CN105694534B

CN105694534B - 一种用于活性墨水的液体染料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105694534B
Application number: CN201610032221.6A
Authority: CN
Inventors: 王国林; 张薇
Original assignee: Zhejiang Jinguang Textile Technology Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG JINGUANG TEXTILE TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2036-01-18
Also published as: CN105694534A

Abstract

本发明公开了一种用于活性墨水的液体染料的制备方法，包括以下步骤：(1)将染料合成原浆充分静置析出不溶物，然后过滤得到滤液；(2)向步骤(1)得到的滤液中加入无机盐进行盐析，过滤得到滤饼，然后滤饼加水进行打浆，得到打浆液；(3)对步骤(2)得到的打浆液采用膜处理工艺进行脱盐和浓缩，得到浓缩液；(4)向步骤(3)得到的浓缩液中加入助溶剂、缓冲盐和杀菌剂，得到墨水用液体染料。向该液体染料中加入粘度调节剂、张力调节剂可以配制成活性墨水，配制得到的喷墨印花用活性墨水稳定性好，打印效果佳。

Description

一种用于活性墨水的液体染料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于喷墨印花领域，具体涉及一种用于活性墨水的液体染料的制备方法，该液体染料适合于配制数码印花用的活性墨水。

背景技术

数码喷墨印花技术是随着计算机技术的不断发展而逐渐形成的一种集计算机数据处理、精密机械、光电信息技术为一体的现代科技应用的产物。数码喷墨印花因符合环保低碳可持续发展的要求，目前发展迅速；前期墨水印花用染料基本依赖国外进口，随着数码喷墨印花技术日渐推广，墨印花用的染料作为数码墨水染料是配制成功的关键因素，大家一致认为墨水染料以无盐为主题，但在实际使用中对染料质量要求很高，其中溶解度、稳定性、纯度显得更为重要。

目前台湾永光生产的墨水染料一直被国内墨水生产厂家所用，但染料以粉末状为主，一般以喷雾后干粉状配制墨水，喷雾干燥过程中不能加入防尘剂，因此使粉尘飞扬而污染生产环境；在粉末状染料溶解成液体配制成墨水过程中环境也受到粉尘的影响，同时部份溶解度较低的染料无法达到粉状溶解彻底，墨水配制后大量的不溶物在过滤时去除杂质带来较大难度，过滤后的墨水通过粒径检测显示存在大的粒径量偏多，因此墨水打印使用效果不理想。开发液体活性墨水染料可以有效地解决上述几方面的问题。但由于液体染料在水中易水解，又由于受溶解度限制在液态的状态中稳定性较差，目前国家能形成系统化生产的生产厂家较少。

发明内容

本发明提供了一种用于活性墨水的液体染料的制备方法，该液体染料稳定性好，固色率和强度高，该方法配制的活性墨水储藏周期较长，并且打印效果好。

一种用于活性墨水的液体染料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将染料合成原浆充分静置析出不溶物，然后过滤得到滤液；

(2)向步骤(1)得到的滤液中加入无机盐进行盐析，除去有机物杂质，得到打浆液；

(3)对步骤(2)得到的打浆液采用膜处理工艺进行脱盐和浓缩，得到浓缩液；

(4)向步骤(3)得到的浓缩液中加入助溶剂、缓冲盐和杀菌剂，得到墨水用液体染料。

本发明中，在染料原浆的合成以及后续处理过程中，所用到的机冰和水都需要先进行水质软化处理，严格控制Ca²⁺、Mg²⁺≤10ppm，以使其硬度和金属离子更符合墨水的指标要求。

步骤(1)中，所述的染料合成原浆的染料主要为低温下溶解高的一氯均三嗪改进P型活性染料。作为优选，所述的染料合成原浆为C.I.活性橙13、C.I.活性黄95、C.I.活性黄181、C.I.活性红24、C.I.活性红218、C.I.活性棕11、C.I.活性蓝49、C.I.活性蓝15、C.I.活性蓝72或活性黑39的合成原浆。这些原浆的合成过程中，消泡剂(聚硅氧烷类)的用量要控制在0.1％以下，不能使用分散剂，以避免影响液体活性染料的表面张力下降。

作为优选，步骤(1)中，染料合成原浆静置前，先将pH值调节至7.5～8.5之间。

作为优选，步骤(1)中，染料合成原浆静置的温度为20～25℃，静置的时间为12～24小时。通过该静置过程可以使室温条件下溶解度较低的副产物和杂质沉淀出来，不仅可以提高后续操作的效率，还能提高最终墨水的稳定性和纯度。

在活性墨水的制备过程中，为了控制无机盐的含量，往往避免加入无机盐，本发明人发现，通过加入特定的无机盐，并且控制无机盐的用量，可以有效地除去合成原浆中的副产染料和原料残留物，提高染料纯度，从而达到提高实际固色率和染料强度的目的，提高最终活性墨水的质量。作为优选，步骤(2)中，所用的无机盐为氯化钠，用量为盐析生产工艺中规定量的70～90％。

