CN114989671A - 一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，涉及精细化工和纳米新材料技术领域，针对现有的喷墨打印机用墨水，功能单一，化学稳定性差，耐水性与耐光性差，无法长期储存，粒径大、分布不均匀、打印稳定性低，使用效果差的问题，现提出如下方案，包括以下比例原料：2％‑15％的纳米颜料色浆、10‑70％水性助溶剂、1％‑10％的可发生交联反应的树脂。本发明利用表面改性接枝技术制备纳米颜料色浆，然后加入保湿剂、光稳定剂、杀菌剂、表面活性剂和pH调节剂等配制纳米乳胶喷墨墨水，该法制备的乳胶墨水具有色彩纯正、粒径小、分布均匀与色牢度高的优点，并且适应底材种类多、对基材附着力好。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工和纳米新材料技术领域，尤其涉及一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法。
背景技术
目前市面上喷墨墨水按着色剂分类主要有染料墨水和颜料墨水；染料墨水色彩鲜艳，饱和度高，制备方便，染料溶于水后，直接过滤即可使用，且成本低廉；颜料墨水耐水、耐光性好，输出的图案可长期保存，但是染料墨水化学稳定性和耐水性差易受光和氧气的破坏，染料墨水储存稳定性欠缺，且颜料与基材间没有结合力。纳米乳胶喷墨墨水是近年来发展的一种新型喷墨打印墨水，具有稳定性高、喷射性能好和颜色鲜艳等优点，引起了人们的普遍关注；此类墨水的主要原理，是通过表面改性，将不溶于水的颜料，接枝改变成水溶性的色料，再与可反应、可交联的丙烯酸类、或者聚氨酯类、或者两者的混合物组合，添加适当的保湿剂、表面活性剂、杀菌剂、ph值缓冲剂等等，配制成墨水，该墨水不仅可以用于广告行业使用的基材，比如PVC画布、PP纸等；也可以应用于各类硬质基材，比如亚克力、木板、铝扣板、玻璃等等；还可以用于棉织物的喷墨印花；所以亟需一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法。
但是，现有的喷墨打印机用墨水，功能单一，化学稳定性差，耐水性与耐光性差，无法长期储存，粒径大、分布不均匀、打印稳定性低，使用效果差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的喷墨打印机用墨水，功能单一，化学稳定性差，耐水性与耐光性差，无法长期储存，粒径大、分布不均匀、打印稳定性低，使用效果差的缺点，而提出的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的配方，包括以下比例原料：
2％-15％的纳米颜料色浆、10-70％水性助溶剂、1％-10％的可发生交联反应的树脂、0.5％-10％表面活性剂、0.1-0.5％抑菌剂、0.1-5％PH值缓冲剂与补满 100％的适量水。
一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，包含以下步骤：
S1：备料：依次称取纳米颜料色浆、水性助溶剂、的可发生交联反应的树
脂、表面活性剂、抑菌剂、值缓冲剂与适量水，备用；
S2：混料：用乳化机对所述S1中所称取的物料以3000-5000r/min的速率
搅拌120min；
S3：过滤：用1.2μm滤纸过滤所述S2中的混合料即可。
优选的，所述纳米颜料色浆是通过颜料的表面改性制得，其制备方法包括以下步骤：
S1：使用大量工业纯水，队颜料粉末进行清洗，除去其中的可溶性杂质，对颜料进行纯化；
S2：对不同的颜料结构，进行重氮化，通过重氮化，将选择的亲水性基团
接枝到颜料基团上，使颜料可溶于水；
S3：使用离心机，用离心分离将未反应完全的颜料大颗粒从溶液中分离，
获得符合喷墨打印粒径要求的纳米颜料色浆。
优选的，所述2％-15％的纳米颜料色浆色系包括CI Pigment Yellow 12/13/74/81/83/151/155、CI Pigment Orange 36/64、CI Pigment Red 48:2/48:3/53:1/122/208/254/264、CI Pigment Voilet 19/23、CI Pigment Blue 15:3/15:4/17:1、CI PigmentGreen 36与CI Pigment Black 7，除以上颜料以外，其他着色剂，如分散染料等，也可以适用于纳米颜料色浆。
优选的，所述10-70％水性助溶剂可以为乙醇、乙二醇、正丙醇、1，2-丙二醇、正丁醇、1，4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、甘油中的一种或几种、乙二醇丁醚、二缩乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚。
