CN114892422B - 一种无烟或少烟高强渗透型墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无烟或少烟高强渗透型墨水及其制备方法，按照重量百分比计包含以下原料：色浆10‑60％，第一溶剂5‑40％，高分子磺酸类聚合分散剂0.01‑8％，炔二醇类表面活性剂0.01‑5％，氟碳类表面活性剂0.01‑5％，杀菌剂0.01‑0.5％，余量水。其中，所述色浆按照重量百分比计包含以下原料：色粉15‑30％，第二溶剂5‑40％，苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂5‑30％，杀菌剂0.01‑0.5％，余量水。所述无烟或少烟高强渗透型墨水稳定性高，不仅可以快速渗透到纤维布料内部，而且结合牢固，打印环境不存在明显的烟雾，极大地优化了生产环境，满足绿色环保的发展要求。

Description

一种无烟或少烟高强渗透型墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及数码印花技术领域，尤其是一种无烟或少烟高强渗透型墨水及其制备方法。
背景技术
渗透型墨水，是指墨水与打印对象接触后，可以沿特定方向下渗，形成牢固的结合，相比普通墨水，具有更好的复色、饱和度、固色(色牢度)和颜色效果。渗透型墨水一般采用溶剂、分散剂对色粉进行分散，形成稳定的颜色分散体系，在直接打印时，溶剂挥发后色彩被固定在基材上，此时溶剂挥发可能会造成物质夹带，结合打印环境的悬浮物形成烟雾。
另一方面，渗透性墨水对色粉的要求较高，即在与打印对象接触后迅速进入基材，这就意味着其具有较高的扩散。当热转印温度达到150℃甚至更高时，热转印色粉的升华就显得更加明显，使得转印过程中呈现“白烟”，对工厂的生产环境产生不利影响，也不满足绿色环保的可持续发展理念。
发明专利CN105542568B公开了一种用于低克重转印纸的热升华墨水的打印方法，包括以下步骤：(1)准备热升华墨水，配方包括分散染料、分散剂、水溶性溶剂、以及至少一种聚氧丙烯醚聚合物；所述的聚氧丙烯醚聚合物的数均分子量为5000-8000；按重量百分比计算，所述的聚氧丙烯醚聚合物在配方中的添加量为1-5％；(2)制作色彩管理曲线并调用，准备克重低于65克的低克重转印纸，在其上打印热升华墨水；(3)通过打印机自带的加热装置或其他热压装置提供足够的温度激发热升华墨水，温度不低于120℃。该方案需要结合低克重转印纸，实质上是由于墨水的性能比较有限，更关键的是，该墨水是常见的墨水，不具有高渗透性，这种牺牲墨水的渗透要求而换取烟雾量少的思路，无法满足数码行业进一步提升打印品质的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中渗透型墨水存在的打印出现“冒白烟”问题，提供一种无烟或少烟高强渗透型墨水，采用低温色粉和中温色粉混合，以提升墨水的渗透力，在此基础上，通过苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂和第二溶剂配合，来获得均一的色浆体系。为了限制该色浆在打印过程中的扩散，墨水中加入高分子磺酸类聚合分散剂，利用特定聚合物的耐热性提高色温的稳定性，极大减少了热转印分散染料受热产生的染料烟雾。
发明人在探索过程中发现，高分子磺酸类聚合分散剂的引入，对低温色粉和中温色粉起到了很好的“束缚”作用，但是对墨水的粘度和张力影响较大，部分色系打印中出现喷头堵塞，造成图案断线，无法完成打印，为此，本发明优化了溶剂和表面活性剂组合方案，使得不同色系的墨水都满足打印流畅、不断线的要求。
具体方案如下：
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，按照重量百分比计包含以下原料：色浆10-60％
第一溶剂5-40％
高分子磺酸类聚合分散剂0.01-8％
炔二醇类表面活性剂0.01-5％
氟碳类表面活性剂0.01-5％
杀菌剂0.01-0.5％
余量水；
其中，所述色浆按照重量百分比计包含以下原料：
色粉15-30％
第二溶剂5-40％
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂5-30％
杀菌剂0.01-0.5％
余量水；
其中，所述色粉按照重量百分比计由以下原料组成：低温色粉20-80％，中温色粉20-80％。
进一步的，所述色粉按照重量百分比计由以下原料组成：低温色粉30-70％，中温色粉30-70％，优选地，所述色粉按照重量百分比计由以下原料组成：低温色粉40-60％，中温色粉40-60％；
