CN110284341A - 一种高性能数码印花用分散染料墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能数码印花用分散染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：分散染料10‑60份、有机溶剂10‑30份、高分子分散剂0.5‑15份、表面活性剂0.5‑15份、杀菌剂0.1‑0.5份、pH调节剂0.02‑0.5份、去离子水30‑70份；所述的高分子分散剂为阴离子聚合物；所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂。通过加入本发明的阴离子的加入可以稳定分散体系中分散染料的稳定性，同时将其与阴离子表面活性剂配伍使用还可以对染料起到助溶作用，进而增加染料的溶解度，可以达到提升墨水中的染料含量，且还可以控制墨水的表面张力，使之适应数码印花机的要求。

Description

一种高性能数码印花用分散染料墨水及其制备方法

技术领域

本发明属于数码喷墨印花领域，具体涉及一种高性能数码印花用分散染料墨水及其制备方法。

背景技术

分散染料品种繁多、色谱齐全、性能优良、应用广泛，已成为各类染料中发展最快的染料之一。分散染料主要用于涤纶及其纺织品的染色和印花，也可用于醋酸纤维和锦纶纤维纺织品的染色和印花；印染工艺既可采用直接印花，也可采用转移印花。

近年来，随着电子计算机技术的飞速发展。人们将纸张喷墨打印技术应用于纺织品印花、广告喷绘等行业。特别在纺织印染行业，数码喷墨印花工艺以其具有流程短、交货快、可小批量生产等突出优点引起业者的广泛关注。随着喷墨印花设备的不断改进，特别是喷墨印花机性能(幅宽、解像度、打印速度等)的不断提高和喷墨墨水价格的逐步下降，这项技术用于产业化生产的前途越来越光明。

喷墨打印墨水中使用的着色剂主要有染料和涂料两种。在染料类墨水中，有关活性染料、酸性染料、直接染料用于制备纺织品喷墨印花墨水的研究，国内外均有大量文献报道，而分散染料用于喷墨打印墨水的研究报道则相对较少。分散染料在纺织品喷墨印花方面应用还不及水溶性染料，主要是由于存在加工困难、成本高、易堵塞喷头、贮存稳定性差等问题。

本文在对经筛选的分散染料、分散剂和助溶剂进行精制、提纯的基础上，进行染料墨水的复配研究，分析了分散剂性能、加工和储存温度、pH值、颗粒细度、无机盐含量对分散染料墨水性能的影响，所得结果对制备储存稳定性优良、不堵喷头的喷墨印花用分散染料墨水具有较高的参考价值。

在喷墨印花中，染料墨水是影响印花产品质量的关键因素之一，一般由色素、水或有机溶剂、添加剂组成。染料墨水除了对色素纯度、不溶性固体颗粒粒径、墨水的粘度、表面张力、稳定性、pH和起泡性等有具体要求之外，还要求墨水喷射到织物上形成图案后，具有良好的耐水洗、耐摩擦等。在现有纺织品工业中使用墨水多为活性染料、酸性染料或分散染料墨水，其中分散染料墨水使用范围最大，应用也最为成熟。

分散染料用于喷墨墨水研究具有广泛的应用前景。尤其在户外广告印刷中有着无与伦比的优势，比如耐晒牢度好，能用水洗掉在布上二次喷绘，耐气候性好，也可用于印花等其他方面。

储存稳定性和不堵喷头的性能是分散染料喷墨墨水性能的关键指标，其影响因素主要为分散墨水的pH值、颗粒粒径以及无机盐含量等；墨水等的加工、贮存和打印过程中，都受pH影响，染料在打浆研磨时pH值控制在7-8左右较好，染料在储存时在8左右较好，在打印时也是控制在7-8较好。

颗粒直径对喷墨墨水的稳定性有很大影响。根据斯托克斯定律，在重力场中颗粒的沉降速度与颗粒直径的平方成正比。所以，颗粒越大，沉降速度越快，更容易使体系受到破坏。根据多次性能测定及喷墨打印的实际结果，认为颗粒直径主体应控制在进行：0.2微米以下。

大多数无机盐是电解质，在水中易电离，当无机的方法进行；盐浓度增加时，将有较多的与吸附层电性相反的电荷进入吸附层。当吸附层电荷被完全中和时，胶团中的zeta电位降至零，使胶团问的静电斥力变小，甚至完全消失，大大降低了分散体的抗凝聚能力，而使储存6个月，观察其沉淀程度及打印效果；整个分散体系的稳定性遭到破坏。

