CN110878480A - 一种用于数码印花的活性墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于数码印花的活性墨水及其制备方法。所述活性墨水由以下组分制成,各组分的含量以重量百分比计:活性染料10%~30%,粘度调节剂10~30%,表面张力调节剂0.2%~2%,杀菌剂0.2%~0.5%,助溶剂5%~10%,渗透剂0.5~4%,稳定剂,余量为去离子水;所述的稳定剂选自下列组合之一:①三乙胺0.5~3%+三羟甲基丙烷烯酸酯0.6~1.0%+EDTA二钠1.4~1.8%,②三乙胺0.5~3%+三甘醇丁酯0.6~1.2%+EDTA二钠1.4~1.8%,③三乙胺0.5~3%+三甘醇丁酯0.4~0.8%+N‑2羟乙基哌嗪0.4~0.8%+EDTA二钠0.6~1.0%。本发明墨水使用的稳定剂在提高墨水稳定性的同时,避免了传统磷酸盐容易造成环境污染的问题。本发明提供的墨水的制备方法能显著降低墨水中的杂质含量,并且经济、环保;制得的活性墨水适用于single‑pass打印。

Description

一种用于数码印花的活性墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于数码印花的活性墨水及其制备方法。
背景技术
传统印花工艺对水的需要量很大,产生的废液、废水、废浆对环境产生了 很大的污染,给人们带来很多困扰。而与传统的印花工艺不同,数码印花是不 需要复杂的制版部分,在整个喷印过程中,不需要用到水,不需要工作人员去 调制色浆,机器设置好后,墨盒安装好后,启动打印模式,机器就会按照需要 分配使用染料,直接将墨水喷射在织物上面。同时在喷印的过程中,避免了在 调浆的过程中印花机在洗的过程中产生的染料,所以没有染液色浆排放,不会 出现污染物,比起传统的印花方式来说,数码印花更加的环保。数码印花用的 染料配制作为数码印花的关键因素,存在巨大的市场利润。我国用于纺织数码 喷墨印花的墨水经历了从国外高价进口到国内生产供应的过程,早期国外进口 价格达500~1000元/公斤,近几年我国通过掌握墨水配方技术、实现墨水国产化, 国产墨水价格大幅降低,如活性染料墨水降至200~300元/公斤,但在墨水的稳 定性、色牢度、水洗牢度及水解度均存在突破点。同时,由于活性染料的活性 基容易水解造成纺织品色牢度的降低,又会导致数码喷墨印花机的喷头堵塞。 因此,选用合适的稳定剂至关重要。专利200410025304.x报道了以磷酸盐缓冲 溶液作为液体染料的pH控制剂,但由于磷酸盐容易造成环境污染,因此需要开 发新型的兼具环境效益和经济效益的稳定剂。
此外,Single-Pass数码印花是目前数码印刷的引领者,印花速度能高达到 35-100米/分钟(2000-6000米/小时),不但能满足中低速数码印花升级扩大产能需 求,更能满足传统印染企业节能减排,产业升级需求。与传统的数码印花相比, Single-Pass数码印花对于活性染料墨水浓度、打印质量、存储稳定性、打印颜色 等有了更高的要求,同时要满足高速度打印不飞墨、流畅性好不断线、墨水在 喷头中长时间放置不堵头。
在染料领域中,传统工艺通过盐析法来分离沉淀染料,再通过压力驱动过 滤器分离染料和盐等其他小分子物质杂质,但是过滤得到的染料中仍然会含有 盐,降低了染料的纯度,而且对染料的溶解性、染色性等性能产生严重的影响。 这也直接导致用传统工艺生产的活性染料制备的活性染料墨水无法满足 Single-Pass数码印花机对于墨水品质的要求。而且传统的染料脱盐方法会产生大 量既含有染料又含有盐的工业废水,难以处理。
因此在制备中如何经济、环保、有效地脱盐、提高墨水性能,使之符合 Single-Pass用数码印花活性染料墨水的使用要求,是当前有待解决的一大难题。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种用于数码印花的活性墨水,其中使用的稳定 剂在提高墨水稳定性的同时,避免了传统磷酸盐容易造成环境污染的问题,具 有显著的环境效益和经济效益。
本发明的第二个目的是提供一种用于数码印花的活性墨水的制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一方面,本发明提供了一种用于数码印花的活性墨水,其由以下组分制成, 各组分的含量以重量百分比计:
活性染料10%~30%,粘度调节剂10~30%,表面张力调节剂0.2%~2%, 杀菌剂0.2%~0.5%,助溶剂5%~10%,渗透剂0.5~4%,稳定剂,余量为去离 子水;
