CN109810543A - 一种染料色浆的纯化方法和染料色浆及染料墨水 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种染料色浆的纯化方法和染料色浆及染料墨水，该染料色浆的纯化方法包括以下步骤：取或配制染料色浆溶液；向染料色浆溶液中加入吸附剂，混匀，过滤取滤液；再向滤液中加入钙镁离子去除剂，混匀，过滤；再进行脱盐处理。通过以上方式，本发明染料色浆的纯化方法可有效去除染料色浆溶液中的有机杂质、钙镁离子和硫酸根离子等杂质，不会对喷头造成损伤，符合喷墨打印的要求。

Description

一种染料色浆的纯化方法和染料色浆及染料墨水

技术领域

本发明涉及染料色浆的纯化技术领域，具体涉及一种染料色浆的纯化方法和染料色浆及染料墨水。

背景技术

喷墨打印技术是迫使墨水液滴通过打印机喷头细小微孔而喷射附着在记录介质上进行印刷的一种方法。与传统印刷方法相比，打印机喷头不需与记录介质接触，因此是一种“非接触印刷方法”。喷墨墨水是喷墨打印机的重要组成部分，直接关系到打印质量。喷墨墨水一般由着色剂、溶剂、添加剂等组成。喷墨墨水按所用的着色剂可分为染料型和颜料型。一般，染料型墨水具有色彩鲜艳、亮度高的特点，但耐水性、耐光性、耐大气性较差；颜料型墨水则相反，耐水性、耐光性、耐大气性较好，但色彩鲜艳度、亮度不如染料型墨水。染料型墨水多用于室内及照片打印领域，而颜料型墨水多用于户外图文输出。目前，染料型墨水仍处于市场主导地位。

着色剂是喷墨墨水产品品质的关键因素之一。喷墨墨水用的染料型着色剂多来源于纺织工业用染料，包括酸性染料、直接染料、活性染料，其中含大量无机盐(高达30％左右)及副染料、中间体等杂质，这些杂质不仅降低染料强度及溶解度，影响色彩还原性，还易堵塞、腐蚀喷头，导致喷头失效，因此，工业级染料不能直接用于喷墨墨水，必须经纯化才能使用。而目前现有的纯化工艺往往在去除有机杂质、钙镁离子、硫酸根离子等方面不彻底，这会降低喷头的使用寿命，无法达到喷墨打印的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种染料色浆的纯化方法和染料色浆及染料墨水。

本发明所采用的技术方案是：一种染料色浆的纯化方法，包括以下步骤：

S1、取或配制染料色浆溶液；

S2、向所述染料色浆溶液中加入吸附剂，混匀，过滤取滤液；

S3、向所述滤液中加入钙镁离子去除剂，混匀，过滤；

S4、将步骤S3过滤所得的色浆溶液进行脱盐处理。

步骤S1中，染料色浆溶液可由染料原粉与溶剂充分混合配制得。染料原粉可为酸性媒介染料原粉、直接染料原粉、活性染料原粉中的任一种，具体可为单种染料原粉，也可为混拼染料原粉。例如，可采用如下酸性媒介染料原粉配制灰色混拼染料色浆：8～16％酸性媒介橙RL原粉、40～45％酸性媒介藏青RRL原粉、8～16％酸性媒介蓝B原粉、33～40％酸性媒介棕RB原粉；进一步优选地，染料原粉包括：10％酸性媒介橙RL原粉、42％酸性媒介藏青RRL原粉、10％酸性媒介蓝B原粉、38％酸性媒介棕RB原粉；以上酸性媒介染料原粉的耐候性能好，通过采用以上彩色染料混拼配制灰色混拼染料色浆进而用于制备染料墨水，可使墨水具有较高的日晒牢度和耐臭氧性能。

步骤S2中，通过加入吸附剂以用于吸附染料中的有机杂质，吸附剂可包括白硅藻土、活性炭中的至少一种，优选采用白硅藻土。吸附剂的添加量一般为染料溶液总重量的0.1～0.5％。加入吸附剂前通常先将染料色浆溶液的pH值调节至7.5～9.5，当染料色浆溶液的温度低于40℃时加入吸附剂。其中，pH的调节优选采用氢氧化锂，有助于染料的溶解。加入吸附剂后过滤可采用两级过滤，具体可在加入吸附剂后，以600～800r/min的转速搅拌2h，放置2～4h后先用滤布粗过滤，将吸附剂及被吸附的有机杂质过滤掉，控制色浆的表面张力≥50达因/厘米，再用1μm的PP滤芯进行二次过滤，取滤液。

