CN111386319A - 水性颜料喷墨油墨 - Google Patents

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Abstract

一种水性颜料分散体，其包含至少一种具有通式I的分散剂：

Description

水性颜料喷墨油墨
技术领域
本发明涉及依靠阳离子分散剂来稳定的彩色颜料以及它们在水性喷墨油墨中的用途。
背景技术
最近几年中，喷墨技术已越来越多地被利用于工业印刷应用，例如展览品、海报、公告板、包装、纺织品等。在此类应用中诸如耐光性、耐水性和耐磨性之类的耐久性是印刷的图像的重要要求，并因此已开发了颜料基油墨。
油墨，例如使用有机溶剂作为载体的溶剂基喷墨油墨和包括可聚合单体作为主要组分的可紫外光固化的喷墨油墨已广泛用于工业应用中。
然而，溶剂基喷墨油墨在环境方面不是优选的，因为油墨的溶剂在干燥时在空气中蒸发。可紫外光固化的喷墨油墨具有有限的应用领域，因为取决于所使用的单体，它们可能具有皮肤致敏性质，且要求将昂贵的紫外辐照装置并入印刷机的主体中。
鉴于此背景，已开发了用于喷墨记录的颜料基水性油墨，其能够直接用于在多孔衬底和无孔衬底上印刷，且其产生较少的环境负荷。这些油墨的特征为存在树脂，该树脂粘结颜料并防止从衬底摩擦掉图像，这产生改进的耐溶剂性和耐刮擦性。
尤其，在无孔衬底上，由于水性油墨载体的缓慢排空导致着色剂迁移(称为颜色间渗色)、聚结等，水基颜料油墨倾向于产生低图像质量。在诸如纸、卡纸板和纺织织物之类的多孔衬底上，着色剂也倾向于在水性载体被多孔材料完全吸收之前迁移。许多这些衬底材料在pH范围为大约7的水中具有负ζ电势。由于水性喷墨油墨中的大多数着色剂带有负电荷，因此在油墨载体被排空之前，在带负电荷的衬底材料上几乎不发生这些着色剂的任何固定。
因此，水性喷墨油墨用喷墨记录介质，例如纸、塑料膜或纺织织物提供有提供在其上的喷墨接收层。
该层由喷墨接受剂形成，该喷墨接受剂主要是水溶性树脂，例如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等，以及各种添加剂中的任意种，以便防止由水基油墨引起的渗色和聚结，或者改进油墨吸收性质。因为归因于颜料油墨在喷墨接受层中的吸附不足而产生渗色和聚结，所以出现图像质量问题。
此外，存在着以下问题：通过喷射水性喷墨油墨制备的印刷的图像具有差的防水特性。改进防水特性的最普遍的方法是其中除了上述树脂之外在油墨中还使用包括水性阳离子树脂(例如聚(二烯丙基二甲基氯化铵))的喷墨接受剂的方法。由于油墨中颜料的阴离子基团和水溶性阳离子树脂的阳离子基团之间的静电键合，通过固定水性油墨的颜料可以改进防水特性。然而，由于水溶性阳离子树脂本身倾向于容易溶于水，因此改进防水特性的效果不足。此外，这些聚合物既不彼此交联，也不形成膜，这导致印刷的图像的物理性质差。
WO14042652公开了定影液(fixer fluid)，其欲用于制备油墨接受层，并包含液体载体、表面活性剂和阳离子聚合物。该阳离子聚合物可选自季铵化聚胺、双氰胺聚阳离子、二烯丙基二甲基氯化铵共聚物、季铵化(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯聚合物、季铵化乙烯基咪唑聚合物、烷基胍聚合物、烷氧基化聚乙烯亚胺。
JP2015163678A公开了用于在多孔衬底(例如纺织品)上印刷的水性颜料组合物，其保证织物上的图像具有改进的耐洗性和耐摩擦性。该水性组合物包含含有聚氨酯树脂的颜料颗粒，该聚氨酯树脂通过使聚酯多元醇(其中多元醇包含离子基团或非离子基团)与多异氰酸酯反应获得。
US2008/0090949公开了包括阳离子聚氨酯树脂水性分散体的喷墨接收剂。该树脂在涂层上提供优异的防水特性，该涂层在从分散体中去除水之后形成。通过在聚氨酯聚合物的合成期间使用3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇来获得阳离子官能团。这种二醇包含仲OH基团，其显示十分有限的反应性，限制聚合物链的长度，并因此降低树脂的物理性质，例如粘附性、耐刮擦性、耐溶剂性和耐水性。此外，如US2008/0090949中所公开的制备这些阳离子聚氨酯的方法是费力的。
如以上所描述的，对于水性着色喷墨油墨的开发存在着巨大需求，该水性着色喷墨油墨产生优异的图像质量(高颜色密度、低聚结和低颜色间渗色)，优选不需要预处理，的确显示长的货架寿命稳定性，并且提供显示优异的物理性质(粘附性、防水特性和耐磨性)的印刷的图像。
发明概述
