CN112267315B - 一种防升华烫画墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及印花墨水技术领域，具体是一种防升华烫画墨水及其制备方法，该防升华烫画墨水包括防升华树脂分散体，防升华树脂分散体包括水性高分子树脂、吸附剂、内分散剂和水。水性高分子树脂为分子量范围在10000至50000且Tg≤0℃的改性丙烯酸树脂、改性聚氨酯树脂或苯乙烯丙烯酸树脂，吸附剂为纳米活性炭、气相二氧化硅、炭黑或活性氧化铝，防升华树脂分散体占所述防升华烫画墨水总重量的10％至30％。该烫画墨水通过常规烫画工艺直接进行热转印就能在深色织物上获得理想的印花效果，有助于简化烫画工艺、提高印花效率并降低印花成本。

Description

一种防升华烫画墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及印花墨水技术领域，具体是一种防升华烫画墨水及其制备方法。

背景技术

烫画墨水是数码烫画领域用于印花的特种墨水，印制过程中需要先在转印膜上使用烫画墨水打印出印花图案，再将转印膜上的印花图案压烫转印到承印织物上。通过烫画工艺得到的印花图案具有耐热耐水洗、耐摩擦、耐晒等性能优势。

但由于转印需在高温条件下进行，当承印织物为分散染料染色的涤纶织物时，容易引起织物中分散染料的二次升华，进而混入烫画中污染印花图案。目前针对这类织物的烫画印花，需要在普通烫画墨水打印出的印花图案干透后再打印一层防升华墨水，这样在压烫环节防升华墨水能够在印花图案下方形成一个隔离层，防止印花图案被污染。上述防升华墨水仅可为印花图案起到打底防护作用，可选颜色通常只有黑、白和透明三种，不能作为烫画墨水使用。因此，为简化热转印工艺，节省印花成本，有必要开发一种自身具备防升华性能的烫画墨水。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种自身具备防升华性能的防升华烫画墨水。

本发明的第二目的是提供一种前述防升华烫画墨水的制备方法。

为实现上述第一目的，本发明提供一种防升华烫画墨水，其特殊之处在于，包括防升华树脂分散体，防升华树脂分散体包括水性高分子树脂、吸附剂、内分散剂和水。

水性高分子树脂为分子量范围在10000至50000且Tg≤0℃的改性丙烯酸树脂、改性聚氨酯树脂或苯乙烯丙烯酸树脂，吸附剂为纳米活性炭、气相二氧化硅、炭黑或活性氧化铝，防升华树脂分散体占所述防升华烫画墨水总重量的10％至30％。

由上述方案可见，上述防升华树脂分散体可视作一种复合型改性剂，按照特定比例范围添加进普通烫画墨水后即可在热转印环节赋予其防升华性能。分子量在10000至50000范围内且Tg(玻璃化转变温度)低于0℃的水性高分子树脂成膜致密且阻隔性强，作为分散体中的强化性成分可填充烫画墨水中原有水溶性树脂成分的成膜空隙，有效阻隔压烫环节织物中二次升华的分散染料，还能明显改善承印织物上烫画图案的弹性、柔软度、附着力以及耐水洗性能。另外上述水性高分子树脂与热熔粉的物化特性较为接近，因此上述烫画墨水在热转印环节还可免于使用热熔粉。

吸附剂为分散体中的功能性成分，通常选用多孔型的固体颗粒，其能够吸收热转印环节承印织物释放的挥发物，防止承印织物中二次升华的分散染料污染烫画图案。实际上具有吸附性能的物质还有很多，比如液态的硅溶胶，并不限于前述几种选项。这类固体吸附剂较难融入到烫画墨水的分散体系中，直接与烫画墨水中的其余成分混合易发生沉淀。前期研究阶段确定可以通过分步混合法制备烫画墨水，即先将功能性成分、强化性成分与匹配的内分散剂预混合得到稳定的分散体系，即防升华树脂分散体后再将其与普通烫画墨水的故有成分进行混合就能保证烫画墨水整体的分散稳定性以及防升华性能。

进一步的方案是，防升华树脂分散体按重量百分比计包括20％至 50％的水性高分子树脂、20％至50％的吸附剂、5％至10％的内分散剂，余量为水。

进一步的方案是，防升华烫画墨水按重量百分比计还包括20％至 40％的颜料分散体、10％至25％的水溶性树脂、5％至20％的外分散剂、0.5％至2％的表面活性剂、10％至20％的水性有机溶剂、0.1％至0.5％的杀菌剂，余量为水。