现有分散染料墨水主要由以微小颗粒存在的分散染料、水、表面活性剂和多元醇等物质组成，但目前分散染料墨水分散稳定性能差，在制备过程中难以兼顾分散染料的上述影响稳定性的所有指标，导致分散染料墨水的粒子颗粒大，pH值达不到要求，无机含量过高等，使用时易堵塞喷头等缺陷，并且分散染料墨水的储存稳定性不佳，制约了其在纺织印染领域的广泛应用。

因此，亟需提供一种分散高稳定性、使用时不易堵塞喷头的分散染料墨水具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种高性能数码印花用分散染料墨水，具有固色率高、染料含量高性能温度可长期存储等较好效果。

本发明所采用的技术方案是：

一种高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于，所述的分散墨水包括下述质量分数的组分：

分散染料10-60份、有机溶剂10-30份、高分子分散剂0.5-15份、表面活性剂0.5-15份、杀菌剂0.1-0.5份、pH调节剂0.02-0.5份、去离子水30-70份；所述的高分子分散剂为阴离子聚合物；所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂。

所述的阴离子聚合物为苯乙烯-马来酸酐-甲基丙烯磺酸钠共聚物，其制备方法包括如下步骤：

1)将5-10份苯乙烯、2-10份马来酸酐、10-20份甲基丙烯磺酸钠和50-80份环己烷加入到反应釜中，充分搅匀，控制温度在20-35℃，温度稳定后，开始滴加引发剂的环己烷溶液，引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮等，引发剂的质量浓度为1-2％；

2)滴加结束后，加入20-40份液碱，充分搅拌反应1-2小时，反应完全后过滤，去离子水和无水乙醇反复清洗后，放入真空干燥箱中，于60-80℃下真空干燥3-5小时后，即得阴离子聚合物分散剂。

所述苯乙烯-马来酸酐-甲基丙烯磺酸钠共聚物是阴离子型水溶性聚合物，其疏水侧链由苯乙烯提供，通过范德华力和强的平面π-π键稳定地锚接在颜料粒子表面上.其亲水侧链由马来酸酐构成，马来酸酐水解后以铵盐形式存在，并使羧酸阴离子伸展在水中，提供静电斥力，提高颜料粒子分散的稳定性；在水中容易发生离解，产生阴离子吸附基团R—COO-，通过静电作用和分子间力的作用吸附在颜料表面，使颜料表面电荷变得更负，从而引起ζ电位的变化。苯乙烯-马来酸酐-甲基丙烯磺酸钠的离解为多级离解，在酸性介质中，—COOH的离解被氢离子所抑制，只有少量离解，对ζ电位影响不大.在碱性介质中，—COOH大量离解使大分子链上带有大量的负电荷，增加了颗粒表面的负电荷，从而使电位下降.此外，由于酸性条件下—COOH离解很少，使得高分子链节间—COO-的性排斥作用很小，长链呈卷曲状。而在碱性条件下，电离出的大量—COO-基团因带相同的电荷而互相排斥，从而使得长链舒展开来，平坦地覆盖于颗粒表面。通过上述作用，克服了部分阳离子聚合物在碱性条件下，分散效果不佳的缺陷。

优选地，述的分散染料包含但不限于：C.I.分散染料蓝35、C.I.分散染料蓝56、C.I.分散染料红146、C.I.分散染料黄71、C.I.分散染料红65、C.I.分散染料蓝91、C.I.分散染料红152、C.I.分散染料红177、C.I.分散染料黄114、C.I.分散染料黄134、C.I.分散染料蓝87、C.I.分散染料蓝115。

优选地，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸铵、脂肪醇硫酯盐FAS、仲烷基硫酸梯波尔(Teep01)。

优选地，所述有机溶剂为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丙三醇中一种或多种。

优选地，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。

优选地，pH调节剂为三乙醇胺或二甲基乙醇胺等。

本发明还提供一种所述高性能数码印花用分散染料墨水的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配方，将制备的阴离子聚合物和分散染料加入到有机溶剂中，充分搅拌混合，得到溶液A；

(2)将溶液A移入高速乳化分散机进行分散研磨，结束后将混合物放入高速离心机中，高转速分离得到离心滤饼，并用去离子水和无水甲醇冲洗反复清洗后，放入真空干燥箱中，于60-80℃下真空干燥3-5小时后，得固体A；所述高速分散机的转速为2000～3000r/min；所述的离心机的转速为4000-5000转；

(3)按配方将按照固体A、有机溶剂、高分子分散剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂、去离子水充分混合，过滤后即得到阴离子型分散墨水。

本发明的有益技术效果是：

1、通过加入本发明的阴离子的加入可以稳定分散体系中分散染料的稳定性，同时将其与阴离子表面活性剂配伍使用还可以对染料起到助溶作用，进而增加染料的溶解度，可以达到提升墨水中的染料含量，且还可以控制墨水的表面张力，使之适应数码印花机的要求。

