CN107268305B - 一种基于还原染料的喷墨打印着色剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织印染技术领域，具体涉及一种基于还原染料的喷墨打印着色剂及其制备方法。一种喷墨打印着色剂，按重量份计，包括以下组分：还原染料1‑30份；分散剂0‑10份；粘度调节剂5‑50份；表面张力调节剂0.01‑10份；pH调节剂0.1‑10份；抗菌剂0.01‑2份；水10‑80份。能够利用喷墨打印方式进行印花加工，对纤维素纤维有良好的上染效果，综合色牢度表现优异。

Description

一种基于还原染料的喷墨打印着色剂及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织印染技术领域，具体涉及一种基于还原染料的喷墨打印着色剂及其制备方法。
背景技术
近年来，由于数字喷墨印花技术具有生产工艺简单、色彩表现力强、印花精度高、环保成本低等诸多优势，该技术在纺织品印染行业中得到了越来越广泛的应用。随着数字喷墨印花技术逐渐成为重要的纺织品印染加工新型方式，国内外市场对于该技术加工的纺织品成品的品质要求也越来越高。
现有用于纺织品数字喷墨印花加工的成品，尤其是含有纤维素纤维的纺织品，基本都使用基于各种活性染料而制作的液体着色剂。然而，由于活性染料本身的化学结构和其与纺织品纤维结合上染的技术原理本身的原因，这些着色剂的应用普遍存在诸如综合色牢度不高，稳定性差、色彩难以控制等缺点，同时成品在消费者使用过程中比较容易出现诸如褪色、颜色萎暗、漂洗掉色等等问题。无法适应现代纺织品消费市场急剧增长的品质要求。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的基于活性染料的着色剂色牢度不高的问题，提供了一种喷墨打印着色剂，能够利用喷墨打印方式进行印花加工，对纤维素纤维有良好的上染效果，综合色牢度表现优异。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于还原染料的喷墨打印着色剂，按重量份计，包括以下组分：
还原染料 1-30份；
分散剂 0-10份；
粘度调节剂 5-50份；
表面张力调节剂 0.01-10份；
pH调节剂 0.1-10份；
抗菌剂 0.01-2份；
水 10-80份。
上述技术方案，进一步地，按重量百分比由以下成分组成：
非可溶性还原染料 1-10份；
分散剂 0.5-10份；
粘度调节剂 5-35份；
表面张力调节剂 0.01-3份；
pH调节剂 0.1-3份；
抗菌剂 0.01-2份；
水 20-80份。
上述技术方案，进一步地，由以下成分组成：
可溶性还原染料 10-30份；
粘度调节剂 5-50份；
表面张力调节剂 0.01-5份；
pH调节剂 3-10份；
抗菌剂 0.01-2份；
水 30-80份。
上述技术方案，进一步地，由以下成分组成：
可溶性还原染料 5-22份
非可溶性还原染料的 1-8份；
分散剂 1-10份；
粘度调节剂 10-50份；
表面张力调节剂 0.5-5份；
pH调节剂 0.1-3份；
抗菌剂 0.01-2份；
水 20-80份。
上述技术方案，进一步地，所述的还原染料为C.I.还原黄13、C.I.还原黄33、C.I.还原黄46、C.I.还原橙1、C.I.可溶性还原橙1、C.I.还原橙11、C.I.可溶性还原橙11、C.I.还原红1、C.I.可溶性还原红1、C.I.还原红10、C.I.可溶性还原红10、C.I.还原红13、C.I.还原红15、C.I.还原紫1、C.I.可溶性还原紫1、C.I.还原紫13、C.I.还原蓝4、C.I.可溶性还原蓝4、C.I.还原蓝5、C.I.可溶性还原蓝5、C.I.还原蓝6、C.I.可溶性还原蓝6、C.I.还原蓝20、C.I.还原蓝66、C.I.还原绿1、C.I.可溶性还原绿1、C.I.还原绿3、C.I.可溶性还原绿3、C.I.还原棕1、C.I.可溶性还原棕1、C.I.还原棕33、C.I.还原棕57、C.I.还原黑9、C.I.还原黑22、C.I.还原黑25、C.I.可溶性还原黑25、C.I.还原黑27、C.I.还原黑65中的至少一种。
上述技术方案，进一步地，所述的分散剂为木质素类分散剂、萘磺酸甲醛缩合类、苯乙烯马来酸酐共聚物、丙烯酸类分散剂中的至少一种。
上述技术方案，进一步地，所述粘度调节剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、戊二醇、环己醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基咪唑啉酮的至少一种。
