CN115960493B - 一种耐候性青色喷墨墨水 - Google Patents
一种耐候性青色喷墨墨水 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于油墨技术领域，公开了一种耐候性良好的青色喷墨墨水，按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：2.0‑8.0%、耐候性提升剂：2.0‑16.0%、粘度调节剂：10.0‑35.0%、表面张力控制剂：0.2‑2.0%、pH控制剂：0.1‑2.0%、杀菌剂：0.1‑1.0%、去离子水：其余量。所述耐候性提升剂为乙烯吡络烷酮/乙烯咪唑共聚物，使用该青色喷墨墨水打印的产品耐臭氧性、耐日晒性均有提高，该墨水具有较高的性价比。
Description
技术领域
本发明属于油墨技术领域，涉及喷墨墨水，尤其涉及一种耐候性良好的青色喷墨墨水。
背景技术
喷墨打印技术已经广泛用于制作影像类产品。受到紫外线照射和空气中的氧气、臭氧等的影响，影像类产品褪色问题总是存在的。常用的延长保存期的方法是“过塑”，隔绝影像类产品与空气的接触。对于很多情况下，不能或者不愿意用“过塑”方法时，保存期很大程度上取决于色料的种类。颜料类产品的保存期长于染料类产品，但色彩鲜艳度稍差，其喷墨打印墨水价格要高很多倍。因此，染料型喷墨墨水由于成本低、颜色鲜艳、流畅性好、喷头使用寿命长等特点，很受市场欢迎，在市场上占有很大比重。
喷墨打印墨水必须满足以下要求：光密度好、光泽度好，耐水、耐光、抗风化性能和耐摩擦牢度良好；干燥时间短，但在喷射过程中或者不使用的时候要防止挥发速度过快；良好的间歇和连续打印性能；与各种纸张都有良好的打印兼容性，打印出的图像应具有良好的颜色、亮度和色彩饱和度；贮存稳定，长期存放过程中不会形成沉淀，不会发生化学变化或者微生物滋生，物性及颜色不会发生变化；抗渗透、抗摩擦以及抗污染的能力强；不会产生气泡、不腐蚀喷头；无毒无味、安全性高。喷墨打印墨水的、导电率、粘度等技术指标必须与喷头相匹配。
关于染料型喷墨墨水打印产品持久性问题的研究很多，依据不同染料品种采用的方法也不相同。青色是公认的最易褪色的品种之一，在青色染料中，金属化酞菁染料耐候性算是较好的，是应用较多的品种，针对金属化酞菁染料喷墨墨水打印产品持久性问题，目前主要研究结果如下：
第一类是在金属化酞菁染料墨水中加入助剂，提高墨水的耐候性。例如：惠普开发有限公司提出在酞菁染料的喷墨墨水中添加含胺助剂可以提高耐臭氧性(ZL200680008307.X)。胺添加剂选自其环结构内不包括氧的饱和杂环胺、N-甲基-1，3-丙二胺、1，10-菲咯啉、二亚乙基三胺、N，N-二乙基亚乙基二胺和其组合。其基本原理也很简单，利用臭氧与胺基之间的化学反应，利用含胺助剂的损耗减缓对染料结构的破坏延长保存期。珠海赛纳科技有限公司在加入含胺助剂的基础上，进一步加入水溶性二苯甲酮等紫外线吸收剂复配使用，可以提高墨水的耐候性(CN 101457040A)。存在的问题是二苯甲酮本身是不溶物，并没有提及水溶性二苯甲酮的制备方法或者来源。另外，二苯甲酮是易致癌物，也不易使用在墨水中。
第二类为开发耐候性染料。例如：富士胶片株式会社提出一种含水溶性酞菁化合物且抗衡离子是锂离子的喷墨墨水，其有更好的耐臭氧能(ZL 03802568.X)。胡国鹏等的硕士论文《几种新的喷墨染料的溶解性和耐候性研究》(大连理工大学，2014)设计合成了两类水溶性耐候型喷墨染料,一个是酞菁的多磺化产物Cl,一个是还原橙7的磺化产物R1。染料C1具有优良的水溶性,解决了酞菁类水溶性染料溶解性不佳的难题；染料R1具有优良的耐候性。在《耐候型青色喷墨打印染料的合成与应用》(戴正亮，大连理工大学硕士论文，2012)一文中，设计合成了含有砜基的水溶性酞菁类化合物和含有氮杂酞菁类水溶性化合物,测试了应用于喷墨墨水的耐候性,在紫外、臭氧等环境中,打印制品的色密度衰减率相对于Epson原装墨水和普通国产墨水性能有了极大的提高。
对于喷墨打印用的青色染料需要具有良好的色度，并且耐光、湿和热色牢度要好，其打印制品能够对环境中的氧化气体如臭氧等有良好的耐候性。金属化酞菁染料喷墨墨水还有进一步研究的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐候性良好的青色喷墨墨水。
为实现本发明目的，本发明利用耐候性提升剂提高喷墨打印影像产品的耐候性和耐日晒性能，延长打印图案的保存期。
具体技术方案如下：所述耐候性提升剂为乙烯吡络烷酮/乙烯咪唑共聚物，将该助剂与直接蓝199以一定比例混合制备青色染料墨水。按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：2.0-8.0％、耐候性提升剂：2.0-16.0％、粘度调节剂：10.0-35.0％、表面张力控制剂：0.2-2.0％、pH控制剂：0.1-2.0％、杀菌剂：0.1-1.0％、去离子水：其余量。