本发明的目的在于提供针对上述问题的解决方案。该目的已通过将如权利要求1中所限定的水性颜料分散体并入水性喷墨油墨中得到实现。
根据另一方面，本发明包括根据权利要求5的水性喷墨油墨。
根据另一方面，本发明包括喷墨记录方法。该方法定义在权利要求11中。
本发明的其它特征、要素、步骤、特性和优点将从以下本发明的优选实施方案的详细描述中变得更加显而易见。本发明的具体实施方案还定义在从属权利要求中。
实施方案描述
A. 水性颜料分散体
A.1. 分散剂
通过将颜料分散在含有分散剂的水性介质中来制备根据本发明的水性颜料分散体，该分散剂具有通式I：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
通式I
其中
R1选自氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的烷芳基和取代或未取代的(杂)芳基；
L代表包含2至10个碳原子的二价连接基团；
R2、R3和R4独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的烷芳基和取代或未取代的(杂)芳基；
R5代表包含至少8个碳原子的烃基；
R1、R2、R3、R4和L中的任意者可代表用以形成五至八元环的必需原子，
X-代表阴离子，以抵消铵基团的正电荷。
在优选的实施方案中，R5代表取代或未取代的烷基，其包含至少8个碳原子，更优选至少10个碳原子，且最优选至少12个碳原子。在特别优选的实施方案中，R5代表包含至少10个碳原子的未取代的烷基。在另一种优选的实施方案中，R1选自氢和取代或未取代的烷基，更优选氢和C1至C6未取代的烷基，最优选氢。在进一步优选的实施方案中，L代表二价连接基团，其包含2至8个碳原子，更优选2至6个碳原子。在另一种优选的实施方案中，R2、R3和R4独立地代表取代或未取代的烷基，更优选C1至C6未取代的烷基，最优选甲基、乙基和丙基。
表1中给出典型的根据通式I的分散剂，但不限于此。
表1
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
颜料
根据本发明的分散体的颜料可以是任何颜料，但优选是彩色颜料。实例包括但不限于炭黑和彩色颜料，例如蒽醌类、酞菁蓝类、酞菁绿类、重氮类、单偶氮类、皮蒽酮类、苝类、杂环黄类、喹吖啶酮类、二酮基吡咯并吡咯颜料和(硫)靛类。酞菁蓝类的代表性实例包括铜酞菁蓝及其衍生物(颜料蓝15)。喹吖啶酮类的代表性实例包括颜料橙48、颜料橙49、颜料红122、颜料红192、颜料红202、颜料红206、颜料红207、颜料红209、颜料紫19和颜料紫42。蒽醌类的代表性实例包括颜料红43、颜料红194 (Perlnone Red)、颜料红216 (溴化皮蒽酮红(Brominated Pyrathrone Red))和颜料红226(皮蒽酮红)。苝类的代表性实例包括颜料红123 (朱红)、颜料红149 (猩红)、颜料红179 (褐红)、颜料红190(红色)、颜料紫、颜料红189(黄色调红)和颜料红224。硫靛类的代表性实例包括颜料红86、颜料红87、颜料红88、颜料红181、颜料红198、颜料紫36和颜料紫38。杂环黄的代表性实例包括颜料黄117和颜料黄138。
更优选地，该颜料选自喹吖啶酮类和二酮基吡咯并吡咯颜料。特别优选的颜料选自颜料红122、颜料紫19和以上特定颜料的混晶。市售可得的实例是来自Ciba SpecialityChemicals的Cinquasia Magenta RT-355-D。其它合适的彩色颜料的实例描述于ColourIndex，第3版(The Society of Dyers and Cikiyrusts, 1982)。
特别有用于在深色纺织品上印刷的是含有本发明分散体的水性喷墨油墨，该分散体具有白色颜料作为颜料。优选的颜料是二氧化钛。本发明中有用的二氧化钛(TiO2)颜料可以是金红石或锐钛矿结晶形式。制备TiO2的方法更详细地描述于“The PigmentHandbook”，第I卷，第2版，John Wiley & Sons, NY (1988)，通过引用将其有关的公开内容并入本文，用于所有目的，如同被完全阐述。
二氧化钛颗粒可具有约1微米或更小的各种各样的平均粒度。对于要求高度遮盖或装饰性的印刷应用的应用而言，二氧化钛颗粒优选具有小于约Iμm的平均尺寸。优选地，颗粒具有约50至约950 nm，更优选约75至约750 nm，且仍更优选约100至约500 nm的平均尺寸。