上述技术方案，进一步地，所述表面张力调节剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、氟化乙醇代乙二醇、环氧乙烷缩合氢化蓖麻油、聚醚改性聚硅氧烷、芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、乙氧基炔二醇、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠中的至少一种。
本发明还提供了一种基于还原染料的喷墨打印着色剂的制备方法，将还原染料与分散剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH调节剂、抗菌剂和水按比例混合后，经过微米级多级过滤，制得喷墨打印着色剂。
上述技术方案，进一步地，将非可溶的常规型还原染料研磨加工成粒径为300纳米以下的颗粒，再与其他组分混合，经过0.5-3微米的多级过滤；将可溶性还原染料与其他组分混合，充分溶解后，经过0.1-3微米的多级过滤。
还原染料是一种古老的染料，主要用于纤维素纤维及其混纺织物的染色，在合成纤维中也可以用于维纶的染色。根据还原染料的水溶性，分为可溶性还原染料和常规型还原染料。其染色机理为：常规型还原染料在还原剂和碱性条件下被还原成可溶于水的隐色体，隐色体进入被染纤维内部，再经过氧化处理，恢复成非水溶性性染料，从而固着在纤维内部，最终实现纤维着色。可溶性还原染料不必经过还原可直接在纤维上氧化显色。由于染色机理，一般用浸染，卷染或轧染工艺印染。这些印染工艺，属于粗放型，能耗高、废水多、图案精细度低、色彩表现力差、生产效率低。
随着印染技术的进步，喷墨打印(数码印花)技术出现，由于喷墨打印具有能耗低、染料用量精准、图案精细度高、生产效率高的优点，相比之下，采用还原染料的传统工艺缺点更加突出。因此，还原染料逐渐淡出，被活性染料、酸性染料和分散性染料所取代，其应用范围和使用量越来越少，人们对它的研究也越来越少，还原染料的技术研究几乎停滞。目前除了军工上应用还原染料外(主要是考虑到防红外效果)，还原染料的应用已经非常少见。由于还原染料自身的特性、环境保护及技术发展等因素，人们对它的认识仍然停留在传统工艺阶段。
目前喷墨打印一般采用活性染料，分散染料和酸性染料等。用于纤维素纤维最常见的活性染料又称反应性染料，分子结构中有一个或者以上的活性基团，在适当的条件下，能够与纤维发生化学反应，形成共价键。活性染料由于活性染料本身的化学结构和其与纺织品纤维结合上染的技术原理本身的原因，普遍存在诸如综合色牢度不高，稳定性差、色彩难以控制等缺点。还原染料具有较好的综合色牢度，尤其是耐晒和耐洗坚牢度尤为突出，许多品种的耐晒牢度都在6级以上，是活性染料所达不到的，同时部分还原染料品种具有防红外效果也是活性染料所不具备的。因此，将还原染料制作喷墨打印墨水，能够克服传统工艺的问题，并且还能够弥补活性染料的缺点。
本发明创新性地将还原染料用于喷墨打印技术。在本发明实现过程中，我们发现，还原染料中很多种类是不溶或者微溶于水的，在液体着色剂成品中只能以微颗粒悬浮状态存在，由于固体含量越高，液体着色剂的均匀性与稳定性都无法保证，因此其色彩浓度很难提高，使用可溶性还原染料，或以可溶性还原染料与还原染料搭配，能够极大的提高液体着色剂成品的色彩浓度。引入可溶性还原染料，还能够简化或者取消还原工序，使得喷墨印花后道工序更为简单。
水溶性较差的还原染料配制的液体染色剂，久置容易出现分层，采用优选的多元醇类作为粘度调节剂，使得液体稳定性好，长期放置不易出现分层变质情况，保湿性也有很大提高。使用其他如吡咯烷酮等粘度调节剂，能产品的流变性效果更佳突出，可更好的适配更高工作频率的喷墨喷头打印之需要。
本发明的有益效果：
(1)由于创新性的使用了还原染料应用于数字喷墨印花液体着色剂的制作，使得此类液体着色剂色谱齐全，色域广泛，且具有多种单品中间色品种，在拼配诸如米色、橄榄绿、灰色、棕色等敏感色上更易实现且容易重现。根据不同组合进行测试，可实现标准sRGB色域的50-90％，非常适合数字喷墨印花。
(2)优良牢度特性，此液体着色剂加工的喷墨印花布，色牢度高，加工和服用牢度好，耐反复水洗、耐蒸煮不褪色，且耐氯漂或氧漂处理，性能远胜于以往基于活性染料的数字喷墨印花产品。