步骤(2)中，对滤饼进行打浆时，所加入的水的用量以滤饼的溶解度进行控制，一般控制打浆液中染料的浓度为饱和溶解时浓度的90％左右。

步骤(3)中，在膜处理过程中，需要控制体系的pH值在7.0～8.0之间，一般放置24h后，pH值无明显变化再进行后一步骤，此阶段严格控制pH可以达到较好的脱盐效果，并且能提高后续的储藏稳定性。还可以加入一定量的活性炭吸附各类油脂类物质，再用纳滤膜进行脱盐处理。

步骤(3)中，作为优选，脱盐过程采用纳滤膜和陶瓷膜依次进行处理。其中，纳滤膜为500-3000道尔顿的荷电镶嵌膜，其作用是脱盐；陶瓷膜孔径为50～100nm，其作用主要是去除杂质，确保染料最终纯度。进行脱盐处理后，以含固量折干成固态形式计，各种离子含量应满足以下要求：Cl^-≤100ppm、SO₄ ^2-≤500ppm、PO₄ ^3-、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺≤50ppm。

步骤(3)中，作为优选，浓缩过程采用超滤膜进行处理，该超滤膜为200-1000道尔顿的浓缩膜。

作为优选，步骤(4)中，所述的助溶剂为己内酰胺、2-吡咯烷酮和尿素中的至少一种，用量占所述浓缩液质量的5～10％，其中，该质量百分比指的是折干成固态形式的计量结果，助溶剂的加入可以提高染料的溶解度，防止储存过程中染料的析出。

作为优选，步骤(4)中，所述的缓冲盐为丁二酸、三羟甲基氨基甲烷、柠檬酸、三乙胺、醋酸钠中的至少一种，用量占所述浓缩液质量的1～3％，其中，该质量百分比指的是折干成固态形式的计量结果，通过加入缓冲盐可以控制体系的pH值在7.0～8.0之间。

作为优选，步骤(4)中，所述的杀菌剂为噻唑类杀菌剂，用量占所述浓缩液质量的0.2～0.5％。

配制完成后的液体染料以孔径为50～100nm的陶瓷微滤膜或聚醚砜树脂滤芯进行微滤，重复操作两次，以去除液体染料液中残留的不溶杂质，通过试验室抽滤测试，两次抽滤比要符合指标要求。

检测合格的液体染料采用薄膜内袋包装，在真空状态进行封口，储存过程中，要避免太阳直射，储存温度控制在20～25℃之间，在1～6月保质期内符合墨水配制和测试要求。

本发明还提供了一种所述的制备方法制备得到的液体染料。

本发明还提供了一种活性墨水，由所述的液体染料、粘度调节剂和张力调节剂组成；

所述的粘度调节剂为一缩二丙二醇、二甲基乙酰胺、三乙二醇、异丙醇、丙三醇中的一种或几种的混合物；所述张力调节剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚醚改性聚二甲基硅氧烷中的任意组合一种。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

(1)本发明得到的液体染料较大粒径的不溶物含量较少，长期放置稳定性高，不容易产生沉淀物，便于长期存放；

(2)本发明得到的液体染料实际固色率和纯度高，制得的活性墨水具有更好的打印效果；

(3)该液体染料可以方便地配制成活性墨水，避免了传统工艺喷雾干燥过程中的各种缺陷(例如粉尘较多、高温变质、固色率降低)，生产成本低，并且对环境良好。

具体实施方式：

实施例1：活性橙13的合成原浆的制备

(1)将N-甲基J酸分散于水中，搅拌15分钟，用工业液碱调pH为7.1～7.3，溶解后得到澄清液。向澄清液中滴加顺酐，再次用工业液碱调pH为7.0～7.5，同时加冰控制至30℃反应3小时，降温到降温至20～25℃，得到酰化液备用，该步骤中，N-甲基J酸与顺酐的摩尔比为1：1.1，水的用量为N-甲基J酸质量的5倍。

(2)在重氮反应锅加入冰水投入磺化吐氏酸打浆1小时，加入盐酸搅拌15分钟，缓慢加入亚硝酸钠溶液，控制温度≤5℃，测试终点到后，得到重氮盐备用，磺化吐氏酸、盐酸和亚硝酸钠的摩尔比为1：2：2，磺化吐氏酸与步骤(1)的N-甲基J酸的摩尔比为1：1。

(3)将步骤(1)中的N-甲基J酸酰化液快速加入到步骤(2)重氮盐中，搅拌10分钟，温度控制10～15，用小苏打调节pH为6.2～6.5，搅拌反应2～3小时得到澄清的偶合液，用盐酸回调pH为1.5～2.0后升温至60℃，水解反应4小时，到达终点后用工业液碱调pH为7.0～7.5，搅拌10分钟。

