CN107083705B - 一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水及其制备方法 - Google Patents

一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水及其制备方法，它包括以下质量分数的组分：色浆35~55%、润湿剂1~10%、流平剂1~10%、去离子水20~58%和溶剂5~20%；所述色浆包括以下重量份数的原料：分散红60染料20~30份、溶剂25~35份、水35~49.5份、表面活性剂0.5~2份和分散剂5~10份；所述表面活性剂为木质素磺酸盐，其磺化度为1.05~2.0mmol/g。通过采用特定含量的分散红60染料、溶剂、水、表面活性剂和分散剂进行复配形成色浆，并开创性地控制木质素磺酸盐的磺化度进而控制其与染料结合后的电荷平衡，这样能够实现热升华墨水中染料在粒径小的情况下仍能够稳定分散，在使用时具有上色率高、着色强、色牢度高和转移率高的优点。

Description

一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水及其制备方法
技术领域
本发明属于热升华墨水领域，具体涉及一种基于分散红60染料且具有高着色率和色牢度的热升华墨水及其制备方法。
背景技术
分散红染料是颜色为红色的一系列红色染料的总称，由于其鲜艳的颜色，完成色谱和高洗涤和轻型快速脱水等特点，广泛应用于各种产品，包括皮革、丝绸、尼龙、织物、羊毛和毛皮的制作。高度有色废水的排放是目前世界上主要的环境问题之一，因为这些类型的废水及其代谢物有毒，诱发病变或致癌，对所有形式的生命构成潜在的健康威胁。
分散红染料可以用于墨水的显色，而为了避免其对环境的污染，可以采用热转印的方式进行打印。而热升华墨水(又称热转印墨水)就是把低能量、易升华的分散染料制作成数码打印墨水，先通过数码打印机打印在转印纸上，然后通过加热加压的方式将对应的图案转印到化纤布料等材质上，非常适合个性化发展的市场需要和环保的要求。转印图像色彩鲜艳，层次丰富，其效果可与印刷相媲美，不同之处在于热转印是在高温下使热转印油墨受热升华，渗入介质表面，凝华后，即可形成的图像。所以，不会在介质表面形成胶膜，并且图像不脱落，不龟裂，而且耐光性很强，长时间不褪色。现有的红色热转印墨水存在着色剂扩展性有待提高，稳定性需要提升，着色率和色牢度低等技术难题。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水，它包括以下质量分数的组分：
所述色浆包括以下重量份数的原料：
所述表面活性剂为木质素磺酸盐，其磺化度为1.05～2.0mmol/g。
优化地，所述表面活性剂为木质素磺酸钠，其磺化度为1.5～1.8mmol/g。
优化地，所述溶剂为选自多羟基醇中的一种或多种组成的混合物，所述多羟基醇包括二甘醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、D-山梨醇、1,2,6-己三醇和三羟甲基丙烷。
优化地，所述分散剂为选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙二醇、EO-PO嵌段共聚物和EO-PO-EO三嵌段共聚物中的一种或多种组成的混合物。
进一步地，所述分散剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物或EO-PO-EO三嵌段共聚物。
本发明的又一目的在于提供一种上述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水的制备方法，它包括以下步骤：
(1)向容器中依次加入配方量的水、分散剂、溶剂和表面活性剂，进行剪切分散；再向所述容器中继续加入配方量的分散红60染料，进行搅拌分散；
(2)采用不同粒径的氧化锆珠对步骤(1)的产物进行研磨，所述氧化锆珠的粒径由大变小；
(3)向步骤(2)的产物中加入与其相同质量的水，然后离心分离除去大颗粒残渣，过滤得色浆；
(4)将所述色浆与润湿剂、流平剂、溶剂和水按比例配制成热升华墨水即可。
优化地，所述步骤(2)中，依次使用0.6～0.8mm、0.25～0.35mm和0.1～0.2mm的氧化锆珠进行研磨使得染料颗粒的粒径为D90≤200nm、D80≤150nm和D75≤100nm。
优化地，所述步骤(4)中，所述热升华墨水的固含量为3.5～5.5％。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明基于分散红60染料的高着色率热升华墨水，通过采用特定含量的分散红60染料、溶剂、水、表面活性剂和分散剂进行复配，并开创性地控制木质素磺酸盐的磺化度，这样能够实现热升华墨水中染料在粒径小的情况下仍能够稳定分散，在使用时具有高着色率和高色牢度的优点。
具体实施方式