任选的，所述低温色粉为分散蓝36，溶剂黄16，分散红9，分散红111，分散红375，溶剂蓝78，分散红棕4中至少一种；所述中温色粉为分散黄54，分散红60，分散黄119，分散黄211，分散红153，分散红179，分散蓝72，分散蓝360，分散蓝359，分散棕27中至少一种。
进一步的，所述第二溶剂为甘油、山梨醇中至少一种；
任选的，所述苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂为固体颗粒，软化点为100-180℃，分子量为7000-10000，酸值为200-300mgKOH/g。
进一步的，所述色浆按照重量百分比计包含以下原料：
色粉18-25％
第二溶剂10-30％
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂10-20％
杀菌剂0.01-0.5％
余量水。
进一步的，所述第一溶剂为二聚甘油、二甘醇、山梨醇中至少2种混合；
任选的，所述无烟或少烟高强渗透型墨水，按照重量百分比计包含以下原料：
进一步的，所述第一溶剂为二聚甘油和二甘醇混合，二聚甘油和二甘醇的质量比为3-10：1-2；或者，所述第一溶剂为二聚甘油和山梨醇混合，二聚甘油和山梨醇质量比为0.5-2：1。
进一步的，所述高分子磺酸类聚合分散剂的分子量为5000-20000，优选为8000-15000；
任选的，所述炔二醇类表面活性剂与所述氟碳类表面活性剂的质量比为2-4：0.5-1；优选地，所述炔二醇类表面活性剂与所述氟碳类表面活性剂的质量比为2-3：1。
本发明还保护所述无烟或少烟高强渗透型墨水的制备方法，包括，
制备色浆：获得所述重量百分比的原料，将色浆的各原料混合，搅拌均匀，得到分散液，将所述分散液进行除杂处理后，送入研磨机进行研磨，得到色浆；
制备墨水：将得到的所述色浆与墨水其余原料混合，搅拌均匀，得到混合液，将所述混合液进行离心、过滤后，得到所述无烟或少烟高强渗透型墨水。
本发明还保护所述无烟或少烟高强渗透型墨水在数码印花中的应用。
本发明还保护一种数码印花方法，采用所述无烟或少烟高强渗透型墨水，进行热升华转印和/或直喷打印，操作温度为100-240℃。
有益效果：
本发明中，所述无烟或少烟高强渗透型墨水可以解决现有数码印花中存在的冒“白烟”问题，同时具有较好的渗透效果，打印流畅，不断线，且图案清晰，尤其适用于长纤维布料，如毛绒、毛毯、地毯等，具有广阔的运用前景。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
以下使用的主要试剂包括：
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂：广州捷迅科技发展有限公司提供的苯乙烯丙烯酸聚合物LD-71。
高分子磺酸类聚合分散剂可以是MWA公司的REAX85A、REAX907等、巴斯夫SokalanCP-9等。
炔二醇类表面活性剂：赢创surfynol 104E，420,440,465或480型号皆可。
氟碳类表面活性剂：杜邦FS-3000，或者杜邦FS-3100。杀菌剂为BIT-20。
实施例1
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，制备方法如下：
制备色浆：按照表1、表2称取各原料，将色浆的各原料混合，搅拌均匀，得到分散液，将所述分散液进行除杂处理，除杂处理包括除铁和除颗粒，其中除铁采用磁体吸附方式去除铁杂质，之后采用孔径50-100目的过滤材料进行过滤，过滤后送入研磨机进行研磨，研磨机的转速为500rpm，一批物料一般需研磨4-8小时后出料，得到色浆；
制备墨水：将得到的所述色浆与墨水其余原料混合，搅拌均匀，得到混合液，将所述混合液进行离心，离心的转速为10000rpm，离心之后弃去沉淀物，取液相进行过滤，得到所述无烟或少烟高强渗透型墨水。
表1实施例1色浆用量表
原料 用量/％
水 36.8
山梨醇 10
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 25
杀菌剂 0.2
分散红60 18
分散红111 10
合计 100
表2墨水用量表/质量％
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
色浆 50 50 60 40 20 30
二聚甘油 10 6 8 10 12 7
二甘醇 2 4 1 5
山梨醇 8 6
高分子磺酸类聚合分散剂 5 5 3 5 7 6
杀菌剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
