CN109942859A - 一种薄膜打印涂层的制备方法 - Google Patents
一种薄膜打印涂层的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种薄膜打印涂层的制备方法,属于打印涂层技术领域。本发明用液相沉积法在纳米二氧化钛表面包覆一层纳米二氧化硅,有效提高颜料的耐候性,充分发挥其优良的光学性能,将包覆二氧化硅的二氧化钛进行煅烧处理,制备一种介孔填料作为薄膜打印涂层的颜料,二氧化硅可以吸附溶剂和染料,然而沉积碳酸钙只能吸附染料使其沉积在颜料层,溶剂/稀释剂会渗透到更深的涂层或是底纸,沉积碳酸钙对于染料成分具有较高的吸附性和亲和性,涂层中使用的粘合剂丙烯酸酯乳液可以提供点位使染料固定;将介孔填料应用在吸墨层内,粒子本体和粒子间都存在间隙,总的孔隙性大大增加,吸墨能力应该相应增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜打印涂层的制备方法,属于打印涂层技术领域。
背景技术
PET膜打印材料是目前应用领域最广泛的一类薄膜打印材料,其中用于激光打印和水性墨水喷墨打印是两种最主要的用途。
PET膜激光打印胶片是指以PET膜为基材涂覆一层吸墨涂层从而成为一种可用于激光打印的打印胶片。由于PET薄膜机械强度好、透明度高、电学性能优良、耐热温度高以及低廉的价格,因而该薄膜越来越多的应用于医用胶片、开关薄膜、各类保护膜以及标签等领域。PET膜在市场应用中,通常都需要在其表面涂布相应涂层才能达到理想使用效果。
喷墨打印要获得高质量图像或者对承印材料具有特殊要求时,如用于大幅广告海报、效果图、高质量彩色硬拷贝制作等,则需要涂布一层特殊的吸墨涂层来满足喷墨打印各项特殊要求。高质量的彩色喷墨打印介质要满足以下几个要求:要求打印介质能以最适宜的速度准确的吸收墨滴。吸墨速度过快,容易出现透印的现象,吸墨速度过慢,则墨水易在表面扩散出现洇色现象;要求打印出来的图文清晰度高,能形成高分辨率图像,墨点圆度高,线条清晰度好,不出现扩散、拖尾等现象。色彩还原性好,色彩定位准确,能准确的还原真实色彩,且色彩牢度强,在一定时间内不会出现退色,脱落等现象;打印介质的平整性好,易于输送,耐摩擦不掉粉;最后还要根据承印材料的用途的不同而有一些特殊的要求,比如光泽度,白度等。
相比于喷墨打印纸张吸墨层,PET薄膜喷墨打印涂层在涂料性能方面,主要存在三个方面的问题与缺陷:一是吸墨涂层的附着力问题,因为一般的吸墨涂层对PET膜基材附着力差,容易脱落;二是吸墨涂层的耐水性能方面的问题,因为目前使用的大多数粘合剂的耐水性能并不高,造成目前制得的大多数PET喷墨打印涂层的耐水性差,影像保存性不够理想,打印依旧无法满足喷墨打印胶片的某些实用要求;三是打印涂层的图像清晰度问题。目前喷墨打印胶片大多数都因为吸墨性能不够好而引起的以下几种弊端:打印时墨水干燥速度慢、墨水容易扩散,墨点边缘粗糙、圆度差,影像粗糙,无层次感,影像密度低,均匀性差,清晰度差等缺点,对于PET彩喷胶片的研发,在影像质量、影像保存性、生产成本等几个方面仍需要继续发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对现有打印技术图文附着力差,打印清晰度不够的问题,提供了一种薄膜打印涂层的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)取正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸,将纳米二氧化钛和去离子水混合,超声分散10~15min,即得悬浮液,在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理,即得反应液,调节反应液的pH值,即得分散液,在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理,即得混合液,将混合液静置陈化2~3h后,在离心转速为5000~6000r/min下离心分离3~5min,即得沉淀,将沉淀进行洗涤干燥处理,即得填料;
(2)将填料置于马弗炉中,煅烧处理,冷却至室温,即得改性填料;
(3)取丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙,将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理,即得涂料,将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理,即得薄膜打印涂层。
步骤(1)所述的正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取10~15份正硅酸乙酯、20~40份纳米二氧化钛、100~120份去离子水、1~3份六偏磷酸钠、1~5份质量分数为2%硫酸。
步骤(1)所述的在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理步骤为:在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声分散5~10min,在转速为100~150r/min下磁力搅拌30~40min。
步骤(1)所述的调节反应液的pH值的步骤为:用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应液的pH值为9~10。
步骤(1)所述的在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理步骤为:在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,在温度为90~100℃,转速为500~700r/min下搅拌1~2h。
步骤(1)所述的将沉淀进行洗涤干燥处理步骤为:用无水乙醇超声洗涤沉淀2~3次,并置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重。
步骤(2)所述的将填料置于马弗炉中,煅烧处理步骤为:将填料置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至200~220℃下保温1~2h,以1℃/min的升温速率继续升温至400~450℃下保温1~2h,继续升温至500~600℃下保温5~7h。
步骤(3)所述的丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙之间的比例为:按重量份数计,分别称取20~40份丙烯酸酯乳液、10~20份改性填料、1~10份高岭土、1~5份碳酸钙。
步骤(3)所述的将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理步骤为:将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,在转速为800~900r/min下高速搅拌20~30min。