(3)生产率提高：由于还原染料型数字喷墨印花所需的上染固色时间极短，仅为传统活性染料型上染的十分之一，一般在60秒以下，整体生产效率可大大提高，配合高速数字喷墨印花机使用，可使整体印花生产线生产能力达到25-120米/分钟。
(4)产品普适性好，通过改变上述染料和添加剂的种类、成分和比例，分别制成各种不同颜色及各种不同物理参数状态的的具体产品，分别适配于各种不同类型和型号的喷墨打印头、不同型号的喷墨打印机之工作要求，以及各种色彩要求，达到可正常进行喷墨印花打印的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
一种基于还原染料的喷墨打印着色剂，由还原染料、分散剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH调节剂、抗菌剂和水组成。还原染料为可溶性还原染料和/或非可溶性的常规型还原染料，包括但不限于以下种类：
Figure GDA0001381497560000051
Figure GDA0001381497560000061
Figure GDA0001381497560000071
分散剂为木质素类分散剂、萘磺酸甲醛缩合类、苯乙烯马来酸酐共聚物、丙烯酸类分散剂中的至少一种。
粘度调节剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、戊二醇、环己醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基咪唑啉酮的至少一种。
表面张力调节剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、氟化乙醇代乙二醇、环氧乙烷缩合氢化蓖麻油、聚醚改性聚硅氧烷、芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、乙氧基炔二醇、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠中的至少一种。
pH调节剂为乙酸、柠檬酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠、碳酸钠、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
抗菌剂为异噻唑啉酮、1,3,5-三羟乙基均三嗪、亚甲基双硫氰酸酯、2,2,-二溴一氰基乙酰胺中的至少一种。
以下所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
实施例1
按重量份计，由以下成分组成：
C.I.还原黄46 4份；
木质素磺酸钠 2份；
乙二醇 5份；
丙三醇 25份；
十二烷基苯磺酸钠 0.5份；
氟化乙醇代乙二醇 0.02份；
磷酸二氢钠 0.03份；
磷酸氢二钠 0.02份；
异噻唑琳酮 0.5份；
水 63份。
制备方法：首先将C.I.还原黄46经过研磨加工制成直径约100-300纳米的微颗粒，再将其与上述其他成分按比例混合均匀后经约0.5微米级别过滤，制得基于还原染料的数字喷墨印花液体组合物着色剂。
成品指标状态如下：染色强度：98-102％as standard；pH值：7.0-9.0；运动粘度：3.5-4.0MPAS；表面张力：30mN/m；电导率：<10mS/cm；流动性：经1微米滤纸抽滤每分钟大于200ml；可适用于Epson微压电喷头使用。
使用两种多元醇复配，体系稳定性好，使用两种表面活性剂复配，使得动态表面张力更为稳定。
实施例2
按重量份计，由以下成分组成：
C.I.还原蓝4 1份；
C.I.还原蓝6 6份；
木质素磺酸钠 2份；
苯乙烯马来酸酐共聚物 5份；
丙三醇 15份；
戊二醇 12份；
芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.8份；
乙氧基炔二醇 1份；
乙酸 0.2份；
亚甲基双硫氰酸酯 1份；
水 56份。
制备方法：首先将C.I.还原蓝4和C.I.还原蓝6分别经过研磨加工制成直径约100-300纳米的微颗粒，再将其与上述其他成分按比例混合均匀后经约0.5微米级别过滤，制得基于还原染料的数字喷墨印花液体组合物着色剂。
成品指标状态如下
成品指标状态如下：染色强度：98-102％as standard；pH值：7.0-9.0；运动粘度：3.5-4.0MPAS；表面张力：31mN/m；电导率：<10mS/cm；流动性：经1微米滤纸抽滤每分钟大于200ml；可适用于Epson微压电喷头使用。
