CN107129721A - 一种基于复配分散黑染料的热升华墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于复配分散黑染料的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25~55%、润湿剂1~10%、流平剂1~10%、水20~45%和溶剂5~25%；所述色浆包括以下重量份数的原料：分散黑染料20~30份、溶剂25~35份、水40~70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1.5~2.0mmol/g。通过采用特定含量的分散黑染料、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

一种基于复配分散黑染料的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，具体涉及一种基于复配分散黑染料且具有高着色率、上色率和色牢度的热升华墨水及其制备方法。

背景技术

随着印刷技术的快速发展，纳米研磨技术的广泛应用，个性化服饰的设计和定制及新型数码喷绘机械设备的投入，数码纺织墨水也得到了前所未有的发展，热升华墨水由于其色彩鲜艳、分辨率高、操作灵活而被应用于个性化产品的定制，如转印有各种不同图案的杯子、水晶、T恤等。

以热升华方式进行数码印花是用分散染料作为着色剂与其它化学助剂和水(溶剂)配制而成的。美国专利第7237886号公开了一种热升华数码印花墨水，其中含有水、至少一种含有不少于四个羟基的糖醇、分散染料和分散剂。水性热升华墨水具有环保的优点，机器不需要通风装置，但缺点是水性墨水打印纸张上容易起皱，另外水性墨水主要应用在EPSON喷头的印花设备，无法应用在XAAR，SPECTRA等喷头的大型数码印花机器上。将分散染料应用在数码印花用墨水中，除了像传统印花染料选择的色调、色牢度、水洗牢度等性能外，由于喷墨打印机的喷头孔径非常细微，因此存在对分散染料颗粒的细微性、分散的稳定性等严格的要求。

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复配分散黑染料的热升华墨水。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于复配分散黑染料的热升华墨水，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1.5～2.0mmol/g。

优化地，所述表面活性剂为木质素磺酸钠，其磺化度为1.8～2.0mmol/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、D-山梨醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、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复配分散黑染料的热升华墨水的制备方法，它包括以下步骤：

(a)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染料，进行搅拌分散；

(b)采用不同粒径的氧化锆珠对步骤(a)的产物进行研磨，所述氧化锆珠的粒径由大变小；

(c)向步骤(b)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；

(d)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(b)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(d)中，所述热升华墨水的固含量为2.5～5.5％。

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：本发明基于复配分散黑染料的热升华墨水，通过采用特定含量的分散黑染料、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，在使用时具有上色率高、着色强、色牢度高和转移率高的优点。

具体实施方式

本发明基于复配分散黑染料的热升华墨水，它包括以下质量分数的组分：色浆25～55％、润湿剂1～10％、流平剂1～10％、水20～45％和溶剂5～25％；所述色浆包括以下重量份数的原料：分散黑染料20～30份、溶剂25～35份、水40～70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1.5～2.0mmol/g。通过采用特定含量的分散黑染料、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。

所述表面活性剂优选为木质素磺酸钠，其磺化度优选为1.8～2.8mmol/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：m为10～100的整数，优选为20～60的整数(如海安石化PEG1000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)，如海安石化L62。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P123。优选为苯乙烯-马来酸酐共聚物或EO-PO-EO三嵌段共聚物，苯乙烯-马来酸酐共聚物是因为其具有能够染料相互吸附的电荷而能够均匀地吸附在其表面，并在后续的热转移过程中也能确保其均匀转移，确保打印的质量；至于EO-PO-EO三嵌段共聚物则是含有能够形成均匀包覆在染料表面的柔性链段，而从对染料颗粒起到隔离作用，从而与表面活性剂配合而确保其均匀分散。分散黑染料购自市售的复配染料，可以为为分散黑ECO、分散黑ECT或分散黑BL等。润湿剂采用常规的那些即可，如TOGO260；流平剂采用常规的那些即可，如DC-401LS等。

本发明的又一目的在于提供一种上述基于复配分散黑染料的热升华墨水的制备方法，它包括以下步骤：(a)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染料，进行搅拌分散；(b)采用不同粒径的氧化锆珠对步骤(a)的产物进行研磨，所述氧化锆珠的粒径由大变小；(c)向步骤(b)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；(d)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(b)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(d)中，所述热升华墨水的固含量为2.5～5.5％。

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分别提供一种基于复配分散黑染料的热升华墨水，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20％、润湿剂5％(TOGO260)、流平剂5％(DC-401LS)、水50％和溶剂20％，即色浆200g、TOGO26050g、DC-401LS 50g、水500g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)室温(20℃)下，按配方比例，将分散染料、分散剂混合后，在砂磨机中使用直径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600～800rpm，搅拌60min后，使用三级在线过滤器过滤；向滤液中加入和所得滤液相同质量的水，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：上述各例中的色浆用等质量的水稀释后，在60℃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使用性能测试表

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，而且均匀吸附在染料颗粒的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

本实施例提供一种用于配制热升华墨水的高稳定性色浆的制备方法，它包括以下步骤：

(a)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染料，搅拌使其分散均匀；

(b)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；

(c)向步骤(b)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550h；

(d)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，具体是：色浆15～25％、润湿剂1～10％、流平剂1～10％、水30～50％和溶剂5～25％；最终热升华墨水的固含量为2.5～5.5％。

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 (8)

1.一种基于复配分散黑染料的热升华墨水，它包括以下质量分数的组分：

色浆 25~55%；

润湿剂 1~10%；

流平剂 1~10%；

水 20~45%；

溶剂 5~25%；

其特征在于，所述色浆包括以下重量份数的原料：

分散黑染料 20~30份；

溶剂 25~35份；

水 40~70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1.5~2.0mmol/g。

2.根据权利要求1所述基于复配分散黑染料的热升华墨水，其特征在于：所述表面活性剂为木质素磺酸钠，其磺化度为1.8~2.0mmol/g。

3.根据权利要求1所述基于复配分散黑染料的热升华墨水，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1所述基于复配分散黑染料的热升华墨水，其特征在于：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。

5.根据权利要求4所述基于复配分散黑染料的热升华墨水，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。

6.权利要求1至5中任一所述基于复配分散黑染料的热升华墨水的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（a）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染料，进行搅拌分散；

（b）采用不同粒径的氧化锆珠对步骤（a）的产物进行研磨，所述氧化锆珠的粒径由大变小；

（c）向步骤（b）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；

（d）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。

7.根据权利要求6所述基于复配分散黑染料的热升华墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）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。

8.根据权利要求6所述基于分散染料的热升华墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤（d）中，所述热升华墨水的固含量为2.5~5.5%。