步骤(3)所述的将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理步骤为:将涂料均匀涂覆在PET膜表面,并置于温度为80~100℃的烘箱中干燥至恒重,涂层厚度控制在4~6μm。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明用液相沉积法在纳米二氧化钛表面包覆一层纳米二氧化硅,通过无机薄膜包覆,封闭二氧化钛颗粒的光催化作用,并提高二氧化钛颗粒在有机溶剂中的分散性,从而有效提高颜料的耐候性,充分发挥其优良的光学性能,将包覆二氧化硅的二氧化钛进行煅烧处理,制备一种介孔填料作为薄膜打印涂层的颜料,二氧化硅涂层具有很高的孔体积,可以捕获整个油墨,而且其具有非常大的比表面积,因此当溶剂挥发后染料被吸附在表面,二氧化硅可以吸附溶剂和染料,然而沉积碳酸钙只能吸附染料使其沉积在颜料层,溶剂/稀释剂会渗透到更深的涂层或是底纸,沉积碳酸钙对于染料成分具有较高的吸附性和亲和性,沉积碳酸钙的加入增加了亮度,这是因为粒子的聚集排列,可以通过氢键与二氧化硅和碳酸钙结合,使得制备的薄膜打印涂层的图文附着力得到提高;
(2)本发明制备的薄膜打印涂层中使用的粘合剂丙烯酸酯乳液可以提供点位使染料固定;介孔填料具有比表面积大、孔容孔径大、介孔孔径可调以及热力学稳定等特点,将介孔填料应用在吸墨层内,粒子本体和粒子间都存在间隙,总的孔隙性大大增加,吸墨能力应该相应增强;二氧化硅具有较高的内部空隙率,可以提供大量体积吸收液体,具有较高的比表面积,有利于墨水吸附,可以实现快速固墨和干燥;
(3)本发明以丙烯酸乳液作为薄膜打印涂层的粘合剂,水性丙烯酸乳液涂层具有良好的图文附着力和较好耐温性,二氧化钛有助于提高涂层耐温性和改善图像质量;高岭土不仅具有良好的可塑性、干燥性和粘合性,还具有优良的电绝缘性和耐火度,高岭土的加入能有效调节涂层浆的粘度,也有利于提高产品的白度、改善印刷性能和耐摩擦性能,并且使得制备的薄膜打印涂层图文附着力得到提高;丙烯酸酯乳液是由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯类单体或其它乙烯基单体共聚而成,聚丙烯酸酯具有粘着力强、涂膜平整、保光及成膜能力强、涂膜光亮丰满等特点;将丙烯酸乳液和制备的介孔填料混合使用,制备的薄膜打印涂层可以使纸张具有较高的比表面积和特殊的孔结构,从而避免油墨的侧向渗漏,降低打印过程中透印现象的出现。
具体实施方式
按重量份数计,分别称取10~15份正硅酸乙酯、20~40份纳米二氧化钛、100~120份去离子水、1~3份六偏磷酸钠、1~5份质量分数为2%硫酸,将纳米二氧化钛和去离子水混合,超声分散10~15min,即得悬浮液,在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声分散5~10min,在转速为100~150r/min下磁力搅拌30~40min,即得反应液,用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应液的pH值为9~10,即得分散液,在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,在温度为90~100℃,转速为500~700r/min下搅拌1~2h,即得混合液,将混合液静置陈化2~3h后,在离心转速为5000~6000r/min下离心分离3~5min,即得沉淀,用无水乙醇超声洗涤沉淀2~3次,并置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重,即得填料,将填料置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至200~220℃下保温1~2h,以1℃/min的升温速率继续升温至400~450℃下保温1~2h,继续升温至500~600℃下保温5~7h,冷却至室温,即得改性填料;按重量份数计,分别称取20~40份丙烯酸酯乳液、10~20份改性填料、1~10份高岭土、1~5份碳酸钙,将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,在转速为800~900r/min下高速搅拌20~30min,即得涂料,将涂料均匀涂覆在PET膜表面,并置于温度为80~100℃的烘箱中干燥至恒重,涂层厚度控制在4~6μm,即得薄膜打印涂层。
实例1
取正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸,将纳米二氧化钛和去离子水混合,超声分散10min,即得悬浮液,在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理,即得反应液,调节反应液的pH值,即得分散液,在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理,即得混合液,将混合液静置陈化2h后,在离心转速为5000r/min下离心分离3min,即得沉淀,将沉淀进行洗涤干燥处理,即得填料;将填料置于马弗炉中,煅烧处理,冷却至室温,即得改性填料;取丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙,将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理,即得涂料,将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理,即得薄膜打印涂层。正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取10份正硅酸乙酯、20份纳米二氧化钛、100份去离子水、1份六偏磷酸钠、1份质量分数为2%硫酸。在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理步骤为:在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声分散5min,在转速为100r/min下磁力搅拌30min。调节反应液的pH值的步骤为:用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应液的pH值为9。在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理步骤为:在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,在温度为90℃,转速为500r/min下搅拌1h。