CN106590170A

CN106590170A - 一种反应型纳米颜料及相应墨水的制备方法

Info

Publication number: CN106590170A
Application number: CN201611166230.0A
Authority: CN
Inventors: 付少海; 张丽平; 李敏; 许翠玲; 王春霞
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明公开了一种反应型纳米颜料及相应墨水的制备方法，属于精细化工和材料科学技术领域。本发明制备得到的反应型纳米颜料及相应墨水中的颜料颗粒粒径小，粒度分布均匀，稳定性较佳，且因采用具有分散和固色双重功能的反应型分散剂制备，纳米颜料及相应墨水配方中无需添加粘合剂或仅需少量粘合剂，织物喷印该墨水后经汽蒸固色即可获得较佳色牢度，所得染色织物手感柔软。

Description

一种反应型纳米颜料及相应墨水的制备方法

技术领域

本发明涉及一种反应型纳米颜料及相应墨水的制备方法，属于精细化工和材料科学技术领域。

背景技术

相比染料墨水，喷墨印花用颜料墨水具有通用性好、印花工艺简单，无污染等优点，是目前数码喷墨印花墨水的主要发展方向。颜料型墨水通常是基于粘合剂在织物表面成膜的原理将没有亲和性与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。现有的颜料墨水，摩擦色牢度尤其是湿摩擦色牢度普遍较差，而且商品化颜料墨水中通常含有大量的粘合剂，这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。

为解决喷墨印花用颜料墨水存在的不足，国内外己有不少研究者提出诸多方案。一种方法是对印花织物进行预处理，如美国专利US6902780公开了一种喷墨印花预处理涂层剂，用其预处理织物能提高喷墨印花性能。另一种方法是对颜料墨水本身进行改进，如专利CN 103526570A公开了一种紫外光固化喷墨印花用颜料墨水的制备方法，运用细乳液聚合法将颜料和光引发剂包覆在乳胶粒中可显著提高色牢度，但所采用的丙烯酸酯类材料固化后形成的颜料膜存在韧性低、强力不足、热粘冷脆、耐磨性较差等问题；德国Bayer公司在美国专利US5556935中公开了一种反应型颜料墨水，该墨水利用水性异氰酸的交联作用，在打印到纺织品面料上后经高温固化，可以提高印花牢度和耐洗度，但是由于其使用的水性异氰酸在室温下会缓慢反应，所以墨水的稳定性很差，长时间存放，墨水的反应活性下降，印花牢度也会下降。

发明人之前开发了一种用聚苯乙烯马来酸酐作分散剂的喷墨印花用颜料墨水，该墨水稳定性较好，且在一定程度上提升了颜料墨水在织物表面的色牢度，但由于酸酐与织物反应活性低，喷墨印花用颜料墨水喷墨印花织物牢度差的缺陷仍然没有彻底解决。

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，本发明提供了一种反应型纳米颜料及相应喷墨印花用颜料墨水的制备技术。

本发明提供的反应型纳米颜料及相应墨水的制备方法如下：(1)制备质量分数为5％～30％的反应型分散剂的水溶性分散液，加入对所得反应型纳米颜料质量分数为5％～40％的颜料搅拌混合，然后加入去离子水补满100％，调节体系pH为6-9，搅拌0.5～2h后超声处理至平均粒径在200nm以下，即得反应型纳米颜料。(2)将20％～50％的反应型纳米颜料、0-0.5％的粘合剂、10～50％的水溶性共溶剂、0.5～5％的非离子表面活性剂，加水补满100％，搅拌混合均匀，调节pH值在6～9，经500nm微孔滤膜过滤即得反应型纳米颜料墨水；所述百分比为质量百分比。

制备反应型纳米颜料所述的反应型分散剂，其结构如式1所示，其分子量为3000～10000g/mol。其中，反应性基团R可以为羟甲基，环氧基，均三嗪活性基，β-羟乙烯砜硫酸酯活性基，二氯喹恶林活性基，丙烯酰胺活性基、酰卤等基团中的任意一种或两种。

制备反应型纳米颜料所述的颜料可以是无机颜料，如炭黑、锌白、钦白、铬黄、铁蓝、福红、福黄、立德粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄等中的一种；也可以是有机颜料，如酞菁类颜料、偶氮类颜料、蒽醌类颜料、色淀类颜料、喹丫啶酮类颜料、双噁嗪类颜料及苯并咪唑酮类颜料等中的一种。

制备反应型纳米颜料所述的pH调节剂的碱液是碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、乙胺、三乙胺、乙醇胺等中的一种，酸液是盐酸、醋酸中的一种。