所述的活性染料选自下列之一:活性黑5,C.I.活性黑39,活性亮红X-BB, 活性艳橙X-2R,活性艳橙K-7G,C.I.活性蓝49;
所述的稳定剂选自下列组合之一:
①三乙胺0.5~3%+三羟甲基丙烷烯酸酯0.6~1.0%+EDTA二钠1.4~ 1.8%,
②三乙胺0.5~3%+三甘醇丁酯0.6~1.2%+EDTA二钠1.4~1.8%,
③三乙胺0.5~3%+三甘醇丁酯0.4~0.8%+N-2羟乙基哌嗪0.4~ 0.8%+EDTA二钠0.6~1.0%。
作为优选,所述的粘度调节剂选自三乙二醇或1,2丙二醇。
作为优选,所述的表面张力调节剂为烷氧基化醇。
作为优选,所述的杀菌剂为噻唑类杀菌剂。
作为优选,所述的助溶剂为尿素或己内酰胺。
作为优选,所述的渗透剂为NP-10。
作为优选,所述的去离子水电导率小于20μS/cm。
作为优选,所述活性染料的含量为10%~20%。
作为优选,所述的粘度调节剂的含量为10~15%。
作为优选,所述的表面张力调节剂的含量为0.5~1%。
作为优选,所述的三乙胺的含量为1~2%。
作为优选,所述的渗透剂的含量为1~2%。
另一方面,本发明提供了一种用于数码印花活性墨水的制备方法,所述制 备方法包括:
(1)将活性染料、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH值控制剂、杀菌剂、 助溶剂、缓冲盐、渗透剂和去离子水按比例在室温下混合,搅拌2-4小时后在50-70℃℃环境下熟化20-24小时,并用0.5微米的中速过滤纸过滤得到最终产物 活性墨水。
作为优选,所述的制备方法还包括以下步骤:
(2)将步骤(1)获得的活性染料墨水粗品通过超滤膜装置进行预处理, 所用超滤膜截留分子量为5000~10000D,以去除粗品中的大分子颗粒,收集滤 液;
(3)将步骤(2)得到的滤液采用纳滤膜处理以实现染料与一二价盐的分 离,纳滤膜处理至水通量降至10LMH以下时停止,得到浓缩液1;
(4)将步骤(3)得到的浓缩液1通过反渗透浓缩染料,所用反渗透膜的 脱盐率大于98%,待浓缩至至水通量至5L-6LMH停止,得到浓缩液2和产水, 所得产水回用于步骤(1)制备活性染料墨水粗品;
(5)将步骤(4)得到的浓缩液2通过氢氧化锆吸附柱进一步脱除硫酸根 离子得到透过液3,所用氢氧化锆纯度为分析纯以上,颗粒大小为0.5~1.5mm;
(6)将步骤(5)得到的透过液3进行喷雾干燥得到固体染料成品;
(7)根据single-pass的要求将步骤(6)得到的固体染料成品配制成活性 染料墨水。该步骤获得的墨水能满足single pass的使用要求。
本发明步骤(2)中,先用超滤膜对活性染料墨水粗品进行预处理,以除去 其中的大分子颗粒,同时也可保护纳滤膜。作为优选,超滤膜预处理的操作条 件为:水温控制在40℃以下,操作压力小于0.2MPa。
本发明步骤(3)中,使用的纳滤膜要求对于活性染料具有高截留率,对于 一二价盐具有低截留率,从而实现染料与一二价盐的有效分离。只要能满足上 述要求的纳滤膜均适用于本发明。作为优选,所述的纳滤膜为羟基化聚丙烯腈 纳滤膜,所述羟基化聚丙烯腈纳滤膜通过以下步骤制备:(1)通过湿相转化法 制备聚丙烯腈基膜;(2)将聚丙烯腈基膜浸入20-60℃的0.1-lmol/L无机碱水 溶液中进行羟基化反应,反应完全后,取出膜用去离子水冲洗至pH值中性,获 得羟基化聚丙烯腈纳滤膜,其制备详见CN107441947A,本发明对其做全文引用。 作为进一步的优选,纳滤膜处理的操作为:室温(25-30℃),操作压力在 0.3-0.6MPa。
本发明步骤(4)中,所述的反渗透浓缩染料优选在室温下进行,操作压力 为1.5~2.5MPa。
本发明步骤(6)中,喷雾干燥的喷塔温度为180℃~300℃。
相比于现有技术,本发明的优点在于:
(1)本发明活性墨水配方使用了新型的稳定剂,在提高墨水稳定性的同 时,避免了传统磷酸盐容易造成环境污染的问题,具有显著的环境效益和经济 效益;制得的数码印花用活性墨水稳定性好,储存时间长。
(2)本发明对常规方法制得的活性墨水依次进行超滤膜、纳滤膜、反渗透 膜、氢氧化锆吸附柱处理,显著降低了活性墨水中的杂质含量尤其是盐含量, 并且经济、环保,实现了水的零排放;制得的活性墨水用于single-pass打印时 打印流畅性好,不易堵塞数码印花机喷头,打印所得产品各项指标(包括色牢 度、甲醛含量等)均达标。
具体实施方式
本发明中所用活性染料购自浙江闰土,其他化学试剂均购自国药集团化学 试剂有限公司。实施例使用的去离子水的电导率小于20μS/cm。
实施例用到的活性染料的结构式如下表1所示:
表1
Figure BDA0002081216990000061
实施例1