对于要求具有一定透明度的白色的应用而言，颜料优选“纳米”二氧化钛。“纳米”二氧化钛颗粒通常具有约10至约200 nm，优选约20至约150 nm，且更优选约35至约75 nm范围内的平均尺寸。包含纳米二氧化钛的油墨可提供改进的色度和透明度，同时仍保持良好的耐光褪色性和适当的色调角。未经涂覆的纳米级氧化钛的市售可得的实例是P-25，可获自Degussa (Parsippany NJ)。
另外，可以用多种粒度来实现独特的优点，例如不透明性和UV防护。这些多种尺寸可通过添加颜料级和纳米级TiO2二者来实现。
二氧化钛颜料还可以携带一个或更多个金属氧化物表面涂层。这些涂层可以使用本领域技术人员已知的技术来施加。金属氧化物涂层的实例尤其包括二氧化硅、氧化铝、氧化铝二氧化硅(aluminasilica)、氧化硼(boria)和氧化锆。这些涂层可提供改进的性质，包括降低二氧化钛的光反应性。此类涂覆的二氧化钛的商业实例包括R700(氧化铝涂覆的，可获自E.I. DuPont deNemours, Wilmington Del.)、RDI-S (氧化铝涂覆的，可获自KemiraIndustrial Chemicals，芬兰赫尔辛基)、R706 (可获自DuPont, Wilmington Del.)和W-6042 (二氧化硅氧化铝处理的纳米级二氧化钛，来自Tayco Corporation，日本大阪)。其它合适的白色颜料由WO2008/074548的[0116]中的表2给出。白色颜料优选为折射率大于1.60的颜料。可以单独采用或组合采用白色颜料。优选地，二氧化钛用作折射率大于1.60的颜料。合适的二氧化钛颜料是WO2008/074548的[0117]和[0118]中公开的那些。
在颜料分散体中，合意的是，颜料颗粒的平均粒径在0.01至1μm范围内，更优选在0.01至0.5μm范围内，最优选在0.01至0.2μm范围内。当颜料颗粒的平均粒径为0.2μm或更小时，可有效地使关于诸如喷嘴的堵塞和油墨组合物的贮存稳定性之类的可靠性的问题最小化。当颜料颗粒的平均粒径为0.01μm或更大时，可以有效地展现出用于在本发明中使用的颜料的优点(即，优异的耐光性和耐水性)，并且可以防止颜料颗粒的聚集。
颜料与分散剂的比率(按重量计)优选为约0.7至约3.2，更优选为约1.0至约2.8，且最优选为约1.8至约2.4。
为分散颜料，可以采用各种分散装置，例如球磨机、砂磨机、辊磨机、胶体磨、超声波均质器和高压均质器。使用上述分散装置中的任意种，将颜料和充当溶剂的水混合并分散、向其中添加如以上所描述的分散剂，从而获得本发明的颜料分散体。优选在分散步骤期间添加全部量或部分量的分散剂。
颜料分散体可含有至多75重量%颜料，但通常将在大约0.1至30重量%，优选0.1至15重量%，更优选0.1至10重量%范围内。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
喷墨油墨
B.1. 颜料
优选的是，按总油墨组合物的重量计，水性油墨组合物中所含的分散的颜料为至多30重量%颜料，但通常将在大约0.1至15%，优选大约0.1至8%范围内。当颜料的量的比率为0.1重量%或更大时，可以获得足够的饱和度和图像密度。当颜料的量的比率为30重量%或更小时，可以防止色值降低，并且可以防止印刷头的喷嘴被堵塞。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
树脂
包含根据本发明的颜料分散体的水性喷墨油墨组合物可进一步包含树脂、颗粒(例如胶乳粘合剂)、聚合物胶囊或聚乙烯蜡。该树脂可以选自基于丙烯酸类的树脂、氨基甲酸酯改性的聚酯树脂和聚氨酯树脂。
聚氨酯树脂欲作为分散体并入油墨配制品中，并且可选自例如脂族聚氨酯分散体、芳族聚氨酯分散体、阴离子聚氨酯分散体、非离子聚氨酯分散体、脂族聚酯型聚氨酯分散体、脂族聚碳酸酯型聚氨酯分散体、脂族丙烯酸类改性的聚氨酯分散体、芳族聚酯型聚氨酯分散体、芳族聚碳酸酯型聚氨酯分散体、芳族丙烯酸类改性的聚氨酯分散体，或以上中的两种或更多种的组合。
在本发明油墨中欲用作分散体的优选的聚氨酯树脂是包括含有氨基甲酸酯键的结构单元的聚酯树脂。在此类树脂之中，优选水溶性或水分散性氨基甲酸酯改性的聚酯树脂。优选的是，氨基甲酸酯改性的聚酯树脂包括至少一种衍生自含有羟基的聚酯树脂(聚酯多元醇)的结构单元和至少一种衍生自有机多异氰酸酯的结构单元。
此外，含有羟基的聚酯树脂是通过至少一种多元酸组分和至少一种多元醇组分之间的酯化反应或酯交换反应形成的树脂。