所述耐候性提升剂乙烯吡络烷酮/乙烯咪唑共聚物选自：巴斯夫公司Sokalan HP56K、Sokalan HP 66K中的一种或多种。优选耐候性提升剂Sokalan HP 56K、Sokalan HP66K两者的重量比为：1:1-1:2。
所述粘度调节剂为丙三醇、乙二醇、二乙二醇、1,2-己二醇、1,2-丙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或几种；
所述表面张力控制剂为非离子表面活性剂中的一种或几种；具体地，所述非离子表面活性剂选择例如美国气体化学公司的Surfynol 465、Dynol 604、Surfynol485、Surfynol 104、Dynol 607或迪高公司的TEGO Airex 920。
所述pH控制剂为三乙醇胺、一乙醇胺、柠檬酸、氢氧化钠、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇(Tris)中的一种或几种。
所述杀菌剂为苯并异噻唑啉酮。
其制备步骤包括：先取去离子水，加热升温，然后依次加入染料、耐候性提升剂、粘度调节剂、表面张力控制剂、pH控制剂、杀菌剂，在各组分的加入过程中，每加入一个组分后均应待其与其它组分搅拌混合均匀后再加入下一组分。搅拌混合均匀以后经0.1微米滤膜过滤即得所述喷墨墨水。
本发明有益效果为：所制备的数码喷墨墨水墨滴喷射性良好，间歇和连续打印性能优异，打印产品的耐候性能和耐日晒性能明显提高，能延长打印图案的保存期，且不改变染料色光，具有明显的性价比优势。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案做进一步说明。若无特别说明，本发明中所采用的各原料均可通过市场购买得到。
实施例1
所述耐候性青色喷墨墨水，按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：3.0％、Sokalan HP 56K 3.0％、丙三醇10.0％、乙二醇20.0％、Surfynol465 1.0％、Dynol 604 0.1％、三乙醇胺0.5％、苯并异噻唑啉酮0.1％、去离子水：其余量。
所述喷墨墨水的制备方法为：先取去离子水加热至50℃，然后依次加入染料C.I.直接蓝199、Sokalan HP 56K、丙三醇、乙二醇、Surfynol 465、Dynol 604、三乙醇胺、苯并异噻唑啉酮，每加入一个组分后均应待其与其它组分搅拌混合均匀后再加入下一组分，搅拌混合均匀以后经0.1微米滤膜过滤即得所述喷墨墨水C1，墨水性能指标见表1。
实施例2
所述耐候性青色喷墨墨水，按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：3.0％、Sokalan HP 56K 5.0％、丙三醇10.0％、乙二醇20.0％、Surfynol465 1.0％、Dynol 604 0.1％、三乙醇胺0.5％、苯并异噻唑啉酮0.1％、去离子水：其余量。所述喷墨墨水的制备方法和耐候性测试方法和实施例1相同，制得喷墨墨水C2，墨水性能指标见表1。
实施例3
所述耐候性青色喷墨墨水，按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：3.0％、Sokalan HP 66K 3.0％、丙三醇10.0％、乙二醇20.0％、Surfynol465 1.0％、Dynol 604 0.1％、三乙醇胺0.5％、苯并异噻唑啉酮0.1％、去离子水：其余量。所述喷墨墨水的制备方法和耐候性测试方法和实施例1相同，制得喷墨墨水C3，墨水性能指标见表1。
实施例4
所述耐候性青色喷墨墨水，按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：3.0％、Sokalan HP 66K 5.0％、丙三醇10.0％、乙二醇20.0％、Surfynol465 1.0％、Dynol 604 0.1％、三乙醇胺0.5％、苯并异噻唑啉酮0.1％、去离子水：其余量。所述喷墨墨水的制备方法和耐候性测试方法和实施例1相同，制得喷墨墨水C4，墨水性能指标见表1。
实施例5
所述耐候性青色喷墨墨水，按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：3.0％、Sokalan HP 66K 3.0％、Sokalan HP 66K 3.0％、丙三醇10.0％、乙二醇20.0％、Surfynol 465 1.0％、Dynol 604 0.1％、三乙醇胺0.5％、苯并异噻唑啉酮0.1％、去离子水：其余量。所述喷墨墨水的制备方法和耐候性测试方法和实施例1相同，制得喷墨墨水C5，墨水性能指标见表1。