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:活性黑5 12%, 三乙二醇10%,烷氧基化醇0.5%,三羟甲基丙烷烯酸酯0.8%,EDTA二钠1.8%, 噻唑类杀菌剂0.2%,己内酰胺7%,三乙胺1%,NP-10 2%,余量为去离子水。 将上述组分按比例混合,搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环境下熟化24小时, 用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
实施例2
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:活性亮红 X-BB15%,三乙二醇12%,烷氧基化醇1%,三羟甲基丙烷烯酸酯0.8%,EDTA 二钠1.6%,噻唑类杀菌剂0.2%,己内酰胺10%,三乙胺1%,NP-10 1.5%,其 余均为去离子水。将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃ 环境下熟化24小时,用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
实施例3
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,三羟甲基丙烷烯酸酯1.0%,EDTA 二钠1.4%,噻唑类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,三乙胺2%,NP-10 2%,其余 均为去离子水。将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环 境下熟化24小时,用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
实施例4
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,三羟甲基丙烷烯酸酯0.8%,EDTA 二钠1.6%,噻唑类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,三乙胺2%,NP-10 2%,其余 均为去离子水。将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环 境下熟化24小时,用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
实施例5
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,三甘醇丁酯0.8%,EDTA二钠1.6%, 噻唑类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,三乙胺2%,NP-10 2%,其余均为去离子水。 将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环境下熟化24小时, 用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
实施例6
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,三甘醇丁酯0.6%,N-2羟乙基哌嗪 0.6%,EDTA二钠0.8%,噻唑类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,三乙胺2%,NP-10 2%,其余均为去离子水。将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后, 在60℃环境下熟化24小时,用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活 性墨水。
对比例1
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,磷酸二氢钠+磷酸氢二钠2%,噻唑 类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,NP-10 2%,其余均为去离子水。将上述组分按 对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环境下熟化24小时,用0.5微米 的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