步骤S3中，通过添加钙镁离子去除剂以充分去除色浆中的钙镁离子，尽量避免对喷头造成损伤，钙镁离子去除剂具体可采用草酸钠，其添加量一般为滤液质量的0.2～0.5％；具体先滤液中加入钙镁离子去除剂，搅拌1h后静置2～4h，再用0.2μm的聚醚砜膜滤芯进行精过滤，控制色浆中钙镁离子的含量≤10PPM；

步骤S4中，脱盐处理具体可采用中空纤维膜。在纯化的过程中要不断的补充去离子水，以保证膜的透过量和补充的去离子水量平衡，并观察纯化设备上在线电导率检测仪，当电导率在10ms/cm以下时，取样用离子色谱检测氯离子和硫酸根离子含量要求氯离子≤50PPM,硫酸根离子≤300PPM，当离子含量符合要求时停止加去离子水。

色浆溶液经步骤S4脱盐处理后通常还需进行浓缩处理，具体可采用DK系列三层复合膜对经脱盐处理后的色浆溶液进行浓缩，优选浓缩后色浆的浓度为14.9～15.1％。另外，为了便于长时间保存，可向浓缩后的色浆中添加已内酰胺等增溶剂，增大染料的溶解度，防止染料长时间放置出现染料析出问题。

本发明还提供了一种染料色浆，该染料色浆由以上染料色浆的纯化方法纯化制得。通过以上染料色浆的纯化方法可有效去除染料色浆溶液中的有机杂质、钙镁离子和硫酸根离子等杂质，不会对喷头造成损伤，符合喷墨打印的要求。

因此，本发明还提供了一种喷墨墨水，该喷墨墨水的原料包括以上所述的染料色浆(由以上染料色浆的纯化方法纯化制得)。

具体地，该喷墨染料墨水可包括如下重量百分数的原料：20～40％以上染料色浆、10～45％溶剂、0.2～3％表面活性剂、0.1～0.2％杀菌剂、30～50％去离子水；优选还包括0.1-0.5％基材润湿流平剂。

其中，基材润湿流平剂可选自DELTA-SC 2580、DELTA-SC 2211、R690中的至少一种；表面活性剂可选自伽玛化学的GS-4013、GS-4100、GS-4035、GS-850、GS-4300中的至少一种；杀菌剂选自朗盛备防多CMK、MOPS、PREVENTOL BIT 20N杀菌剂中的至少一种。溶剂优选由高沸点溶剂、中沸点溶剂和低沸点溶剂按照质量比为(2～10)：(10～30)：(1～5)组成；其中，高沸点溶剂为沸点大于或等于250℃的溶剂，中沸点溶剂为沸点为大于120℃且小于250℃的溶剂，低沸点溶剂为沸点大于70℃且小于或等于120℃的溶剂。高沸点溶剂具体可选自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚丙二醇200、聚丙二醇400、三甘醇、三甘醇单丁醚、聚甘油醚EG-1中的至少一种；中沸点溶剂可选自二甘醇、乙二醇、1,2-己二醇、丙二醇、二甘醇单丁醚中的至少一种；低沸点溶剂可选自异丙醇、乙醇中的至少一种。

本发明的有益技术效果是：本发明提供一种染料色浆的纯化方法和染料色浆及染料墨水，通过该染料色浆的纯化方法可有效去除染料色浆溶液中的有机杂质、钙镁离子和硫酸根离子等杂质，不会对喷头造成损伤，符合喷墨打印的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种灰色混拼染料色浆的纯化制备方法，包括以下步骤：

S1、取酸性媒介橙RL原粉5公斤、酸性媒介藏青RRL原粉21公斤、酸性媒介蓝B原粉5公斤、酸性媒介棕RB原粉19公斤，与450公斤去离子水一同加入加热搅拌釜中，加热搅拌，温度达到50℃左右后搅拌1～2h充分溶解；而后继续加热搅拌，温度达到80～90℃时，加入重络酸钾，加热到96～99℃后，加入冰醋酸或酒石酸，进行媒介反应，配制混拼染料色浆初始溶液；经检测该混拼染料色浆初始溶液中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表1所示：