使用两种蓝色常规还原染料进行调色复配，使着色剂成品色彩更为突出，且易于重现。使用了两种不同类型的分散剂复配，提高了高含固量情况下的体系稳定性。
实施例3
按重量份计，由以下成分组成：
C.I.还原蓝20 5份；
C.I.还原绿1 1份；
萘磺酸甲醛缩合物 2.5份；
丙三醇 25份；
聚乙二醇 10份；
乙氧基炔二醇 1.5份；
氢氧化钠 0.8份；
2,2,-二溴一氰基乙酰胺 2份；
水 52份。
制备方法：首先将C.I.还原蓝20和C.I.还原绿1分别经过研磨加工制成直径约100-300纳米的微颗粒，再与上述其他成分按比例混合均匀后经约0.5微米级别过滤，制得基于还原染料的数字喷墨印花液体组合物着色剂。
成品指标状态如下：染色强度：98-102％as standard；pH值：7.0-9.0；运动粘度：7-7.5MPAS；表面张力：34mN/m；电导率：<10mS/cm；流动性：经1微米滤纸抽滤每分钟大于200ml；可适用于Kyocera微压电喷头使用。
使用聚乙二醇与丙三醇复配，同时兼顾了较高粘度与较好保湿性能，同时匹配炔二醇类表面活性剂，具有一定消泡性，可适用于高频工业喷墨打印喷头集群使用。
实施例4
按重量份计，由以下成分组成：
C.I.还原绿1 2份；
C.I.还原棕1 2.5份；
C.I.还原黑25 4份；
苯乙烯丙烯酸聚合物 5份；
萘磺酸甲醛缩合物 5份；
乙二醇 5份；
二乙二醇 5份；
正丙醇 1份；
聚丙二醇 10份；
十二烷基硫酸钠 0.8份；
芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.5份；
柠檬酸 0.1份；
异噻唑啉酮 0.5份；
水 56份。
制备方法：首先将C.I.还原绿1、C.I.还原棕1和C.I.还原黑25分别经过研磨加工制成直径约100-300纳米的微颗粒，再将其与上述其他成分按比例混合均匀后经约0.5微米级别过滤，制得基于还原染料的数字喷墨印花液体组合物着色剂。
成品指标状态如下：染色强度：98-102％as standard；pH值：7.0-9.0；运动粘度：8.0-10.0MPAS；表面张力：38mN/m；电导率：<10mS/cm；流动性：经1微米滤纸抽滤每分钟大于200ml；可适用于RICHO微压电喷头使用。
复配使用两种分散剂，实现了较高含固量下的体系稳定性，丙烯酸类分散剂可使黑25染料最终着色效果更好，色彩更有深度。
实施例5
按重量份计，由以下成分组成：
C.I.可溶性还原红1 15份；
乙醇 1份；
乙二醇 5份；
聚乙二醇 6份；
十六烷基三甲基溴化铵 0.5份；
环氧乙烷缩合氢化蓖麻油 1份；
氢氧化钠 2份；
三乙醇胺 5份；
异噻唑琳酮 0.5份；
水 60份。
制备方法：将C.I.可溶性还原红1与上述其他成分按比例混合均匀后经约0.2微米级别过滤，制得基于还原染料的数字喷墨印花液体组合物着色剂。
成品指标状态如下：染色强度：98-102％as standard；pH值：7.0-9.0；运动粘度：9.0-10.0MPAS；表面张力：38mN/m；电导率：<10mS/cm；流动性：经1微米滤纸抽滤每分钟大于200ml；可适用于Dimatix Starfire微压电喷头使用。
全部由水溶性物料配制而成，无固形物，喷墨打印流畅性更好，打印后固色工艺更为简单。
实施例6
按重量份计，由以下成分组成：
C.I.可溶性还原绿3 20份；
C.I.可溶性还原紫1 5份；
C.I.还原紫13 4份；
萘磺酸甲醛缩合物 5份；
乙二醇 5份；
二乙二醇 5份；
丙三醇 20份；
聚乙二醇 1份；
芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.2份；
月桂基磺化琥珀酸单酯二钠 2份；
氢氧化钠 0.5份；
异噻唑啉酮 0.5份；
水 35份。
制备方法：首先将C.I.还原紫13经过研磨加工制成直径约100-300纳米的微颗粒，再与C.I.可溶性还原绿3和C.I.可溶性还原紫1一起与上述其他成分按比例混合均匀后经约0.5微米级别过滤，制得基于还原染料的数字喷墨印花液体组合物着色剂。
成品指标状态如下：染色强度：98-102％as standard；pH值：7.0-9.0；运动粘度：8.0-9.0MPAS；表面张力：36mN/m；电导率：<10mS/cm；流动性：经1微米滤纸抽滤每分钟大于200ml；可适用于Dimatix Samba微压电喷头使用。
将非可溶的常规还原染料与可溶性还原染料组合使用，很好的提高了成品墨水的颜色浓度，可使喷墨打印过程中的墨水消耗量进一步下降，从而更为经济环保。