将沉淀进行洗涤干燥处理步骤为:用无水乙醇超声洗涤沉淀2次,并置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重。将填料置于马弗炉中,煅烧处理步骤为:将填料置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至200℃下保温1h,以1℃/min的升温速率继续升温至400℃下保温1h,继续升温至500℃下保温5h。丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙之间的比例为:按重量份数计,分别称取20份丙烯酸酯乳液、10份改性填料、1份高岭土、1份碳酸钙。将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理步骤为:将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,在转速为800r/min下高速搅拌20min。将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理步骤为:将涂料均匀涂覆在PET膜表面,并置于温度为80℃的烘箱中干燥至恒重,涂层厚度控制在4μm。
实例2
取正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸,将纳米二氧化钛和去离子水混合,超声分散12min,即得悬浮液,在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理,即得反应液,调节反应液的pH值,即得分散液,在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理,即得混合液,将混合液静置陈化2h后,在离心转速为5500r/min下离心分离4min,即得沉淀,将沉淀进行洗涤干燥处理,即得填料;将填料置于马弗炉中,煅烧处理,冷却至室温,即得改性填料;取丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙,将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理,即得涂料,将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理,即得薄膜打印涂层。正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取12份正硅酸乙酯、30份纳米二氧化钛、110份去离子水、2份六偏磷酸钠、3份质量分数为2%硫酸。在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理步骤为:在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声分散8min,在转速为125r/min下磁力搅拌35min。调节反应液的pH值的步骤为:用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应液的pH值为9。在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理步骤为:在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,在温度为95℃,转速为600r/min下搅拌1h。将沉淀进行洗涤干燥处理步骤为:用无水乙醇超声洗涤沉淀2次,并置于温度为105℃的烘箱中干燥至恒重。将填料置于马弗炉中,煅烧处理步骤为:将填料置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至210℃下保温1h,以1℃/min的升温速率继续升温至425℃下保温1h,继续升温至550℃下保温6h。丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙之间的比例为:按重量份数计,分别称取30份丙烯酸酯乳液、15份改性填料、5份高岭土、3份碳酸钙。将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理步骤为:将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,在转速为850r/min下高速搅拌25min。将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理步骤为:将涂料均匀涂覆在PET膜表面,并置于温度为90℃的烘箱中干燥至恒重,涂层厚度控制在5μm。
实例3
取正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸,将纳米二氧化钛和去离子水混合,超声分散15min,即得悬浮液,在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理,即得反应液,调节反应液的pH值,即得分散液,在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理,即得混合液,将混合液静置陈化3h后,在离心转速为6000r/min下离心分离5min,即得沉淀,将沉淀进行洗涤干燥处理,即得填料;将填料置于马弗炉中,煅烧处理,冷却至室温,即得改性填料;取丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙,将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理,即得涂料,将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理,即得薄膜打印涂层。正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取15份正硅酸乙酯、40份纳米二氧化钛、120份去离子水、3份六偏磷酸钠、5份质量分数为2%硫酸。在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理步骤为:在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声分散10min,在转速为150r/min下磁力搅拌40min。调节反应液的pH值的步骤为:用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应液的pH值为10。在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理步骤为:在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,在温度为100℃,转速为700r/min下搅拌2h。