制备反应型纳米颜料墨水所述的粘合剂为低温交联型粘合剂，可以是有机硅改性丙烯酸酯、苯丙乳液改性丙烯酸酯、聚氨酯改性丙烯酸酯、聚氨酯等中的一种。

制备反应型纳米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、1,3一丙二醇、1,4一丁二醇、1,6一己二醇、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、2-吡咯烷酮、N-甲基2-吡咯烷酮中的一种或两种以上混合物。

制备反应型纳米颜料墨水所述的非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基醚类：吐温60、吐温65、吐温80、曲拉通X-100、曲拉通X-10；聚氧乙烯烷基酚缩合物：OP-7、OP-10、OP-15；聚氧乙烯酯类：斯盘20、斯盘40、斯盘60、斯盘80；聚氧乙烯脂肪醇缩合物：平平加OS-15、OP-10、平平加A-20、平平加AEO-10、平平加0中的一种或多种混合。

制备反应型纳米颜料墨水所述的pH调节剂的碱液是碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、乙胺、三乙胺、乙醇胺等中的一种，酸液是盐酸、醋酸中的一种。

制备得到的反应型纳米颜料墨水在25℃下的物性指标为：粘度2～8cP，表面张力25～35mN/m，颜料颗粒粒径100～200nm，Zeta电位-20～-40mV。

本发明还提供一种所述墨水用于纺织品喷墨印花的方法，是将反应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102～125℃气蒸机中固色2-15min。

本发明的反应型纳米颜料及相应墨水中的颜料颗粒粒径小、粒度分布均匀、稳定性较佳，且因采用具有分散和固色双重功能的反应型分散剂制备，分散剂中反应性基团易与织物上的羟基或氨基反应，纳米颜料及相应墨水配方中无需添加粘合剂或仅需少量粘合剂，织物喷印该墨水后经汽蒸固色即可获得较佳色牢度，所得染色织物手感柔软。

具体实施方式

粒径及其zeta电位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Brookflield 1d流变仪测定；喷墨印花织物色牢度按照国标GB/T14575-2009测试。

实施例1

将1g反应型分散剂溶解于44g碳酸氢钠水溶液中，加入5g颜料红122，调节体系pH为8，磁力搅拌30min后超声25min，即得纳米颜料红122。称取25g纳米颜料红122，依次加入0.2g粘合剂，5g乙醇，15g季戊四醇，10g乙二醇，10g丙三醇，1g异丙醇，1g吐温20，32.8g去离子水混合均匀，用搅拌机在600r/min条件下搅拌30min，再用碳酸氢钠调节pH值至7，经500nm的微孔滤膜过滤即得颜料墨水。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于102℃气蒸机气蒸固色10min。采用摩擦牢度仪测试喷墨印花织物干/湿摩擦牢度牢度。

实施例2

将1g反应型分散剂溶解于44g碳酸氢钠水溶液中，加入5g氧化铁黄，调节体系pH为7.5，磁力搅拌30min后超声20min，即得纳米氧化铁黄。称取40g纳米氧化铁黄，依次加入5g乙醇，10g季戊四醇，12g乙二醇，7g丙三醇，2g异丙醇，1g吐温20，23g去离子水混合均匀，用搅拌机在700r/min条件下搅拌30min，再用碳酸氢钠调节pH值至8，经500nm的微孔滤膜过滤即得颜料墨水。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于102℃气蒸机气蒸固色10min。采用摩擦牢度仪测试喷墨印花织物干/湿摩擦牢度牢度。

实施例3

将0.5g反应型分散剂溶解于44.5g碳酸氢钠水溶液中，加入5g酞菁蓝，调节体系pH为6，磁力搅拌30min后超声25min，即得纳米酞菁蓝。称取35g纳米酞菁蓝，依次加入0.5g粘合剂，4g乙醇，13g季戊四醇，12g乙二醇，10g丙三醇，1.5g异丙醇，2g吐温20，22g去离子水混合均匀，用搅拌机在500r/min条件下搅拌30min，再用碳酸氢钠调节pH值至7，经500nm的微孔滤膜过滤即得颜料墨水。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于102℃气蒸机气蒸固色5min。采用摩擦牢度仪测试喷墨印花织物的干/湿摩擦牢度。

实施例4

将0.25g反应型分散剂溶解于44.75g碳酸氢钠水溶液中，加入5g炭黑，调节体系pH为8，磁力搅拌30min后超声20min，即得纳米炭黑。称取50g纳米炭黑，依次加入0.1g粘合剂，5g乙醇，10g季戊四醇，8g乙二醇，6g丙三醇，1g异丙醇，1g吐温20，34.9g去离子水混合均匀，用搅拌机在500r/min条件下搅拌30min，再用碳酸氢钠调节pH值至8，经500nm的微孔滤膜过滤即得颜料墨水。将墨水经喷墨印花机喷印到织物上，烘干后将其置于115℃气蒸机气蒸固色10min。采用摩擦牢度仪测试喷墨印花织物干/湿摩擦牢度牢度。