其它优选的树脂是具有阳离子基团的那些。聚合的阳离子聚合物含有胍鎓或完全季铵化的铵官能团，例如季铵化聚胺共聚物。可使用的阳离子聚合物的类别包括但不限于季铵化聚胺、双氰胺聚阳离子、二烯丙基二甲基氯化铵共聚物、季铵化(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯聚合物、季铵化乙烯基咪唑聚合物、烷基胍聚合物、烷氧基化聚乙烯亚胺、及其混合物。应理解，可以使用一种或更多种聚阳离子，并且可以使用聚阳离子的任何合意的组合。阳离子聚电解质的一个或更多个离子可以与硝酸根、乙酸根、甲磺酸根或其它离子进行离子交换。
优选的阳离子树脂是其中并入阳离子基团的聚氨酯树脂。合适的实例是：如由US8,426,511B公开的包括具有阳离子氨基的结构单元的阳离子聚氨酯树脂、如由JP2016153181A2公开的在聚合物的主链中具有季铵化铵基团的阳离子聚氨酯树脂、如JP2015163678A中所公开的通过使聚酯多元醇、具有阳离子基团的多元醇和多异氰酸酯反应获得的阳离子聚酯型聚氨酯树脂、如US2008/0090949中所公开的通过在聚氨酯聚合物的合成期间使用3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇而获得的阳离子聚氨酯树脂。
本发明油墨中欲包括的特别优选的阳离子聚酯型聚氨酯树脂是可通过使聚酯多元醇、聚醚二醇、含有阳离子基团的多元醇和多异氰酸酯反应获得的聚氨酯树脂。合适的聚氨酯树脂及其制备的实例公开在未公布的专利申请EP17203971.1中，并且通过使聚酯多元醇、聚醚二醇、含有季氮原子或氨基的多元醇和多异氰酸酯反应而获得。合适的聚氨酯树脂及其制备的其它实例公开在未公布的专利申请EP17203985.1中，其通过使聚酯多元醇、在连接二醇的2个羟基的碳链的侧链中含有季氮原子或叔氨基的二醇和多异氰酸酯反应而获得。
合适的聚氨酯分散体的一些实例是例如NEOREZ R-989、NEOREZ R-2005和NEOREZR-4000 (DSM NeoResins)；BAYHYDROL UH 2606、BAYHYDROL UH XP 2719、BAYHYDROL UH XP2648和BAYHYDROL UA XP 2631 (Bayer Material Science)；DAOTAN VTW 1262/35WA、DAOTAN VTW 1265/36WA、DAOTAN VTW 1267/36WA、DAOTAN VTW 6421/42WA、DAOTAN VTW6462/36WA (Cytec Engineered Materials Inc., Anaheim CA)；以及SANCURE 2715、SANCURE 20041、SANCURE 2725 (Lubrizol Corporation)；或以上中的两种或更多种的组合。
基于丙烯酸类的树脂包括丙烯酸类单体的聚合物、甲基丙烯酸类单体的聚合物和上述单体与其它单体的共聚物。这些树脂作为具有约30 nm至约300 nm的平均直径的颗粒的悬浮液(胶乳)存在。丙烯酸类胶乳聚合物由丙烯酸类单体或甲基丙烯酸类单体残基形成。通过例示方式，丙烯酸类胶乳聚合物的单体的实例包括丙烯酸类单体，如，例如丙烯酸酯、丙烯酰胺和丙烯酸；以及甲基丙烯酸类单体，如，例如甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸。丙烯酸类胶乳聚合物可以是丙烯酸类单体和另一种单体的均聚物或共聚物，该另一种单体如，例如为乙烯基芳族单体，包括但不限于苯乙烯、苯乙烯丁二烯、对氯甲基苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基萘和二乙烯基萘。
合适的丙烯酸类胶乳聚合物悬浮液的一些实例是例如JONCRYL 537和JONCRYL538 (BASF Corporation，Port ArthurTX)；CARBOSET GA-2111、CARBOSET CR-728、CARBOSET CR-785、CARBOSET CR-761、CARBOSET CR-763、CARBOSET CR-765、CARBOSET CR-715和CARBOSET GA-4028 (Lubrizol Corporation，Rancho Santa Margarita CA)；NEOCRYL A-1110、NEOCRYL A-1131、NEOCRYL A-2091、NEOCRYL A-1127、NEOCRYL XK-96和NEOCRYL XK-14 (DSM NeoResins, Sluisweg，荷兰)；以及BAYHYDROL AH XP 2754、BAYHYDROL AH XP 2741、BAYHYDROL A 2427和BAYHYDROL A2651 (Bayer MaterialScience，Baytown TX)，或以上中的两种或更多种的组合。