优选的，所1％-10％的可发生交联反应的树脂可以是丙烯酸酯、聚氨酯、聚氨酯乳液与苯乙烯丙烯酸酯，且树脂可在100℃的条件下，发生自交联反应、成膜，达到附着、防水、耐刮擦性能。
优选的，所述抑菌剂包括但不限于苯并三唑、异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮与苯丙异噻唑啉酮。
优选的，所述0.1-5％PH值缓冲剂包括碳酸氢钠、氨水、三乙醇胺、磷酸二氢钠、磷酸三钠等。
本发明中，所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，1％-10％的可发生交联反应的树脂将决定成膜后膜的硬度、透明度、附着力等重要性能，选取高硬度的丙烯酸类树脂，保证成膜后的硬度，提高印刷之后的耐刮擦性能；
本发明中，所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，添加低成膜温度的聚氨酯乳液，增加成膜后的柔韧度和拉伸度，适应不同印刷底材的柔韧性，并且由于聚氨酯可以提供更强的附着力，可以保证印刷后油墨膜层对底材的附着力；
本发明利用表面改性接枝技术制备纳米颜料色浆，然后加入保湿剂、光稳定剂、杀菌剂、表面活性剂和pH调节剂等配制纳米乳胶喷墨墨水，该法制备的乳胶墨水具有色彩纯正、粒径小、分布均匀、打印稳定性高与色牢度高的优点，并且适应底材种类多、对基材附着力好。
具体实施方式
下面将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。
本方案提供的一种实施例：一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的配方，包括以下比例原料：
2％-15％的纳米颜料色浆、10-70％水性助溶剂、1％-10％的可发生交联反应的树脂、0.5％-10％表面活性剂、0.1-0.5％抑菌剂、0.1-5％PH值缓冲剂与补满100％的适量水。
一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，包含以下步骤：
S1：备料：依次称取纳米颜料色浆、水性助溶剂、的可发生交联反应的树脂、表面活性剂、抑菌剂、值缓冲剂与适量水，备用；
S2：混料：用乳化机对所述S1中所称取的物料以3000-5000r/min的速率搅拌120min；
S3：过滤：用1.2μm滤纸过滤所述S2中的混合料即可。
本实施例中：所述纳米颜料色浆是通过颜料的表面改性制得，其制备方法包括以下步骤：
S1：使用大量工业纯水，队颜料粉末进行清洗，除去其中的可溶性杂质，对颜料进行纯化；
S2：对不同的颜料结构，进行重氮化，通过重氮化，将选择的亲水性基团接枝到颜料基团上，使颜料可溶于水；
S3：使用离心机，用离心分离将未反应完全的颜料大颗粒从溶液中分离，获得符合喷墨打印粒径要求的纳米颜料色浆。
本实施例中，所述2％-15％的纳米颜料色浆色系包括CI Pigment Yellow 12/13/74/81/83/151/155、CI Pigment Orange 36/64、CI Pigment Red 48:2/48:3/53:1/122/208/254/264、CI Pigment Voilet 19/23、CI Pigment Blue 15:3/15:4/17:1、CI PigmentGreen 36与CI Pigment Black 7，除以上颜料以外，其他着色剂，如分散染料等，也可以适用于纳米颜料色浆，选择适当的颜料，在进行纯化以后，对颜料进行重氮化处理，例如由磺苯基重氮离子与喹吖啶酮反应，生产可溶性吖啶酮，即可制备出水溶性喹吖啶酮颜料色浆，经过1.2um滤纸过滤及离心分离，可以得到水溶性纳米颜料色浆，同样原理，可以制得青色、黄色及黑色的水溶性纳米颜料色浆，也可以直接选择市售的纳米颜料色浆，例如美国Cabot公司的COJ系列产品，包括COJ300，COJ450，COj465 与COJ470等。
本实施例中，所述10-70％水性助溶剂可以为乙醇、乙二醇、正丙醇、1，2-丙二醇、正丁醇、1，4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、甘油中的一种或几种、乙二醇丁醚、二缩乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚，主要考虑溶剂的沸点，沸点或者共沸点，范围从40℃到350℃，优选120℃到320℃，最优在150℃到280℃。同时，由于共溶剂影响墨水最终粘度，溶剂的粘度，范围从10mPa·s到500mPa·s，优选20mPa·s到300mPa·s，最优20mPa·s到180mPa·s。
本实施例中，所1％-10％的可发生交联反应的树脂可以是丙烯酸酯、聚氨酯、聚氨酯乳液与苯乙烯丙烯酸酯，且树脂可在100℃的条件下，发生自交联反应、成膜，达到附着、防水、耐刮擦性能，还要有低的分子量，<100,000较佳；如果使用的是树脂的乳液，那么相应的，乳液的粒径要小于颜料粒径，最佳范围是小于500nm。