表1

另外，检测得混拼染料色浆初始溶液的表面张力为36，液面有油状物和漂浮物。

S2、将混拼染料色浆初始溶液的温度降至50℃，用氢氧化锂调节pH至7.5～8.5，当温度低于40℃时，加入白硅藻土5公斤，用于吸附染料中的有机杂质，以转速700r/min搅拌2h，放置3h后先用滤布粗过滤，将白硅藻土及被吸附的有机杂质过滤掉，再用1μm的PP滤芯进行二次过滤，取滤液；经检测，所得滤液中钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表2所示：

表2

另外，经检测，吸附过滤后所得滤液的的表面张力为55，且液面很干净。

S3、向滤液中加入滤液总重量0.5％的钙镁离子去除剂，搅拌1h后放置3h后用0.2μm的聚醚砜膜滤芯进行精过滤；所得溶液中钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表3所示：

表3

S4、将经步骤S3处理后所得的色浆溶液用中空纤维膜进行脱盐；在纯化的过程中要不断的补充去离子水，以保证膜的透过量和补充的去离子水量平衡；

S5、换上DK系列三层复合膜对经脱盐处理所得的色浆溶液进行浓缩，待色浆溶液的体积浓缩到300升左右，用分光光度计检测染料含量，将染料含量控制在14.9～15.1％之间，即达到要求，停止浓缩，得灰色混拼染料色浆。经检测，该灰色混拼染料色浆中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表4所示：

表4

另外，经检测，本实施例所得的灰色混拼染料色浆表面张力为51，可满足配制墨水的需求。

实施例2

一种染料色浆的纯化制备方法，包括以下步骤：

S1、取酸性媒介橙RL原粉5公斤、酸性媒介藏青RRL原粉21公斤、酸性媒介蓝B原粉5公斤、酸性媒介棕RB原粉19公斤，混合后加入去离子水450公斤充分溶解配制染料色浆初始溶液；经检测染料色浆初始溶液中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表5所示：

表5

另外，检测得染料色浆初始溶液的表面张力为32.6，液面有油状物和漂浮物。

S2、将染料色浆初始溶液的温度降至50℃，用氢氧化锂调节pH至8.5～9.5，当温度低于40℃时，加入白硅藻土5公斤，用于吸附染料中的有机杂质，以转速800r/min搅拌2h，放置2h后先用滤布粗过滤，将白硅藻土及被吸附的有机杂质过滤掉，再用1μm的PP滤芯进行二次过滤，取滤液；经检测，所得滤液中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表6所示：

表6

另外，经检测，吸附过滤后所得滤液的表面张力为58，液面很干净。

S3、向滤液中加入滤液总重量0.3％的钙镁离子去除剂，搅拌1h后放置2h后用0.2μm的聚醚砜膜滤芯进行精过滤；

S4、将经步骤S3处理后所得的滤液用中空纤维膜进行脱盐；在纯化的过程中要不断的补充去离子水，以保证膜的透过量和补充的去离子水量平衡；

S5、将经步骤S4处理后所得的色浆溶液用DK系列三层复合膜进行脱盐。在纯化的过程中要不断的补充去离子水，以保证膜的透过量和补充的去离子水量平衡。经检测，所得染料色浆中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表7所示：

表7

另外，经测试，本实施例所得染料色浆的表面张力为55，可满足配制墨水的需求。

对比例1

一种灰色混拼染料色浆的纯化制备方法，包括以下步骤：

S1、取酸性媒介橙RL原粉5公斤、酸性媒介藏青RRL原粉21公斤、酸性媒介蓝B原粉5公斤、酸性媒介棕RB原粉19公斤，与450公斤去离子水一同加入加热搅拌釜中，加热搅拌，温度达到50℃左右后搅拌1～2h充分溶解；而后继续加热搅拌，温度达到80～90℃时，加入重络酸钾，加热到96～99℃后，加入冰醋酸或酒石酸，进行媒介反应，配制混拼染料色浆初始溶液。

S2、将混拼染料色浆初始溶液的温度降至50℃，先用滤布粗过滤，再用1μm的PP滤芯进行二次过滤，取滤液；放置3h后用0.2μm的尼龙膜滤芯进行精过滤；经检测过滤所得的溶液中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表8所示：