(4)一缩反应：反应锅中加入冰水投入三聚氯氰打浆1小时，温度控制在0～3℃，将步骤(3)中的偶合液加入至三聚氯氰中，温度一直控制在0～3℃，滴加完毕搅拌10～15分钟，在温度7-9℃下用20％纯碱液调节pH为6.2-6.8，反应2小时，三聚氯氰的摩尔用量为N-甲基J酸酰的1.1倍。

(5)二缩反应:在一缩液中快速加入氨水搅拌，调节pH为10.5～10.8，缓慢升温至40℃，用工业液碱控制pH为8.6-8.8，保温反应2小时后得到活性橙13#合成原浆，并按原浆液含固量、密度和体积核算得到成折固态量。

实施例2活性墨水的制备

(1)将实施例1得到的活性橙13#合成原浆用盐酸回调pH为7.5-8.0，然后与室温下静置24小时，然后过滤得到滤液；

(2)向步骤(1)得到的滤液升温至50℃，然后加入氯化钠进行盐析，其中，氯化钠的质量为染料原浆折干量的1.2倍，盐析沉淀物压滤得到滤饼；

(3)在25℃温度下，向步骤(2)得到的滤饼中加水进行打浆，其中，滤饼与水的用量为1g：7.5mL，打浆液中加入浆量折干总量3％活性炭用量进行吸附，维持pH值7.5-8.5静止12～24h，无明显变化采用压滤机进行压滤，得到预纯化的打浆液。

(4)将步骤(3)中的活性橙13打浆液采用纳滤膜、陶瓷膜和超滤膜依次进行处理，其中，纳滤膜为500-3000道尔顿的荷电镶嵌膜，其作用是脱盐；陶瓷膜孔径为50～100nm，其作用主要是去除杂质，确保染料最终纯度；超滤膜为200-1000道尔顿的浓缩膜。进行脱盐处理后，以含固量折干成固态形式计，各种离子含量满足以下标准：Cl^-≤100ppm、SO₄ ^2-≤500ppm、PO₄ ^3-、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺≤50ppm。

(5)向步骤(4)得到的处理液中加入5％的2-吡咯烷酮(相对于折干量)、1％的三羟甲基氨基甲烷(相对于折干量)、0.5％噻唑菌胺(相对于折干量)，得到液体染料。

(6)向步骤(5)得到的液体染料中加入1％的二甲基乙酰胺和1％的聚乙烯吡咯烷酮(相对于总量)，然后进行性能检测，固色率通过在棉织物上进行数码印花得到，结果见表1。

实施例3

该实施例步骤(1)调节pH至6.0-7.0后，直接静置，其他操作与实施例2完全相同。

实施例4

该实施例未经过步骤(2)的盐析，其他操作与实施例2完全相同。

表1实施例2～4的检测结果

^a将实施例2～4的染料于室温下放置6个月后，再进行检测，热稳定(70℃)下恒温储存72h进行测试。

^b取200mL活性墨水，采用0.22nm的偏氟膜抽滤，连续重复两次，测得两次抽滤时间比。

Claims

1.一种用于活性墨水的液体染料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将染料合成原浆充分静置析出不溶物，然后过滤得到滤液；染料合成原浆静置前，先将pH值调节至7.5～8.5之间；染料合成原浆静置的温度为20～25℃，静置的时间为12～24小时；所述的染料合成原浆为C.I.活性橙13、C.I.活性黄95、C.I.活性黄181、C.I.活性红24、C.I.活性红218、C.I.活性棕11、C.I.活性蓝49、C.I.活性蓝15、C.I.活性蓝72或活性黑39的合成原浆；

(2)向步骤(1)得到的滤液中加入无机盐进行盐析，过滤得到滤饼，然后滤饼加水进行打浆，得到打浆液；所用的无机盐为氯化钠，用量为盐析生产工艺中规定量的70～90％；

(3)对步骤(2)得到的打浆液采用膜处理工艺进行脱盐和浓缩，得到浓缩液；脱盐过程采用纳滤膜和陶瓷膜依次进行处理；浓缩过程采用超滤膜进行处理；

(4)向步骤(3)得到的浓缩液中加入助溶剂、缓冲盐和杀菌剂，得到所述的液体染料；

所述的助溶剂为己内酰胺、2-吡咯烷酮和尿素中的至少一种，用量占所述浓缩液质量的5～10％；

所述的缓冲盐为丁二酸、三羟甲基氨基甲烷、柠檬酸、三乙胺、醋酸钠中的至少一种，用量占所述浓缩液质量的1～3％；

所述的杀菌剂为噻唑类杀菌剂，用量占所述浓缩液质量的0.2～0.5％。

2.一种如权利要求1所述的制备方法制备得到的液体染料。

3.一种活性墨水，其特征在于，由权利要求2所述的液体染料、粘度调节剂和表面张力调节剂组成；

所述的粘度调节剂为一缩二丙二醇、二甲基乙酰胺、三乙二醇、异丙醇、丙三醇中的一种或几种的混合物；所述表面张力调节剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚醚改性聚二甲基硅氧烷中的任意组合一种。