本发明基于分散红60染料的高着色率的热升华墨水，它包括以下质量分数的组分：色浆35～55％、润湿剂1～10％、流平剂1～10％、水20～58％和溶剂5～20％；所述色浆包括以下重量份数的原料：分散红60染料20～30份、溶剂25～35份、水35～49.5份、表面活性剂0.5～2份和分散剂5～10份；所述表面活性剂为木质素磺酸盐，其磺化度为1.05～2.0mmol/g。通过采用特定含量的分散红60染料、溶剂、水、表面活性剂和分散剂进行复配形成色浆，并开创性地控制木质素磺酸盐的磺化度进而控制其与染料结合后的电荷平衡，这样能够实现热升华墨水中染料在粒径小的情况下仍然能够稳定分散，在使用时具有高着色率和高色牢度的优点。
分散红60的结构式为表面活性剂优选为木质素磺酸钠，其磺化度优选为1.5～1.8mmol/g；木质素磺酸盐的数均分子量通常为200～10000。所述溶剂为选自多羟基醇中的一种或多种组成的混合物，所述多羟基醇包括二甘醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、D-山梨醇、1,2,6-己三醇和三羟甲基丙烷，优选为1,6-己二醇、二甘醇或1,2,6-己三醇。所述分散剂为选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙二醇、EO-PO嵌段共聚物和EO-PO-EO三嵌段共聚物中的一种或多种组成的混合物。苯乙烯-马来酸酐共聚物的结构通式为：式中，x:y＝1:1～8:1，n为8～12的整数，如SMA2000。聚乙二醇的结构通式为式：式中，m为10～100的整数，优选为10～60的整数(如海安石化PEG2000等)。EO-PO嵌段共聚物的结构通式为：式中，a为15～50的整数(优选为20～45的整数)，b为5～35的整数(优选为10～30的整数)，如GPE-3000。所述EO-PO-EO嵌段共聚物的结构通式为：式中，a和b相互独立地为5～70的整数(优选为10～60的整数)，c为5～75的整数(优选为15～70的整数)，如泊洛沙姆188。润湿剂采用常规的那些即可，如Surfynol 420；流平剂采用常规的那些即可，如EFKA-3033等。
本发明的又一目的在于提供一种上述基于分散红60染料的高着色率的热升华墨水的制备方法，它包括以下步骤：(1)向容器中依次加入配方量的水、分散剂、溶剂和表面活性剂，进行剪切分散；再向所述容器中继续加入配方量的分散红60染料，进行搅拌分散；(2)采用不同粒径的氧化锆珠对步骤(1)的产物进行研磨，所述氧化锆珠的粒径由大变小；(3)向步骤(2)的产物中加入与其相同质量的水，然后离心分离除去大颗粒残渣，过滤得色浆；(4)将所述色浆与润湿剂、流平剂、溶剂和水按比例配制成热升华墨水即可。
所述步骤(2)中，依次使用0.6～0.8mm、0.25～0.35mm和0.1～0.2mm的氧化锆珠进行研磨使得染料颗粒的粒径为D90≤200nm、D80≤150nm和D75≤100nm。所述步骤(4)中，所述热升华墨水的固含量为3.5～4.5％。
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1-12、对比例1-3
实施例1-12、对比例1-3分别提供一种基于分散红60染料的高着色率的热升华墨水，在配制时为了对比色浆对其性能的影响，采用以下固定的质量比例进行配制，具体为：色浆40％、润湿剂5％(Surfynol 420)、流平剂5％(EFKA-3033)、水30％和溶剂20％，即色浆400g、Surfynol 420 50g、EFKA-3033 50g、水300g和溶剂200g(前后使用的溶剂保持一致)；而色浆的组成则如表1所示；其具体制备方法采用常规的即可，可参考专利号为201310270976.6的中国发明专利，具体为：(1)按配方比例，将分散染料、分散剂混合后，在砂磨机中使用规格为0.25～0.35mm的锆珠，转速2200～2800r/min，研磨分散24h，得到分散液；(2)将分散液放入反应釜中，加入配方量的溶剂、去离子水和表面活性剂(木质素磺酸钠，具体采用的数均分子量约为3000)，转速600～800r/min，搅拌60min后，向其中加入相同质量的水，用三级在线过滤器过滤得到色浆；(3)将色浆与润湿剂、流平剂、溶剂和水按比例配制成热升华墨水即可。
表1实施例1-12、对比例1-3中热升华墨水的色浆配方比
稳定性测试：上述各例中的色浆，在60℃保温放置观察其分层的时间；至于色牢度、色强度、表面张力、粘度和电导率则是对配制的墨水进行测试，其结果列于表2中。
表2基于实施例1-12、对比例1-3中色浆的热升华墨水的性能测试表