由上可见，符合上述配比的四种成分可形成稳定的防升华树脂分散体，进一步规定防升华烫画墨水中的其余成分及配比范围可确保墨水整体的分散稳定性，并使对应的烫画图案具备较强的阻隔性能以及针对承印织物挥发物的吸附性能。

烫画墨水配方中的颜料分散体可以是黑色、白色、黄色、红色或蓝色的颜料分散体；表面活性剂可采用炔二醇类表面活性剂、有机硅类表面活性剂或有机氟类表面活性剂；外分散剂可选用本领域内颜料稳定性和降粘特性强的品种；水溶性有机溶剂可选用丙三醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、二乙二醇甲醚、丙二醇或吡咯烷酮。另外，水性高分子树脂在选择改性聚氨酯树脂和苯乙烯丙烯酸树脂时还需要使用交联剂，具体可使用多异氰酸酯型交联剂，而改性丙烯酸树脂一般都具备自交联性能，无需使用交联剂。

同时容易理解，上述烫画墨水配方具体到每个成分都存在多种具体的物质可供选择，对应于同一成分的多种具体物质在物化性质上都较为接近，相互间几乎不发生反应，混用后也不会造成烫画墨水相关性能的劣化，因此具体实施时可根据需要混用可作为同一成分的多种物质。

进一步的方案是，防升华树脂分散体的固含量为20％至50％，并且防升华树脂分散体的粘度小于500cP。

由上可见，将防升华树脂分散体的固含量和粘度控制在上述范围有助于改善烫画墨水整体的分散稳定性，且有利于烫画墨水整体在固含量和粘度方面的调控。

进一步的方案是，改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂或胺基改性聚醚丙烯酸酯树脂。

由上可见，有机硅改性丙烯酸树脂的代表性型号有日本日信的 E-370和E-790，其成膜光滑耐划伤。胺基改性聚醚丙烯酸酯树脂的代表性型号有中国 台湾乔益的JT-S1702，具有较强的附着力以及耐化学性。

进一步的方案是，改性聚氨酯树脂为聚碳酸酯型聚氨酯树脂或聚醚型聚氨酯树脂。

由上可见，聚碳酸酯型聚氨酯树脂的代表型号有德国科思创的 Bayhydrol U2757、Bayhydrol U 2750，聚醚型聚氨酯树脂的代表型号有日本三井的W-6061，两类改性聚氨酯树脂都具备高柔韧性和良好的耐热性能。

进一步的方案是，内分散剂为德国毕克的BYK 190、BYK 160或美国气体化学的ZetaSperse 3700、ZetaSperse 3100。

由上可见，上述四种分散剂具备较好的润湿性，可与水、吸附剂和水性高分子树脂形成稳定的分散体系，还有助于提高颜料分散体的展色性以及烫画墨水整体的流平度和稳定性。

进一步的方案是，水溶性树脂的Tg≤-30℃。

由上可见，烫画墨水配方中占比较大且Tg≤-30℃的水溶性树脂可显著加快墨水的成膜速率，减少因墨水流动性过强导致的图案变形，有助于获得清晰锐利的印花图案，另外这类树脂干燥成膜后在常规压烫工艺条件下可充分熔融，保证墨水的热转印性能。

进一步的方案是，水溶性树脂的拉伸强度大于55MPa，并且水溶性树脂的断裂延长率大于550％。

由上可见，烫画在质感上需匹配承印织物的柔软手感，而这主要取决于占比较大的水溶性树脂的物理性能，较高拉伸强度和断裂延长率的水溶性树脂能够赋予烫画较好的韧性和柔软度。墨水领域常用的水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚酯树脂乳液或聚烯烃树脂乳液中均存在符合上述拉伸强度和断裂延长率要求的型号。

为实现上述第二目的，本发明提供一种前述防升华烫画墨水的制备方法，其特殊之处在于，包括下列步骤：

S1：将吸附剂、内分散剂和水在室温下以800rpm至1200rpm的转速搅拌混合60min至120min得到一级分散液；

S2：将一级分散液注入砂磨机，使用0.3mm粒径的锆珠以1200rpm 至1800rpm的转速研磨处理4h得到二级分散液；

S3：将水性高分子树脂和二级分散液在800rpm至1000rpm的转速下搅拌混合1h至2h后经0.45μm孔径滤膜过滤得到防升华树脂分散体；

S4：将水、颜料分散体、防升华树脂分散体和外分散剂在室温下以800rpm至1000rpm的转速搅拌混合30min至60min得到分散悬浮液；

S5：在分散悬浮液中加入水溶性树脂、表面活性剂、水溶性有机溶剂和杀菌剂后在常温下以800rpm至1000rpm的转速搅拌混合30min 至60min，随后以0.45μm孔径滤膜过滤。