2、本发明染料墨水的独特配方，各组分协同作用使得产品墨水浓度更高，且配置好的染料墨水存储稳定性好，保湿性优良。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例1】

S1、阴离子聚合物分散剂的制备

1)将50g苯乙烯、20g马来酸酐、150g份甲基丙烯磺酸钠和600g环己烷加入到反应釜中，充分搅匀，控制温度在20℃，温度稳定后，开始滴加5g质量浓度为1％过硫酸铵的环己烷溶液，滴加结束后，加入300g份液碱，充分搅拌反应1小时，反应完全后过滤，去离子水和无水乙醇反复清洗后，放入真空干燥箱中，于70℃下真空干燥4小时后，即得阴离子聚合物分散剂。

S2、分散染料墨水

配方：C.I.分散染料蓝35 30份、乙二醇10份、步骤S1制备的高分子分散剂5份、十二烷基硫酸铵10份、异噻唑啉酮0.1份、三乙醇胺0.3份、去离子水40份；

(1)按配方，将步骤S1制备的阴离子聚合物和分散染料加入到有机溶剂中，充分搅拌混合，得到溶液A；

(2)将溶液A移入高速乳化分散机进行分散研磨，结束后将混合物放入高速离心机中，高转速分离得到离心滤饼，并用去离子水和无水甲醇冲洗反复清洗后，放入真空干燥箱中，于60℃下真空干燥4小时后，得固体A；所述高速分散机的转速为2000r/min；所述的离心机的转速为4000转；

(3)按配方将按照固体A、有机溶剂、高分子分散剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂、去离子水充分混合，过滤后即得到阴离子型分散墨水。

【实施例2】

S1、阴离子聚合物分散剂的制备

1)将60g苯乙烯、50g马来酸酐、100份甲基20-35℃，温度稳定后，开始滴加4g质量浓度为1.5％过硫酸钾的环己烷溶液，滴加结束后，加入200g液碱，充分搅拌反应1.5小时，反应完全后过滤，去离子水和无水乙醇反复清洗后，放入真空干燥箱中，于70℃下真空干燥4小时后，即得阴离子聚合物分散剂。

S2、分散染料墨水

配方：C.I.分散染料黄114 30份、二乙二醇20份、步骤S1制备的高分子分散剂5份、脂肪醇硫酯盐FAS 15份、异噻唑啉酮0.3份、三乙醇胺0.3份、去离子水50份；

(1)按配方，将步骤S1制备的阴离子聚合物和分散染料加入到有机溶剂中，充分搅拌混合，得到溶液A；

(2)将溶液A移入高速乳化分散机进行分散研磨，结束后将混合物放入高速离心机中，高转速分离得到离心滤饼，并用去离子水和无水甲醇冲洗反复清洗后，放入真空干燥箱中，于70℃下真空干燥4小时后，得固体A；所述高速分散机的转速为3000r/min；所述的离心机的转速为5000转；

(3)按配方将按照固体A、有机溶剂、高分子分散剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂、去离子水充分混合，过滤后即得到阴离子型分散墨水。

【实施例3】

S1、阴离子聚合物分散剂的制备

1)将100g苯乙烯、50g份马来酸酐、150g甲基丙烯磺酸钠和600g环己烷加入到反应釜中，充分搅匀，控制温度在25℃，温度稳定后，开始滴加5g质量浓度为1％过氧化苯甲酰的环己烷溶液，滴加结束后，加入300g份液碱，充分搅拌反应1小时，反应完全后过滤，去离子水和无水乙醇反复清洗后，放入真空干燥箱中，于70℃下真空干燥4小时后，即得阴离子聚合物分散剂。

S2、分散染料墨水

配方：C.I.分散染料蓝115 30份、丙三醇30份、步骤S1制备的高分子分散剂10份、仲烷基硫酸梯波尔(Teep01)6份、异噻唑啉酮0.3份、二甲基乙醇胺0.3、去离子水40份；

(1)按配方，将步骤S1制备的阴离子聚合物和分散染料加入到有机溶剂中，充分搅拌混合，得到溶液A；

(2)将溶液A移入高速乳化分散机进行分散研磨，结束后将混合物放入高速离心机中，高转速分离得到离心滤饼，并用去离子水和无水甲醇冲洗反复清洗后，放入真空干燥箱中，于60℃下真空干燥5小时后，得固体A；所述高速分散机的转速为3000r/min；所述的离心机的转速为5000转；

(3)按配方将按照固体A、有机溶剂、高分子分散剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂、去离子水充分混合，过滤后即得到阴离子型分散墨水。