除了树脂和胶乳之外，聚合物胶囊可以有利地并入包含本发明的颜料分散体的油墨中。有用的聚合物胶囊是JP2003-313476中公开的微胶囊和EP313198A中公开的纳米胶囊。优选可以使用包含具有反应性化学(其可以是可通过热直接激活或可使用光热转化剂间接激活的热反应性化学)的核的纳米胶囊。这些纳米胶囊描述于EP313198A的[0059-0067]中。在后者中，例如红外吸收染料将红外激光器或红外LED的红外光转换成热。
更优选地，可以使用如申请WO2018/138069中所公开的具有包围核的壳的纳米胶囊，该壳包含阳离子分散基团。阳离子基团的存在改进了纳米胶囊与水性油墨中颜料分散体颗粒的相容性。优选地，阳离子分散基团选自质子化胺、含质子化氮的杂芳族化合物、季铵化叔胺、N-季铵化杂芳族化合物、锍和鏻。核可包含在施加热和/或光时能够形成反应产物的化学反应物，优选该化学反应物为热反应性交联剂，更优选封端异氰酸酯。WO2018/138069的[0026-0052]中描述的胶囊特别适合与水性喷墨油墨中的本发明的颜料分散体组合。
根据本发明的喷墨油墨中树脂的浓度为至少0.5重量%，且优选低于30重量%，更优选介于1重量%和20重量%之间。
Figure DEST_PATH_IMAGE010
水溶性有机溶剂
除了含有水作为溶剂之外，包含本发明分散体的水性喷墨油墨还可含有水溶性有机溶剂。水溶性有机溶剂的实例包括多元醇，例如二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,2-戊二醇、2,4-戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、1,2-己二醇和2,5-己二醇；多元醇烷基醚，例如一缩二丙二醇正丙基醚、二缩三丙二醇甲基醚、二缩三丙二醇正丙基醚、丙二醇苯基醚、三甘醇甲基醚、三甘醇甲基醚、三甘醇乙基醚、二甘醇正己基醚和乙二醇苯基醚；以及含氮杂环化合物，例如2-吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮。
其它优选的水溶性有机溶剂包括乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、一缩二丙二醇单甲基醚、丙二醇正丁基醚、丙二醇叔丁基醚、二甘醇甲基醚、乙二醇正丙基醚和乙二醇正丁基醚。
在水性喷墨油墨中，水溶性有机溶剂的含量优选少于70重量%。如果含量超过70质量%，则油墨丧失其水基的，从而更环保的特性。
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表面活性剂
在本发明的水性油墨中，可添加表面活性剂，以便确保在衬底上的润湿性。作为油墨中的活性组分，添加的表面活性剂的量优选为0.1重量%至5重量%。
如果添加量低于0.1质量%，则在衬底上的润湿性不充分，并导致图像质量和对衬底的粘附性劣化。可以使用的表面活性剂不受特别限制，只要其满足以上限制即可。
虽然可以使用两性表面活性剂、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂中的任意种，但是就分散稳定性和图像质量之间的关系而言，优选使用非离子表面活性剂，例如聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧乙烯丙烯嵌段聚合物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯和炔属醇的环氧乙烷加合物。另外，取决于配方，可以组合(或单独)使用氟基表面活性剂和硅基表面活性剂。
合适的表面活性剂是基于硅氧烷的表面活性剂，例如来自Evonik Industries的Tego Twin 4000、来自Evonik Industries的Tegowet 270、来自BASF的HydropalatWE3220；基于硅烷的表面活性剂，例如来自Momentive的Silwet HS312；和含氟表面活性剂，例如来自Neochem GMBH的Thetawet FS8150、来自Dupont的Capstone FS3100、来自Merck的Tivida FL2500、和来自Air Products的Dynol、Envirogem & Surfynol系列的表面活性剂。
Figure DEST_PATH_IMAGE014
印刷方法