由上述方案可见，上述步骤S1至S3通过多次搅拌和长时间的研磨处理可得到均一稳定的防升华树脂分散体，随后将其与颜料分散体、水和外分散剂搅拌混合可保证烫画墨水中两种分散体的均质分散，并更好地与烫画墨水中的其余成分进行融合。

附图说明

图1是本发明实施例五制备的防升华烫画墨水的热转印效果图。

图2是对比例制备的普通烫画墨水的热转印效果图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明依照以下步骤制备防升华烫画墨水：

S1：按重量百分比计称取20％至50％的水性高分子树脂、20％至50％的吸附剂、5％至10％的内分散剂和余量水，将吸附剂、内分散剂和水加入搅拌釜并在室温下以800rpm至1200rpm的转速搅拌混合60min至 120min得到一级分散液；

S2：将一级分散液注入卧式砂磨机，使用0.3mm粒径的锆珠在 1200rpm至1800rpm的转速下研磨处理4h得到二级分散液；

S3：将水性高分子树脂和二级分散液注入搅拌釜，在800rpm至 1000rpm转速下搅拌1h至2h后经0.45μm孔径PP滤膜过滤得到固含量为20％至50％且粘度小于500cP的防升华树脂分散体；

S4：按重量百分比计称取20％至40％的颜料分散体、10％至30％的防升华树脂分散体、10％至25％的水溶性树脂、5％至20％的外分散剂、 0.5％至2％的表面活性剂、10％至20％的水性有机溶剂、0.1％至0.5％的杀菌剂和余量水，将水、颜料分散体、防升华树脂分散体和外分散剂注入搅拌釜并在室温下以800rpm至1000rpm的转速搅拌混合30min至60min得到分散悬浮液；

S5：在分散悬浮液中加入水溶性树脂、表面活性剂、水溶性有机溶剂和杀菌剂后继续使用搅拌釜在常温下以800rpm至1000rpm的转速搅拌混合30min至60min，随后以0.45μm孔径PP滤膜过滤得到防升华烫画墨水。

上述吸附剂为纳米活性炭、气相二氧化硅、炭黑或活性氧化铝，上述水性高分子树脂为Tg≤0℃的有机硅改性丙烯酸树脂、胺基改性聚醚丙烯酸酯树脂、聚碳酸酯型聚氨酯树脂、聚醚型聚氨酯树脂或苯乙烯丙烯酸树脂，上述水溶性树脂需选用Tg≤-30℃，拉伸强度大于 55MPa，并且断裂延长率大于550％的品种。

实施例一至五及对比例

实施例中防升华树脂分散体使用日信E-790有机硅改性丙烯酸树脂、桥益JT-S1702胺基改性聚醚丙烯酸酯树脂、科思创Bayhydrol U 2757聚碳酸酯型聚氨酯、三井W-6061聚醚型聚氨酯、巴斯夫Joncryl 624苯乙烯丙烯酸树脂作为水性高分子树脂，上述5种树脂分子量均在10000至50000范围内，并且上述5种树脂的实测Tg均低于0℃；实施例在采用非改性丙烯酸树脂作为水性高分子树脂时还会使用 JETIC公司的IT AD201D多异氰酸酯交联剂。

实施例中使用Cabot公司的Norit GSX CAT纳米活性炭、德固赛AEROSIL 380亲水气相二氧化硅、Cabot公司的M460炭黑、南京天行新材料有限公司的TAP-A26活性氧化铝作为吸附剂；使用毕克BYK 190、气体化学ZetaSperse 3700作为内分散剂。

实施例使用科莱恩Colanyl White TQ 100-CN作为颜料分散体，使用日本第一工业制药的SUPERFLEX 170聚氨酯树脂作为水溶性树脂，该树脂的实测Tg低于-30℃，拉伸强度大于55MPa，并且水溶性树脂的断裂延长率大于550％；使用巴斯夫公司的Dispex UltraPX 4290 作为外分散剂；使用美国气体化学的Surfynol465和Surfynol 104E这两种炔二醇类表面活性剂作为复配表面活性剂，使用TROY公司的 MERGAL K10N作为杀菌剂，水性有机溶剂则统一使用乙二醇。实施例一至五均按照前述方法制备防升华烫画墨水，涉及的防升华树脂分散体以及墨水成分的具体配比参见表1和表2。表2中对比例在成分配比上与实施例五的区别仅在于不含防升华树脂分散体，因此实际制备过程仅有S4和S5两步。

