙二醇。
8.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述表面活性剂为炔二醇；所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类。
9.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述PH缓冲剂为以下的物质一种或多种：三乙醇胺，二乙醇胺，氨水，氢氧化纳，氢氧化钾，碳酸钠、碳酸钾。
10.根据权利要求1所述的一种防水型抗UV染料墨水，其特征在于：所述杀菌剂为苯并异噻唑酮类；所述螯合剂为以下的物质一种或多种：二乙三胺乙酸钠、羟乙基乙二胺乙酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸。
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