将沉淀进行洗涤干燥处理步骤为:用无水乙醇超声洗涤沉淀3次,并置于温度为110℃的烘箱中干燥至恒重。将填料置于马弗炉中,煅烧处理步骤为:将填料置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至220℃下保温2h,以1℃/min的升温速率继续升温至450℃下保温2h,继续升温至600℃下保温7h。丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙之间的比例为:按重量份数计,分别称取40份丙烯酸酯乳液、20份改性填料、10份高岭土、5份碳酸钙。将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理步骤为:将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,在转速为900r/min下高速搅拌30min。将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理步骤为:将涂料均匀涂覆在PET膜表面,并置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重,涂层厚度控制在6μm。
对照例:东莞某公司生产的薄膜打印涂层。
将实例及对照例制备得到的薄膜打印涂层进行检测,具体检测如下:
附着力:按GB/T9286-1998标准进行测试,经划格刀划格后,用3M胶带粘贴后再进行拉扯,用肉眼观测未被拉扯的涂膜面积,用百分数来表示。
耐温性:通过观察涂层经过激光打印以后有无斑点来评测。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对照例 |
附着力/% | 100 | 100 | 99 | 80 |
耐温性 | 无斑点 | 无斑点 | 少量斑点 | 较多斑点 |
表观状况 | 好 | 好 | 较好 | 较差 |
由表1可知,本发明制备的薄膜打印涂层具有良好的附着力和打印清晰度。
Claims (10)
1.一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)取正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸,将纳米二氧化钛和去离子水混合,超声分散10~15min,即得悬浮液,在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理,即得反应液,调节反应液的pH值,即得分散液,在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理,即得混合液,将混合液静置陈化2~3h后,在离心转速为5000~6000r/min下离心分离3~5min,即得沉淀,将沉淀进行洗涤干燥处理,即得填料;
(2)将填料置于马弗炉中,煅烧处理,冷却至室温,即得改性填料;
(3)取丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙,将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理,即得涂料,将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理,即得薄膜打印涂层。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的正硅酸乙酯、纳米二氧化钛、去离子水、六偏磷酸钠、质量分数为2%硫酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取10~15份正硅酸乙酯、20~40份纳米二氧化钛、100~120份去离子水、1~3份六偏磷酸钠、1~5份质量分数为2%硫酸。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声并磁力搅拌处理步骤为:在悬浮液中加入六偏磷酸钠,超声分散5~10min,在转速为100~150r/min下磁力搅拌30~40min。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的调节反应液的pH值的步骤为:用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应液的pH值为9~10。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,保温搅拌处理步骤为:在分散液中同时匀速加入正硅酸乙酯和质量分数为2%硫酸,在温度为90~100℃,转速为500~700r/min下搅拌1~2h。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的将沉淀进行洗涤干燥处理步骤为:用无水乙醇超声洗涤沉淀2~3次,并置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重。
7.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的将填料置于马弗炉中,煅烧处理步骤为:将填料置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至200~220℃下保温1~2h,以1℃/min的升温速率继续升温至400~450℃下保温1~2h,继续升温至500~600℃下保温5~7h。
8.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土、碳酸钙之间的比例为:按重量份数计,分别称取20~40份丙烯酸酯乳液、10~20份改性填料、1~10份高岭土、1~5份碳酸钙。
9.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,进行高速搅拌处理步骤为:将丙烯酸酯乳液、改性填料、高岭土和碳酸钙混合,在转速为800~900r/min下高速搅拌20~30min。
10.根据权利要求1所述的一种薄膜打印涂层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的将涂料均匀涂覆在PET膜表面,干燥处理步骤为:将涂料均匀涂覆在PET膜表面,并置于温度为80~100℃的烘箱中干燥至恒重,涂层厚度控制在4~6μm。
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- 2019-03-01 CN CN201910154072.4A patent/CN109942859A/zh not_active Withdrawn
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