对比例2-4
对比例2-4分别参照实施例4-6,其区别仅在于对比文件2-4中不加入三乙 胺。
对比例5
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,三羟甲基氨基甲烷0.8%,EDTA二 钠1.6%,噻唑类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,三乙胺2%,NP-10 2%,其余均 为去离子水。将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环境 下熟化24小时,用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
对比例6
数码印花活性染料喷墨墨水,其按重量百分比包括以下组分:C.L.活性蓝 4917%,1,2丙二醇11%,烷氧基化醇1%,巴比妥钠0.8%,EDTA二钠1.6%, 噻唑类杀菌剂0.4%,己内酰胺8%,三乙胺2%,NP-10 2%,其余均为去离子水。 将上述组分按对应的含量搅拌2小时混合均匀之后,在60℃环境下熟化24小时, 用0.5微米的中速过滤纸过滤后,得到数码印花活性墨水。
上述实施例制得的活性墨水的性能如表2所示:
表2
Figure BDA0002081216990000091
Figure BDA0002081216990000101
实施例7
将实施例1制得的活性墨水通过截留分子量为5000D的超滤膜装置进行预 处理,操作压力为0.2MPa,收集滤液。
将得到的滤液通过CN 107441947 A实施例1制备的羟基化聚丙烯腈纳滤膜 在室温、0.5MPa条件进行处理,直至水通量降至10LMH以下,有效脱除一二 价无机盐得到浓缩液1。
浓缩液1通过反渗透膜浓缩染料,使用的反渗透膜的脱盐率为98.5%,操作 压力为1.5MPa,操作在室温下进行,浓缩至水通量至5LMH左右,得到浓缩液 2,所得产水回用于实施例1制备活性墨水粗品。
将浓缩液2通过氢氧化锆吸附柱脱除微量硫酸根离子得到透过液3,氢氧化 锆纯度为分析纯,颗粒大小为1.0mm。
最后将透过液3进行喷雾干燥,喷塔温度为200℃,最后得到固体染料成品。 将得到的固体染料成品用去离子水配制成质量浓度为15%的活性染料墨水成 品。
将实施例1制备的活性墨水粗品和本实施例最后得到的活性染料墨水成品 用HPLC分析其中的盐含量,结果如表3所示:
表3
氯离子(ppm) 硫酸根离子(ppm)
粗品 28230ppm 1120ppm
处理后的成品 6.7ppm 13.2ppm
实施例8
将实施例3制备的活性墨水通过截留分子量为5000D的超滤膜装置进行预 处理,操作压力为0.2MPa,收集滤液;
将得到的滤液通过羟基化聚丙烯腈纳滤膜(根据专利CN 107441947 A实施 例1制备)进行处理,所用压力为0.5MPa,处理至水通量降至10LMH以下, 有效脱除一二价无机盐得到浓缩液1。
将浓缩液1通过反渗透膜浓缩染料,所用反渗透膜的脱盐率为98.5%,操作 压力为1.5MPa,浓缩至水通量至5LMH左右,得到浓缩液2,所得产水回用于 制备活性染料墨水粗品。
将浓缩液2通过氢氧化锆吸附柱脱除微量硫酸根离子得到透过液3,氢氧化 锆纯度为分析纯,颗粒大小为1.0mm。
最后将透过液3进行喷雾干燥,喷塔温度为200摄氏度,最后得到固体染 料成品。
将得到的固体染料成品用去离子水配制成质量浓度为15%的活性染料墨水 成品。
将实施例3制备的活性墨水粗品和最后得到的活性墨水用HPLC分析其中 的盐含量,结果如表4所示:
表4
氯离子(ppm) 硫酸根离子(ppm)
活性染料墨水粗品 31320ppm 1824ppm
活性染料墨水成品 15.6ppm 13.5ppm
实施例9:墨水流畅性测试
测试机型:星光1024单头机
墨水连续打印100%色块3600m2,观察前后打印测试条,断孔小于2孔为 合格,否则为NG。在环境温度为16~30℃,湿度为45~80%,待机24h测试 喷孔状态,断孔小于2孔为合格,否则NG空打测试,在湿度为45%时,墨水 在机器上进行不出墨打印1h,观察其网孔状态,断孔小于2为合格,断孔大于 2孔或出现发虚现象为NG。
结果显示,实施例7和8制备的墨水的打印流畅性都合格。
实施例10:储存稳定性测试
实施例7和实施例8制备的活性墨水成品分别经-10℃和40℃放置六个月, 无沉淀、无分层现象。
实施例11:
测试机型:星光1024单头机,将实施例7和8制备方法得到的活性染料墨 水在星光1024单头机上进行纺棉布,其检测结果如下表5所示:
表5