表8

所得溶液的表面张力为38，液面存在油状物。

S3、将经步骤S2处理后所得的色浆溶液用中空纤维膜进行脱盐；在纯化的过程中要不断的补充去离子水，以保证膜的透过量和补充的去离子水量平衡；

S4、换上DK系列三层复合膜对经脱盐处理所得的色浆溶液进行浓缩，待色浆溶液的体积浓缩到300升左右，用分光光度计检测染料含量，将染料含量控制在14.9～15.1％之间，即达到要求，停止浓缩，得灰色混拼染料色浆。经检测，该灰色混拼染料色浆中的钙镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表9所示：

表9

浓缩所得色浆的表面张力为44，同时钙镁离子含量高，无法去除。

对比例2

S1、取酸性媒介橙RL原粉5公斤、酸性媒介藏青RRL原粉21公斤、酸性媒介蓝B原粉5公斤、酸性媒介棕RB原粉19公斤，与450公斤去离子水一同加入加热搅拌釜中，加热搅拌，温度达到50℃左右后搅拌1～2h充分溶解；而后继续加热搅拌，温度达到80～90℃时，加入重络酸钾，加热到96～99℃后，加入冰醋酸或酒石酸，进行媒介反应，配制混拼染料色浆初始溶液；经检测，该混拼染料色浆初始溶液中的钙镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表10所示：

表10

S2、向混拼染料色浆初始溶液中加入溶液总重量0.3％的钙镁离子去除剂，搅拌1h后放置2h后用0.2μm的聚醚砜膜滤芯进行精过滤；检测得过滤后所得溶液中的钙镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表11所示：

表11

S3、将经步骤S2处理后所得的滤液用中空纤维膜进行脱盐；在纯化的过程中要不断的补充去离子水，以保证膜的透过量和补充的去离子水量平衡；

S4、换上DK系列高脱盐率三层复合膜对经脱盐处理所得的色浆溶液进行浓缩，待色浆溶液的体积浓缩到300升左右，用分光光度计检测染料含量，将染料含量控制在14.9～15.1％之间，即达到要求，停止浓缩，得灰色混拼染料色浆。经检测，该灰色混拼染料色浆中的钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子的含量如下表12所示：

表12

本实施例所得染料色浆表面张力只有48，无法提升到50以上。

实施例5

一种灰色染料墨水，包括如下重量百分数的原料：8％聚乙二醇400、8％二甘醇、12％二甘醇单丁醚、3％异丙醇、1.3％GS-4100、0.2％DELTA-SC 2580、27％实施例1所制得灰色混拼染料色浆、0.2％MOPS，余量为去离子水；具体制备方法为：按如上重量配比配制原料，将各原料混合、搅拌均匀，静置一段时间，而后用0.45μm、0.22μm、0.1μm的滤膜逐级过滤，制得灰色染料墨水。采用佳能MG7780型号喷墨打印机将以上墨水组成物打印于市场上销售的相纸上，喷头不堵塞，打印流畅性好，打印所得图像色彩表现力好。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种染料色浆的纯化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取或配制染料色浆溶液；

S2、向所述染料色浆溶液中加入吸附剂，混匀，过滤取滤液；

S3、向所述滤液中加入钙镁离子去除剂，混匀，过滤；

S4、将步骤S3过滤所得的色浆溶液进行脱盐处理。

2.根据权利要求1所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，步骤S3中，所述钙镁去除剂包括草酸钠。

3.根据权利要求2所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，所述钙镁去除剂的添加量为所述滤液质量的0.2～0.5％。

4.根据权利要求1所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，步骤S2中，所述吸附剂包括白硅藻土、活性炭中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，步骤S1中，所述染料色浆溶液由染料原粉与溶剂充分混合配制而成。

6.根据权利要求5所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，所述染料原粉为酸性媒介染料原粉、直接染料原粉、活性染料原粉中的任一种。

7.根据权利要求5所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，步骤S2中，所述吸附剂的添加量为染料溶液总重量的0.1～0.5％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的染料色浆的纯化方法，其特征在于，还包括对经步骤S4脱盐处理后的色浆溶液进行浓缩。

9.一种染料色浆，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的染料色浆的纯化方法纯化制得。

10.一种染料墨水，其特征在于，所述染料墨水的原料包括权利要求9所述的染料色浆。