从表2中可以看出，实施例10-12中的色浆具有更好的稳定性，可见将苯乙烯-马来酸酐共聚物、EO-PO嵌段共聚物和EO-PO-EO三嵌段共聚物与其它组分具有更好的分散效果，而苯乙烯-马来酸酐共聚物的效果最好，这可能是因为它是离子型聚合物而与木质素磺酸钠具有更好的协同作用，从而均匀吸附在特定的染料(分散红60)颗粒表面而产生相对平衡，从而提高它们的分散性和在液相中的悬浮性。另外从实施例4-9中可以看出，溶剂对其稳定性也有一定的影响，优选使用1,6-己二醇，这可能是因为它能够有效溶解离子型聚合物和木质素磺酸钠而促进它们的均匀分散。木质素磺酸钠的磺化度对于色浆的稳定性起着非常重要的作用，一旦其超过合适的范围将导致色浆变得不稳定，这是因为木质素磺酸钠与染料表面的电荷之间的相互吸引被打破。更重要的是，此时的色浆在配置成墨水后具有意想不到的技术效果：具有优异的色牢度和电导率，这样能够提高墨水的热转印效果和质量。
实施例13
本实施例提供一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水的制备方法，它包括以下步骤：
(1)按实施例12中的组分含量向容器中依次加入水、分散剂、溶剂和表面活性剂，进行剪切分散；再向容器中继续加入分散红60染料，搅拌使其分散均匀；
(2)依次使用0.6～0.8mm、0.25～0.35mm和0.1～0.2mm的氧化锆珠对步骤(a)的产物各研磨0.5～5小时，使得染料颗粒的粒径为D90≤200nm、D80≤150nm并且D75≤100nm；
(3)向步骤(2)的产物(产物的染料固含量约为20％)中加入与其相同质量的水，然后离心分离除去大颗粒残渣，使用三级在线过滤器过滤，过滤得色浆(固含量降至10％左右)；最终采用本实施例的制备方法得到的色浆稳定性要优于实施例10的，可达620h；
(4)将色浆、润湿剂、流平剂、溶剂和水按比例配制成热升华墨水即可，具体是：色浆35～55％、润湿剂1～10％、流平剂1～10％、水20～58％和溶剂5～20％；最终热升华墨水的固含量为3.5～5.5％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于分散红60染料的高着色率热升华墨水，它包括以下质量分数的组分：
色 浆 35~55%；
润湿剂 1~10%；
流平剂 1~10%；
去离子水 20~58%；
溶 剂 5~20%；
其特征在于，所述色浆包括以下重量份数的原料：
分散红60染料 20~30份；
溶 剂 25~35份；
去离子水 35~49.5份；
表面活性剂 0.5~2份；
分散剂 5~10份；
所述表面活性剂为木质素磺酸盐，其磺化度为1.05~2.0mmol/g，其数均分子量通常为200~10000；所述分散剂为选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙二醇、EO-PO嵌段共聚物和EO-PO-EO三嵌段共聚物中的一种或多种组成的混合物。
2.根据权利要求1所述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水，其特征在于：所述表面活性剂为木质素磺酸钠，其磺化度为1.5~1.8mmol/g。
3.根据权利要求1所述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水，其特征在于：所述溶剂为选自多羟基醇中的一种或多种组成的混合物，所述多羟基醇包括二甘醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、D-山梨醇、1,2,6-己三醇和三羟甲基丙烷。
4.根据权利要求3所述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水，其特征在于：所述分散剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物或EO-PO-EO三嵌段共聚物。
5.权利要求1至4中任一所述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（1）向容器中依次加入配方量的水、分散剂、溶剂和表面活性剂，进行剪切分散；再向所述容器中继续加入配方量的分散红60染料，进行搅拌分散；
（2）采用不同粒径的氧化锆珠对步骤（1）的产物进行研磨，所述氧化锆珠的粒径由大变小；
（3）向步骤（2）的产物中加入与其相同质量的水，然后离心分离除去大颗粒残渣，过滤得色浆；
（4）将所述色浆与润湿剂、流平剂、溶剂和水按比例配制成热升华墨水即可。
6.根据权利要求5所述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，依次使用0.6~0.8mm、0.25~0.35mm和0.1~0.2mm的氧化锆珠进行研磨使得浆料中染料颗粒的粒径为D90≤200nm、D80≤150nm和D75≤100nm。
7.根据权利要求5所述基于分散红60染料的高着色率热升华墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述热升华墨水的固含量为3.5~5.5%。
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