Figure BDA0002081216990000121
Figure BDA0002081216990000131
显然,上述所述实施例仅仅为了清楚的表达本发明所举的案例,并非对本 发明的实施方式设定了限定条件。凡依本发明范围的内容所作的等效变化与修 饰均处于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于数码印花的活性墨水,其特征在于:所述活性墨水由以下组分制成,各组分的含量以重量百分比计:
活性染料10%~30%,粘度调节剂10~30%,表面张力调节剂0.2%~2%,杀菌剂0.2%~0.5%,助溶剂5%~10%,渗透剂0.5~4%,稳定剂,余量为去离子水;
所述的活性染料选自下列之一:活性黑5,C.I.活性黑39,活性亮红X-BB,活性艳橙X-2R,活性艳橙K-7G,C.I.活性蓝49;
所述的稳定剂选自下列组合之一:
①三乙胺0.5~3%+三羟甲基丙烷烯酸酯0.6~1.0%+EDTA二钠1.4~1.8%,
②三乙胺0.5~3%+三甘醇丁酯0.6~1.2%+EDTA二钠1.4~1.8%,
③三乙胺0.5~3%+三甘醇丁酯0.4~0.8%+N-2羟乙基哌嗪0.4~0.8%+EDTA二钠0.6~1.0%。
2.如权利要求1所述的用于数码印花的活性墨水,其特征在于:所述的粘度调节剂选自三乙二醇或1,2丙二醇,所述的表面张力调节剂为烷氧基化醇,所述的杀菌剂为噻唑类杀菌剂,所述的助溶剂为尿素或己内酰胺,所述的渗透剂为NP-10。
3.如权利要求1所述的用于数码印花的活性墨水,其特征在于:所述的去离子水电导率小于20μS/cm。
4.如权利要求1-3之一所述的用于数码印花的活性墨水,其特征在于:所述活性染料的含量为10%~20%,所述的粘度调节剂的含量为10~15%,所述的表面张力调节剂的含量为0.5~1%,所述的三乙胺的含量为1~2%,所述的渗透剂的含量为1~2%。
5.一种如权利要求1所述的用于数码印花活性墨水的制备方法,其特征在于所述制备方法包括:
(1)将活性染料、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH值控制剂、杀菌剂、助溶剂、缓冲盐、渗透剂和去离子水按比例在室温下混合,搅拌2-4小时后在50-70℃℃环境下熟化20-24小时,并用0.5微米的中速过滤纸过滤得到最终产物活性墨水。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述的制备方法还包括以下步骤:
(2)将步骤(1)获得的活性染料墨水粗品通过超滤膜装置进行预处理,所用超滤膜截留分子量为5000~10000D,以去除粗品中的大分子颗粒,收集滤液;
(3)将步骤(2)得到的滤液采用纳滤膜处理以实现染料与一二价盐的分离,纳滤膜处理至水通量降至10LMH以下时停止,得到浓缩液1;
(4)将步骤(3)得到的浓缩液1通过反渗透浓缩染料,所用反渗透膜的脱盐率大于98%,待浓缩至至水通量至5L-6LMH停止,得到浓缩液2和产水,所得产水回用于步骤(1)制备活性墨水;
(5)将步骤(4)得到的浓缩液2通过氢氧化锆吸附柱进一步脱除硫酸根离子得到透过液3,所用氢氧化锆纯度为分析纯以上,颗粒大小为0.5~1.5mm;
(6)将步骤(5)得到的透过液3进行喷雾干燥得到固体染料成品;
(7)根据single-pass的要求将步骤(6)得到的固体染料成品配制成活性染料墨水。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述的纳滤膜为羟基化聚丙烯腈纳滤膜,所述羟基化聚丙烯腈纳滤膜通过以下步骤制备:(1)通过湿相转化法制备聚丙烯腈基膜;(2)将聚丙烯腈基膜浸入20-60℃的0.1-lmol/L无机碱水溶液中进行羟基化反应,反应完全后,取出膜用去离子水冲洗至pH值中性,获得羟基化聚丙烯腈纳滤膜。
8.如权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,超滤膜预处理的操作条件为:水温控制在40℃以下,操作压力小于0.2MPa。
9.如权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,纳滤膜处理的操作为:室温,操作压力在0.3-0.6MPa。
10.如权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的反渗透浓缩染料在室温下进行,操作压力为1.5~2.5MPa。
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