应用：
将实施例1-4制备的喷墨打印着色剂，采用下述工艺进行喷墨打印：
纯棉织物上浆、烘干；用电脑控制喷墨式打印机将着色剂打印到织物上绘制出需要的图案和色彩；织物烘干；还原；在105℃下汽蒸25s；水洗；氧化；整理。
将实施例5-6制备的喷墨打印着色剂，采用下述工艺进行喷墨打印：
锦纶/棉(20/80)织物上浆、烘干；用电脑控制喷墨式打印机将着色剂打印到织物上绘制出需要的图案和色彩；织物烘干；在105℃下汽蒸25s；水洗；氧化；整理。
由于还原染料型喷墨打印着色剂所需的上染固色时间极短，仅为传统活性染料型上染的十分之一，一般在60秒以下，整体生产效率可大大提高，配合高速数字喷墨印花机使用，可使整体印花生产线生产能力达到25-120米/分钟。
采用本产品加工的喷墨印花布，色牢度高，加工和服用牢度好，耐反复水洗、耐蒸煮不褪色，性能远胜于以往基于活性染料的数字喷墨印花产品，具体见表1。
表1
项目 检测方法 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
日晒牢度 ISO 105/B02 7 7-8 7-8 7-8 7 7-8
水洗牢度 ISO 105/C04 5 5 5 5 5 5
丝光牢度 ISO 105/X04 5 5 5 5 4-5 5
熨烫牢度 ISO 105/X11 4 4 4-5 4-5 5 5
氯漂牢度 ISO 105/N01 4-5 4 4-5 4-5 4-5 4-5
氧漂牢度 ISO 105/N02 5 5 5 5 5 5

Claims (3)

1.一种基于还原染料的喷墨打印着色剂，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
Figure FDA0002375762100000011
所述的可溶性还原染料为C.I.可溶性还原橙1、C.I.可溶性还原橙11、C.I.可溶性还原红1、C.I.可溶性还原红10、C.I.可溶性还原紫1、C.I.可溶性还原蓝4、C.I.可溶性还原蓝5、C.I.可溶性还原蓝6、C.I.可溶性还原绿1、C.I.可溶性还原绿3、C.I.可溶性还原棕1、C.I.可溶性还原黑25中的至少一种；
所述的非可溶性还原染料为C.I.还原黄13、C.I.还原黄33、C.I.还原黄46、C.I.还原橙1、C.I.还原橙11、C.I.还原红1、C.I.还原红10、C.I.还原红13、C.I.还原红15、C.I.还原紫1、C.I.还原紫13、C.I.还原蓝4、C.I.还原蓝5、C.I.还原蓝6、C.I.还原蓝20、C.I.还原蓝66、C.I.还原绿1、C.I.还原绿3、C.I.还原棕1、C.I.还原棕33、C.I.还原棕57、C.I.还原黑9、C.I.还原黑22、C.I.还原黑25、C.I.还原黑27、C.I.还原黑65中的至少一种；
所述的分散剂为木质素类分散剂、萘磺酸甲醛缩合类、苯乙烯马来酸酐共聚物、丙烯酸类分散剂中的至少一种；
所述粘度调节剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、戊二醇、环己醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基咪唑啉酮的至少一种；
所述表面张力调节剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、氟化乙醇代乙二醇、环氧乙烷缩合氢化蓖麻油、聚醚改性聚硅氧烷、芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、乙氧基炔二醇、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种基于还原染料的喷墨打印着色剂的制备方法，其特征在于，将还原染料与分散剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH调节剂、抗菌剂和水按比例混合后，经过微米级多级过滤，制得喷墨打印着色剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将非可溶的常规型还原染料研磨加工成粒径为300纳米以下的颗粒，再与其他组分混合，经过0.5-3微米的多级过滤；将可溶性还原染料与其他组分混合，充分溶解后，经过0.1-3微米的多级过滤。
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