表1颜料墨水25℃时的物性指标以及颜料墨水印花织物的干/湿摩擦牢度

表1中，对比样是以苯乙烯马来酸酐共聚物为分散剂，其它条件分别与实施例1、2、3、4相同，得到颜料墨水及喷墨印花织物。通过实施例对比可以看出，本发明所述反应型纳米颜料及相应墨水中的颜料颗粒粒径小且分布均匀，稳定性较佳，织物喷印该墨水后经汽蒸固色可获得较佳色牢度(PDI可以表示墨水的粒径分布情况，Zeta电位数值大小可以反应墨水的稳定性情况)。

表2染色布样的手感

注：^aB是平均弯曲应变，2HB是平均弯曲滞后矩。

表2中，对比样1是以苯乙烯马来酸酐共聚物为分散剂，其它条件分别与实施例4相同得到的颜料墨水喷墨印花织物。对比样2是未喷墨印花的纯棉织物。通过对比可以看出，本发明得到的喷墨印花织物的手感较好(平均弯曲应变和弯曲滞后矩可以反映手感)。

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

1.一种喷墨印花用颜料墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备质量分数为5％～30％的反应型分散剂的水溶性分散液，加入对所得反应分散剂质量分数为5％～40％的颜料搅拌混合，然后加入去离子水补满100％，调节体系pH为6-9，搅拌0.5～2h后超声处理至平均粒径在200nm以下，即得反应型纳米颜料；(2)将20％～50％的反应型纳米颜料、0-0.5％的粘合剂、10～50％的水溶性共溶剂、0.5～5％的非离子表面活性剂，加水补满100％，搅拌混合均匀，调节pH值在6～9，经过滤即得反应型纳米颜料墨水；所述百分比为质量百分比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应型分散剂的结构如式1所示，其分子量为3000～10000g/mol；其中，反应性基团R为羟甲基、环氧基、均三嗪活性基、β-羟乙烯砜硫酸酯活性基、二氯喹恶林活性基、丙烯酰胺活性基或酰卤等基团中的任意一种，

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的颜料是无机颜料，包括炭黑、锌白、钦白、铬黄、铁蓝、福红、福黄、立德粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄等中的一种；或者是有机颜料，包括酞菁类颜料、偶氮类颜料、蒽醌类颜料、色淀类颜料、喹丫啶酮类颜料、双噁嗪类颜料及苯并咪唑酮类颜料等中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，调节pH所用的碱液是碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、乙胺、三乙胺、乙醇胺等中的一种，调节pH所用的酸液是盐酸、醋酸中的一种。

5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述的粘合剂为低温交联型粘合剂，包括有机硅改性丙烯酸酯、苯丙乳液改性丙烯酸酯、聚氨酯改性丙烯酸酯、聚氨酯等中的一种。

6.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述的水溶性共溶剂是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、1,3一丙二醇、1,4一丁二醇、1,6一己二醇、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、2-吡咯烷酮、N-甲基2-吡咯烷酮中的一种或两种以上混合物。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基醚类，包括吐温60、吐温65、吐温80、曲拉通X-100、曲拉通X-10；或者聚氧乙烯烷基酚缩合物，包括OP-7、OP-10、OP-15；或者聚氧乙烯酯类，包括斯盘20、斯盘40、斯盘60、斯盘80；或者聚氧乙烯脂肪醇缩合物，包括平平加OS-15、OP-10、平平加A-20、平平加AEO-10、平平加0中的一种或多种混合。

8.一种反应型纳米颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备质量分数为5％～30％的反应型分散剂的水溶性分散液，加入对所得反应分散剂质量分数为5％～40％的颜料搅拌混合，然后加入去离子水补满100％，调节体系pH为6-9，搅拌0.5～2h后超声处理至平均粒径在200nm以下，即得反应型纳米颜料；(2)将20％～50％的反应型纳米颜料、0-0.5％的粘合剂、10～50％的水溶性共溶剂、0.5～5％的非离子表面活性剂，加水补满100％，搅拌混合均匀，调节pH值在6～9，经过滤即得反应型纳米颜料墨水；所述百分比为质量百分比。

9.应用权利要求1～7任一所述方法制备得到的喷墨印花用颜料墨水。

10.一种应用权利要求1～7任一所述喷墨印花用颜料墨水对纺织品喷墨印花的方法，其特征在于，是将反应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102～125℃气蒸机中固色2-15min。