本实施例中，所述抑菌剂包括但不限于苯并三唑、异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮与苯丙异噻唑啉酮，抑菌剂优选水溶性杀菌剂，适用Ph值范围为7.0～9.0，杀菌剂添加量，优选0.1％到1.0％。由于墨水使用前一般为密封状态，在有限的氧气含量下，杀菌剂用量优选0.1-0.5％。
本实施例中，所述0.1-5％PH值缓冲剂包括碳酸氢钠、氨水、三乙醇胺、磷酸二氢钠、磷酸三钠等，缓冲剂除了调节墨水的PH值以外，在树脂交联时也起到中和作用。
本实施例中，制备过程中添加的所有材料，均为水性溶剂，对人体完全无害，对环境友好，完全符合绿色油墨的要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的配方，其特征在于，包括以下比例原料：
2％-15％的纳米颜料色浆、10-70％水性助溶剂、1％-10％的可发生交联反应的树脂、0.5％-10％表面活性剂、0.1-0.5％抑菌剂、0.1-5％PH值缓冲剂与补满100％的适量水。
2.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1：备料：依次称取纳米颜料色浆、水性助溶剂、的可发生交联反应的树脂、表面活性剂、抑菌剂、值缓冲剂与适量水，备用；
S2：混料：用乳化机对所述S1中所称取的物料以3000-5000r/min的速率搅拌120min；
S3：过滤：用1.2μm滤纸过滤所述S2中的混合料即可。
3.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：所述纳米颜料色浆是通过颜料的表面改性制得，其制备方法包括以下步骤：
S1：使用大量工业纯水，队颜料粉末进行清洗，除去其中的可溶性杂质，对颜料进行纯化；
S2：对不同的颜料结构，进行重氮化，通过重氮化，将选择的亲水性基团接枝到颜料基团上，使颜料可溶于水；
S3：使用离心机，用离心分离将未反应完全的颜料大颗粒从溶液中分离，获得符合喷墨打印粒径要求的纳米颜料色浆。
4.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：所述2％-15％的纳米颜料色浆色系包括CI Pigment Yellow 12/13/74/81/83/151/155、CI Pigment Orange 36/64、CI Pigment Red 48:2/48:3/53:1/122/208/254/264、CIPigment Voilet 19/23、CI Pigment Blue 15:3/15:4/17:1、CI Pigment Green 36与CIPigment Black 7，除以上颜料以外，其他着色剂，如分散染料等，也可以适用于纳米颜料色浆。
5.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：所述10-70％水性助溶剂可以为乙醇、乙二醇、正丙醇、1，2-丙二醇、正丁醇、1，4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、甘油中的一种或几种、乙二醇丁醚、二缩乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚。
6.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：所1％-10％的可发生交联反应的树脂可以是丙烯酸酯、聚氨酯、聚氨酯乳液与苯乙烯丙烯酸酯，且树脂可在100℃的条件下，发生自交联反应、成膜，达到附着、防水、耐刮擦性能。
7.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：所述抑菌剂包括但不限于苯并三唑、异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮与苯丙异噻唑啉酮。
8.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机用颜料型纳米乳胶墨水的制备方法，其特征在于：所述0.1-5％PH值缓冲剂包括碳酸氢钠、氨水、三乙醇胺、磷酸二氢钠、磷酸三钠等。
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| CN114133792A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-03-04 | 复旦大学 | 一种水性纳米颜料分散体 |
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