表1：防升华树脂分散体成分表

表2：防升华烫画墨水成分表

热转印测试

以喷墨打印方式使用实施例一至五制备的防升华烫画墨水以及对比例制备的普通烫画墨水在PET转印膜上打印出相同尺寸的纯白色块图案，自然干燥后利用压烫机将PET转印膜上的纯白色块图案在160℃至170℃下压烫10s至黑色涤纶承印织物上，通过比较确定实施例一至五制备的防升华烫画墨水的热转印效果基本一致。因此，这里仅将对比例与成分最为接近的实施例五做热转印效果对比，具体参见图1 和图2。

通过比较图1和图2可以看出，实施例五制备的防升华烫画墨水在压烫环节能够有效阻隔和吸附承印织物中二次升华的分散染料，印花图案清晰完整，色准度高；对比例制备的普通烫画墨水对应的印花图案模糊暗淡且整体颜色发灰，明显偏离墨水本色，说明印花图案已被承印织物中二次升华的分散染料严重污染。

因此，本发明获得的防升华烫画墨水通过使用水性高分子树脂和水溶性树脂能够形成致密且阻隔性强的烫画，有效隔离承印织物在高温下释放的挥发物；配合引入吸附剂能够有效吸收压烫环节承印织物中二次升华的分散染料，上述两方面因素的协同作用能够有效消除承印织物中分散染料二次升华的不良影响，使得防升华烫画墨水通过常规烫画工艺直接进行热转印就能在深色织物上获得理想的印花效果，有助于简化烫画工艺、提高印花效率及降低印花成本。

Claims (5)

1.一种防升华烫画墨水，其特征在于:包括占所述防升华烫画墨水总重量的10%至30%的防升华树脂分散体，按重量百分比计还包括20%至40%的颜料分散体、10%至25%的水溶性树脂、5%至20%的外分散剂、0.5%至2%的表面活性剂、10%至20%的水溶性有机溶剂、0.1%至0.5%的杀菌剂，余量为水，所述防升华树脂分散体按重量百分比计包括20%至50%的水性高分子树脂、20%至50%的吸附剂、5%至10%的内分散剂，余量为水；

所述水性高分子树脂为分子量范围在10000至50000且Tg≤0℃的改性丙烯酸树脂、改性聚氨酯树脂或苯乙烯丙烯酸树脂，所述吸附剂为纳米活性炭、气相二氧化硅、炭黑或活性氧化铝，所述防升华树脂分散体的固含量为20%至50%，并且所述防升华树脂分散体的粘度小于500cP；所述水溶性树脂的Tg≤-30℃；所述内分散剂为BYK 190、BYK 160、ZetaSperse3700或ZetaSperse 3100。

2.如权利要求1所述的防升华烫画墨水，其特征在于：

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂或胺基改性聚醚丙烯酸酯树脂。

3.如权利要求1所述的防升华烫画墨水，其特征在于：

所述改性聚氨酯树脂为聚碳酸酯型聚氨酯树脂或聚醚型聚氨酯树脂。

4.如权利要求1所述的防升华烫画墨水，其特征在于：

所述水溶性树脂的拉伸强度大于55MPa，并且所述水溶性树脂的断裂延长率大于550%。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的防升华烫画墨水的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1：将所述吸附剂、所述内分散剂和水在室温下以800rpm至1200rpm的转速搅拌混合60min至120min得到一级分散液；

S2：将所述一级分散液注入砂磨机，使用0.3mm粒径的锆珠以1200rpm至1800rpm的转速研磨处理4h得到二级分散液；

S3：将所述水性高分子树脂和所述二级分散液在800rpm至1000rpm的转速下搅拌混合1h至2h后经0.45μm孔径滤膜过滤得到防升华树脂分散体；

S4：将水、所述颜料分散体、所述防升华树脂分散体和所述外分散剂在室温下以800rpm至1000rpm的转速搅拌混合30min至60min得到分散悬浮液；

S5：在所述分散悬浮液中加入所述水溶性树脂、所述表面活性剂、所述水溶性有机溶剂和所述杀菌剂后在常温下以800rpm至1000rpm的转速搅拌混合30min至60min，随后以0.45μm孔径滤膜过滤。

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