使用包含本发明颜料分散体的水性喷墨油墨的印刷方法至少包括以下步骤：a)依靠喷墨技术将含有本发明的分散颗粒的水性喷墨油墨施加到衬底上；和b)施加热和/或辐射，以干燥喷射的油墨。
根据本发明的水性喷墨油墨适合于喷射在不同的衬底(多孔衬底和无孔衬底)上。多孔衬底包括纸、卡纸板、白浆衬里粗纸板、瓦楞纸板、包装纸板、木材、陶瓷、石材、皮革和纺织织物。无孔衬底包括金属、合成皮革、玻璃、聚丙烯、聚氯乙烯、PET、PMMA、聚碳酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯或其共聚物。
合适的纺织织物可以由一种类型的纤维或两种或更多种的混合纤维制备，该纤维选自棉、大麻、人造丝纤维、醋酸纤维、丝、尼龙纤维和聚酯纤维。织物可以呈任何形式，例如上述纤维的编织、针织或非织造形式。
将根据本发明的水性喷墨油墨喷射到衬底上。可通过施加预处理液来预处理衬底。这在作为衬底的纺织织物上特别有用。
通常含有絮凝剂的预处理液可以通过喷雾、涂布、凹版移印或使用喷墨头或阀式喷射头喷射而施加于衬底上。这些最后的施加预处理液的方法具有所需预处理液的量显著低于使用其它施加方法的优点。依靠喷墨头，有可能将预处理液施加到衬底或纺织织物的应被印刷图像的区域上。
在施加根据本发明的水性油墨之前，可以将已经施加预处理液的衬底和纺织织物干燥。在干燥之后，在随后的使用油墨的喷墨步骤之前，预处理的纺织品可任选地经受热处理。加热工艺的实例包括但不限于热压、常压汽蒸、高压汽蒸和THERMOFIX。任何热源可用于加热工艺；例如，可采用红外线灯。
用于喷射根据本发明的油墨的优选喷墨头是压电喷墨头。压电喷墨喷射基于当向其施加电压时压电陶瓷换能器的移动。电压的施加改变了印刷头中的压电陶瓷换能器的形状，产生了空隙，其然后被油墨填充。当再次去除电压时，陶瓷膨胀到其原始形状，从喷墨头喷射油墨滴。然而，根据本发明的油墨的喷射不限于压电喷墨印刷。可以使用其它喷墨印刷头，并且包括各种类型，例如连续型、热印刷头型和阀喷射型。
在喷墨步骤之后，干燥印刷的衬底。干燥步骤可以在空气中执行或通过使用热源来执行；实例包括用于强制空气加热；辐射加热，例如IR辐射，包括NIR辐射和CIR辐射；传导加热；高频干燥和微波干燥的设备。优选在低于150℃，更优选低于100℃，最优选低于80℃的温度下进行干燥步骤。
在干燥步骤之后，也可以对干燥的衬底施加热。这对于纺织织物作为衬底和当根据本发明的水性喷墨油墨中的树脂包含胶乳或胶囊形式的树脂时是特别有用的。优选在110至200℃，更优选130至160℃下热处理。在110℃或更高下加热使得胶乳能够流动或使得胶囊核中的热反应性交联剂能够固定到织物的纤维上。
实施例
测量方法
1. 粘度
使用来自CAMBRIDGE APPLIED SYSTEMS的“Robotic Viscometer Type VISCObot”，在32°C下测量油墨的粘度。
Figure DEST_PATH_IMAGE016
粒度
在ZetasizerTM Nano-S (Malvern Instruments，Goffin Meyvis)上测量油墨中颜料颗粒的粒度。
Figure DEST_PATH_IMAGE018
稳定性
数字上和视觉上评价油墨稳定性。如果在60℃下贮存1周后油墨的相对粘度增加超过40%，则称油墨为不稳定的。如果油墨固化或如果可以看见相分离，则称油墨为不稳定的。
Figure DEST_PATH_IMAGE020
摩擦脱色牢度
使用充满实施例的喷墨油墨的一次性标准Dimatix 10 pL墨盒，用Fujifilm DimatixDMP-2831印刷测试图像。使用标准Tickle 5 kHz波形和墨盒设置完成印刷品。在织物上印刷之后，将整体在160℃下干燥5分钟，并根据ISO105-X12完成干摩擦脱色试验。基于来自Cielab测量值的ΔE评价白色摩擦布的着色，如表2中所示。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE021
材料
除非另外规定，否则以下实施例中使用的所有材料都可容易地获自标准来源，例如Sigma-Aldrich(比利时)和Acros(比利时)。所使用的水为去矿质水。
•Chromofine Magenta 6878由Dainichiseika Color and Chemicals供应。
•(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵：由Aldrich作为在水中75重量%供应
•丙酮是由VWR International供应的丙酮p.a.