【实施例4】

S1、阴离子聚合物分散剂的制备

1)将700g苯乙烯、100g马来酸酐、200g份甲基丙烯磺酸钠和500g份环己烷加入到反应釜中，充分搅匀，控制温度在35℃，温度稳定后，开始滴加5g质量浓度为2％的过氧化甲乙酮的环己烷溶液，滴加结束后，加入300g液碱，充分搅拌反应2小时，反应完全后过滤，去离子水和无水乙醇反复清洗后，放入真空干燥箱中，于70℃下真空干燥4小时后，即得阴离子聚合物分散剂。

S2、分散染料墨水

配方：C.I.分散染料红65 40份、二乙二醇30份、步骤S1制备的高分子分散剂15份、仲烷基硫酸梯波尔(Teep01)15份、异噻唑啉酮0.3份、三乙醇胺0.5份、去离子水70份；

(1)按配方，将步骤S1制备的阴离子聚合物和分散染料加入到有机溶剂中，充分搅拌混合，得到溶液A；

(2)将溶液A移入高速乳化分散机进行分散研磨，结束后将混合物放入高速离心机中，高转速分离得到离心滤饼，并用去离子水和无水甲醇冲洗反复清洗后，放入真空干燥箱中，于70℃下真空干燥4小时后，得固体A；所述高速分散机的转速为3000r/min；所述的离心机的转速为5000转；

(3)按配方将按照固体A、有机溶剂、高分子分散剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂、去离子水充分混合，过滤后即得到阴离子型分散墨水。

【实施例5】

对实施例1-4的分散染料墨水性能制备进行测试：

1、20℃下测定实施例1-4的墨水的产品评价结果列与表1：

表1

其中通过纳米粒度分布仪测定墨水粒径和粒径分散指数，用Zeta电位分析仪测定Zeta电位，利用白金板法进行测试。

2、配制好的墨水密封放在紫外老化箱中，在辐照强度1w/m2、辐照温度60℃下处理8h；再于50℃小冷凝4h。此过程循环50d处理完毕，测定墨水在常温静置后的性能，结果如表2所示：

表2

对比表1和表2的数据可知，通过加入本发明的阴离子的加入可以稳定分散体系中分散染料的稳定性，且配置好的染料墨水存储稳定性非常好。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种高性能数码印花用分散染料墨水，其他正在，所述的分散墨水包括下述质量分数的组分：

分散染料10-60份、有机溶剂10-30份、高分子分散剂0.5-15份、表面活性剂0.5-15份、杀菌剂0.1-0.5份、pH调节剂0.02-0.5份、去离子水30-70份；所述的高分子分散剂为阴离子聚合物；所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂。

2.权利要求1所述的高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于，所述的阴离子聚合物为苯乙烯-马来酸酐-甲基丙烯磺酸钠共聚物，其制备方法包括如下步骤：

1)将5-10份苯乙烯、2-10份马来酸酐、10-20份甲基丙烯磺酸钠和50-80份环己烷加入到反应釜中，充分搅匀，控制温度在20-35℃，温度稳定后，开始滴加引发剂的环己烷溶液，引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮等，引发剂的质量浓度为1-2％；

2)滴加结束后，加入20-40份液碱，充分搅拌反应1-2小时，反应完全后过滤，去离子水和无水乙醇反复清洗后，放入真空干燥箱中，于60-80℃下真空干燥3-5小时后，即得阴离子聚合物分散剂。

3.根据权利要求1所述的高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于，述的分散染料包含但不限于：C.I.分散染料蓝35、C.I.分散染料蓝56、C.I.分散染料红146、C.I.分散染料黄71、C.I.分散染料红65、C.I.分散染料蓝91、C.I.分散染料红152、C.I.分散染料红177、C.I.分散染料黄114、C.I.分散染料黄134、C.I.分散染料蓝87、C.I.分散染料蓝115。

4.根据权利要求1所述的高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸铵、脂肪醇硫酯盐FAS、仲烷基硫酸梯波尔(Teep01)。

5.根据权利要求1所述的高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于，所述有机溶剂为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丙三醇中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。

7.根据权利要求1所述的高性能数码印花用分散染料墨水，其特征在于：pH调节剂为三乙醇胺或二甲基乙醇胺等。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的高性能数码印花用分散染料墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按配方，将制备的阴离子聚合物和分散染料加入到有机溶剂中，充分搅拌混合，得到溶液A；

(2)将溶液A移入高速乳化分散机进行分散研磨，结束后将混合物放入高速离心机中，高转速分离得到离心滤饼，并用去离子水和无水甲醇冲洗反复清洗后，放入真空干燥箱中，于60-80℃下真空干燥3-5小时后，得固体A；所述高速分散机的转速为2000～3000r/min；所述的离心机的转速为4000-5000转；

(3)按配方将按照固体A、有机溶剂、高分子分散剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂、去离子水充分混合，过滤后即得到阴离子型分散墨水。