炔二醇类表面活性剂 1.5 1.5 1.5 1.5 3.2 4
氟碳类表面活性剂 0.3 0.3 0.3 0.3 2 1.8
水 31 33 26 35 49.6 46
合计 100 100 100 100 100 100
实施例2
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，制备方法同实施例1，其中色浆的配料见表3。
表3实施例2色浆用量表/质量％
原料 用量
水 24.8
山梨醇 25
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 30
杀菌剂 0.2
溶剂黄16 10
分散黄54 10
合计 100
实施例3
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，制备方法同实施例1，其中色浆由2种色浆混合，分别见表4和表5。其中色浆3-1占墨水总重的40％，色浆3-2占墨水总重的20％。
表4色浆3-1用量表/质量％
原料 用量
水 34.8
山梨醇 10
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 20
甘油 15
杀菌剂 0.2
分散蓝36 20
合计 100
表5色浆3-1用量表/质量％
原料 用量
水 34.8
甘油 15
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 20
山梨醇 10
杀菌剂 0.2
分散蓝359 20
合计 100
实施例4
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，制备方法同实施例1，其中色浆由3种色浆混合，分别见表6、表7和表8。其中色浆4-1占墨水总重的27％，色浆4-2占墨水总重的4％，色浆4-3占墨水总重的9％。
表6色浆4-1用量表/质量％
表7色浆4-2用量表/质量％
原料 用量
水 42.3
山梨醇 25
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 10
甘油 2.5
杀菌剂 0.2
分散红棕4 20
合计 100
表8色浆4-3用量表/质量％
原料 用量
水 42.3
山梨醇 25
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 10
甘油 2.5
杀菌剂 0.2
溶剂蓝78 20
合计 100
实施例5
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，制备方法同实施例1，其中色浆配料见表9。
表9实施例5色浆用量表/质量％
实施例6
一种无烟或少烟高强渗透型墨水，制备方法同实施例1，其中色浆配料见表10。
表10实施例6色浆用量表/质量％
原料 用量
水 35.8
山梨醇 15
甘油 12
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 18
杀菌剂 0.2
分散红375 7
分散黄211 12
合计 100
对比例1
参照实施例1，墨水的制备方法相同，区别在于色浆不同，色浆中的分散红60采用同等质量的分散红111代替。
对比例2
参照实施例1，墨水的制备方法相同，区别在于色浆不同，色浆中的分散红111采用同等质量的分散红60代替。
对比例3
参照实施例1，墨水的制备方法相同，区别在于墨水的原料中，高分子磺酸类聚合分散剂采用同等质量的木质素磺酸钠代替。
对比例4
参照实施例1，墨水的制备方法相同，区别在于墨水配方不同，采用同等质量的硅烷类表面活性剂(赢创surfynol 960)代替氟碳类表面活性剂。
对比例5
参照实施例1，墨水的制备方法相同，区别在于墨水配方不同，采用同等质量的炔二醇类表面活性剂代替氟碳类表面活性剂。
对比例6
参照实施例1，墨水的制备方法相同，区别在于墨水配方不同，采用同等质量的甘油代替二聚甘油。
墨水性能检测
1、理化测试
光谱测试采用紫外分光光度计，表面张力使用静态表面张力仪以及动态表面张力仪设备。测试方法采用相应设备的常规操作方法。测试结果见表11。
2、老化测试
老化三天和老化七天是指把墨水放到60摄氏度恒温箱中放置三天和七天时间。到时间后取出墨水放置常温抽取墨水瓶中墨水的底部和顶部样品测试墨水的紫外光谱。测试结果见表11。其中，光谱差的计算方式为：(下层光谱-上层光谱)/上层光谱*100％。
表11墨水理化性能
3、打印测试