所述实施例1-5中，实施例1-2为耐候性提升剂选用Sokalan HP 65K，用量分别为3％和增加用量至5％，实施例3-4为耐候性提升剂选用Sokalan HP 66K，用量分别为3％和增加用量至5％，实施例5为耐候性提升剂选用Sokalan HP 65K和Sokalan HP 66K复配，质量比比例为1:1，用量为各3％。以上实施例意在说明不同型号的耐候性提升剂，在不同的用量下对耐候性能提升的情况。以及两种耐候性提升剂复配对相纸上C.I.直接蓝199的耐候性提升情况。
对比例1
未添加耐候性提升剂，其他成分与实施例1-5采用相同配方，采用Epson R270打印机在市售常见市售防水相纸打印10cm*10cm色块，然后同时放入自制高浓度臭氧发生器中，放置10分钟后取出，通过爱色丽I5测色仪测分别测得臭氧测试前后色块颜色数据，臭氧测试色彩数据见表2。
耐臭氧性能色彩衰减率的计算方式为：(臭氧测试前色密度-臭氧测试后色密度)/臭氧测试前色密度*100％。
表1墨水性能数据
表2耐臭氧测试色彩数据表
分析色彩数据表2：分析数据可得耐臭氧性提升剂可以显著提高青色喷墨墨水在相纸上的耐臭氧性能。Sokalan HP 56K的耐臭氧性能随用量增加没有提升，Sokalan HP66K的耐臭氧性能随用量增加还会有明显提升，两种耐臭氧性提升剂的复配要比单独使用一种效果更好。
对比例2
未添加耐候性提升剂，其他成分与实施例1-5采用相同配方，采用Epson R270打印机在市售常见市售防水相纸打印10cm*10cm色块，使用ZN-P型号紫外光耐气候试验箱UVB波长280-315nm测试96小时，用于测试墨水的耐日晒性能。通过爱色丽I5测色仪测分别测得耐紫外测试前后色块颜色数据，耐紫外色彩数据见表3
耐紫外性能色彩衰减率的计算方式为：(紫外测试前色密度-紫外测试后色密度)/紫外测试前色密度*100％。
表3耐紫外色彩数据表
分析色彩数据表3：分析数据可得耐候性提升剂可以显著提高青色喷墨墨水在相纸上的耐日晒性能。Sokalan HP 56K和Sokalan HP 66K的耐日晒性能随用量增加都有明显提升，Sokalan HP 66K的耐日晒性能提升更多，两种耐候性提升剂的复配要比单独使用一种效果更好。
以上实施例的结果说明：通过添加耐候性提升剂可以提高直接蓝199喷墨墨水的耐臭氧和耐日晒性能，且不同型号的耐候性提升剂对耐臭氧和耐日晒的性能提升有差异。两种耐候性提升剂复配对耐臭氧和耐日晒性能的提升程度也不同，需要根据实际需要选择耐候性提升剂的用量和复配比例。
本发明所述打印介质包括市面作用用于喷墨墨水的打印介质，包括但不限于相纸、普通纸、胶版纸、瓦楞纸、灯箱布、油画布、宣纸等。
本发明所述的耐候性提升剂为乙烯吡络烷酮/乙烯咪唑共聚物，包括但不限于实施例中所选用的Sokalan HP 66K、Sokalan HP 56K等。
本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。任何对此产品进行的修饰与改良，在专利范围或范畴内同类或相近物质的替代与使用，均属于本发明专利保护范围。
Claims (3)
1.一种耐候性青色喷墨墨水，其特征在于：按质量百分比计，其由以下组分制成：染料C.I.直接蓝199：2.0-8.0％、耐候性提升剂：2.0-16.0％、粘度调节剂：10.0-35.0％、表面张力控制剂：0.2-2.0％、pH控制剂：0.1-2.0％、杀菌剂：0.1-1.0％、去离子水：余量；
所述粘度调节剂为丙三醇、乙二醇、二乙二醇、1,2-己二醇、1,2-丙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或一种以上；
所述表面张力控制剂为非离子表面活性剂；
所述pH控制剂为三乙醇胺、一乙醇胺、柠檬酸、氢氧化钠、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇中的一种或一种以上；
所述杀菌剂为苯并异噻唑啉酮；
所述耐候性提升剂为乙烯吡络烷酮/乙烯咪唑共聚物，具体为巴斯夫公司Sokalan HP56K和Sokalan HP 66K的重量比为1：1。
2.如权利要求1所述的耐候性青色喷墨墨水，其特征在于：所述表面张力控制剂选自美国气体化学公司的Surfynol 465、Dynol 604、Surfynol 485、Surfynol 104、Dynol 607或迪高公司的TEGO Airex 920一种或一种以上。
3.制备如权利要求1所述的耐候性青色喷墨墨水的方法，其特征在于：先取去离子水，加热升温，然后依次加入染料、耐候性提升剂、粘度调节剂、表面张力控制剂、pH控制剂、杀菌剂，在各组分的加入过程中，每次加入一个组分后待其与其它组分搅拌混合均匀后再加入下一组分；搅拌混合均匀以后经0.1微米滤膜过滤即得所述喷墨墨水。
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