•Vylon 220是获得自Toyobo的含有对苯二甲酸酯和间苯二甲酸酯单元的聚酯多元醇
•3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇=由Aldrich供应的CAS登记号623-57-4
•Ymer N120是由Perstorp供应的1,3-二醇聚醚
•Genocure MDEA：2,2'-(甲基亚氨基)二乙醇，由Rahn AG(供应)
•DBTL是由Brenntag供应的月桂酸二丁基锡(KEVER-KAT DBTL 162)
•IPDI是Vestanat IPDI，由Evonik供应的异氰酸酯
•BD是由Acros供应的1,4-丁二醇
•三乙基胺是由Acros供应的三乙基胺
•GLYC是甘油
•SUBST-1是来自Premier Textiles, UK的无特殊涂层的棉织物(细经面缎纹)
•SUBST-2是来自Premier Textiles, UK的无特殊涂层的聚酯/棉织物(平纹)
聚氨酯树脂分散体PU-1
在500 ml锥形瓶中称量以下化合物：104.22 g Vylon220、15.30 g Ymer N120和201.45 g丙酮。在80℃的烘箱中预热Ymer N120，以便获得可容易处理的液体。使用磁力搅拌器搅拌在锥形瓶中称量的混合物并加热至45℃。获得澄清溶液并冷却至室温，其后面将用于反应。在配备有螺旋冷凝器和搅拌器的500 ml三颈圆底烧瓶中添加4.61 g GenocoreMDEA。将制备的多元醇溶液(Vylon220 + Ymer N120)添加到存在于500 ml三颈圆底烧瓶中的Genecure MDEA中。将1.07 g DBTL稀释在9.67 g丙酮中，并且也添加到多元醇混合物中。然后在大约 35 分钟期间将反应器加热至55℃，允许Genecure MDEA均匀溶解。随后，在20分钟期间经由具有压力平衡臂的加料漏斗逐滴添加34.04 g IPDI。添加的异氰酸酯的量相对于羟基的量是过量的(即，NCO/OH = 1.53)。允许反应在55℃下进行2小时。然后使用二醇作为扩链剂使异氰酸基封端的预聚物和可过量获得的游离IPDI进一步反应。使用4.78 g的1.4 BD作为二醇。将反应混合物冷却至40℃，以便避免丙酮蒸发。然后允许反应混合物在40℃下过夜反应20小时，以便达到完全转化。
在不锈钢容器中从溶液中称量170.66 g (43.68%固体)，并添加1.07 g乙酸，以酸化来自存在于聚氨酯树脂中的Genecure MDEA的胺基。随后，使用Disperlux设备在高剪切混合期间添加水来制备水基分散体。在使用9 cm直径的溶解搅拌器以900 RPM搅拌下，在20分钟期间向171.73 g酸化PU溶液中添加139.31 g水。在旋转蒸发器上蒸发所获得的分散体中的丙酮。为了避免起泡，在较低的真空下开始蒸发。当在60毫巴的压力和40℃加热浴下水也被蒸发时，停止蒸发。基于重量计，通过添加水至35%来校正浓度。通过在120 分钟期间在130℃下在铝盘上干燥1 g溶液来测定确切的固体含量。获得的固体含量为35.90%。pH测量为6.02。使用Zetasizer测量的粒度：74 nm。
分散剂DISP-1的合成
将29 g (0.105 mol) (3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵溶解于150 g异丙醇中。添加18.5 g (0.1 mol)十二烷基胺和15 g (0.148 mol)三乙基胺，并将混合物加热至80°C，持续24小时。在减压下去除溶剂。DISP-1未经进一步纯化用作颜料分散剂。
品红色颜料分散体MAG-1
将2 g Chromofine Magenta 6878添加到1 g DISP-1在17 ml水中的溶液中。添加100g 0.4 mm钇稳定的氧化锆珠(来自TOSOH Co.的“高耐磨氧化锆研磨介质”)，并在辊磨机上研磨颜料3天。通过过滤去除氧化锆珠，并将分散体经1.6μm过滤器过滤。分散体MAG-1具有80 nm的平均粒度。