运用所制备的墨水，进行热升华转印，方法如下：将制备的墨水装到打印机上，在电脑软件中进行制图并排版，将排版好的图案进行打印机打印，打印机按照排版的图案打印到热转印纸上，进行烘干。烘干后的热转印纸与布料(40mm纤维布)在滚筒中进行压印，以直径60厘米滚筒为例，压印温度为220℃，压印转速12转(时间约为35-45秒)，布料印花结束后对打印效果进行检测。打印测试结果见表12。
表12打印测试结果表
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：按照重量百分比计包含以下原料：色浆 10-60%
第一溶剂 5-40%
高分子磺酸类聚合分散剂 0.01-8%
炔二醇类表面活性剂 0.01-5%
氟碳类表面活性剂 0.01-5%
杀菌剂 0.01-0.5%
余量水；
其中，所述色浆按照重量百分比计包含以下原料：
色粉 15-30%
第二溶剂 5-40%
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 5-30%
杀菌剂 0.01-0.5%
余量水；
其中，所述色粉按照重量百分比计由以下原料组成：低温色粉20-80%，中温色粉20-80%；所述低温色粉为分散蓝36，溶剂黄16，分散红9，分散红111，分散红375，溶剂蓝78，分散红棕4中至少一种；所述中温色粉为分散黄54，分散红60，分散黄119，分散黄211，分散红153，分散红179，分散蓝72，分散蓝360，分散蓝359，分散棕27中至少一种；所述第二溶剂为甘油、山梨醇中至少一种；所述第一溶剂为二聚甘油、二甘醇、山梨醇中至少2种混合；所述高分子磺酸类聚合分散剂的分子量为8000-15000。
2.根据权利要求1所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述色粉按照重量百分比计由以下原料组成：低温色粉30-70%，中温色粉30-70%。
3.根据权利要求2所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述色粉按照重量百分比计由以下原料组成：低温色粉40-60%，中温色粉40-60%。
4.根据权利要求1所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂为固体颗粒，软化点为100-180℃，分子量为7000-10000，酸值为200-300mgKOH/g。
5.根据权利要求1-3任一项所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述色浆按照重量百分比计包含以下原料：
色粉 18-25%
第二溶剂 10-30%
苯乙烯丙烯酸高分子聚合物分散剂 10-20%
杀菌剂 0.01-0.5%
余量水。
6.根据权利要求1所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述无烟或少烟高强渗透型墨水，按照重量百分比计包含以下原料：
色浆 20-40%
第一溶剂 10-30%
高分子磺酸类聚合分散剂 1-5%
炔二醇类表面活性剂 1-3%
氟碳类表面活性剂 0.1-2%
杀菌剂 0.01-0.5%
余量水。
7.根据权利要求1所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述第一溶剂为二聚甘油和二甘醇混合，二聚甘油和二甘醇的质量比为3-10：1-2；或者，所述第一溶剂为二聚甘油和山梨醇混合，二聚甘油和山梨醇质量比为0.5-2：1。
8.根据权利要求1-3任一项所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述炔二醇类表面活性剂与所述氟碳类表面活性剂的质量比为2-4：0.5-1。
9.根据权利要求8所述无烟或少烟高强渗透型墨水，其特征在于：所述炔二醇类表面活性剂与所述氟碳类表面活性剂的质量比为2-3：1。
10.一种权利要求1-9任一项所述无烟或少烟高强渗透型墨水的制备方法，其特征在于：包括，
制备色浆：获得所述重量百分比的原料，将色浆的各原料混合，搅拌均匀，得到分散液，将所述分散液进行除杂处理后，送入研磨机进行研磨，得到色浆；
制备墨水：将得到的所述色浆与墨水其余原料混合，搅拌均匀，得到混合液，将所述混合液进行离心、过滤后，得到所述无烟或少烟高强渗透型墨水。
11.权利要求1-9任一项所述无烟或少烟高强渗透型墨水在数码印花中的应用。
12.一种数码印花方法，采用权利要求1-9任一项所述无烟或少烟高强渗透型墨水，进行热升华转印和/或直喷打印，操作温度为100-240℃。
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