品红色油墨MAGINK-1
以上描述的品红色颜料分散体用于配制如表3中所展示的阳离子品红色油墨MAGINK-1。所有的重量百分比都基于喷墨油墨的总重量。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE022
将所有组分混合并搅拌5分钟。油墨MAGINK-1经1.6微米过滤器过滤。20°C下的粘度为7.5 mPas。
发明油墨MAGINK-1的印刷
使用配备有标准DimatixTM 10 pl印刷头的DimatixTM DMP2831系统，在未经处理的棉(SUBST-1)以及混合纤维(SUBST-2)织物上印刷MAGINK-1的固体区域。使用5 kHz的点火频率、20 V的点火电压和标准波形在22℃下喷射油墨。所有喷嘴打印流畅。
发明油墨MAGINK-1在不同织物上的评价
将印刷的图像干燥并在160°C下给予热处理5分钟。在棉和混合纤维二者上测量干摩擦脱色牢度。在两种织物上获得2至3的得分，这表明发明油墨MAGINK-1在棉和混合纤维织物二者上都具有可接受的摩擦脱色性能。(在SUBST-1上ΔE = 8.7且在SUBST-2上ΔE =6.7)。
油墨的贮存稳定性
在60°C下将发明油墨INKMAG-1贮存7天。在贮存之前和贮存之后测量油墨的粘度和平均粒度。平均粒度和粘度二者的变化均不超过初始值的10%，这证明油墨在60°C下具有至少7天的货架寿命。

Claims (11)

1.一种水性颜料分散体，其包含至少一种具有通式I的分散剂：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
通式I
其中：
R1选自氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的烷芳基和取代或未取代的(杂)芳基，
L代表包含2至10个碳原子的二价连接基团，
R2、R3和R4独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的烷芳基和取代或未取代的(杂)芳基，
R1、R2、R3、R4和L 中的任意者可代表用以形成五至八元环的必需原子，
R5代表包含至少8个碳原子的烃基，
X-代表阴离子，以抵消铵基团的正电荷。
2.根据权利要求1所述的水性颜料分散体，其中R5代表包含至少8个碳原子的取代或未取代的烷基。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的水性颜料分散体，其中所述颜料选自喹吖啶酮和二酮基吡咯并吡咯颜料。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的水性颜料分散体，其中所述颜料选自颜料橙48、颜料橙49、颜料红122、颜料红192、颜料红202、颜料红206、颜料红207、颜料红209、颜料紫19和颜料紫42。
5.一种水性喷墨油墨，其包含如权利要求1至权利要求4中所定义的颜料分散体。
6.根据权利要求5所述的水性喷墨油墨，其中所述颜料分散体以0.1至30重量%的量存在。
7.根据权利要求5和6所述的水性喷墨油墨，其进一步包含树脂或胶囊，所述胶囊含有包围核的壳，所述壳包含阳离子分散基团，且所述核包含在施加热和/或光时能够形成反应产物的化学反应物。
8.根据权利要求7所述的水性喷墨油墨，其中所述树脂是可通过使聚酯多元醇、含有季氮原子或氨基的多元醇和多异氰酸酯反应获得的聚氨酯树脂。
9.根据权利要求8所述的水性喷墨油墨，其中通过使芳族多元羧酸和多元醇反应获得所述聚酯多元醇。
10.根据权利要求7所述的水性喷墨油墨，其中所述化学反应物是热反应性交联剂。
11. 一种喷墨记录方法，其包括以下步骤：
(i)提供衬底；和
(ii)通过将如权利要求5至10 中所定义的水性喷墨油墨喷射在所述衬底的表面上来印刷图像；和
(iii)使喷射的图像干燥。
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