CN118271868A - 一种改性着色染料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改性着色染料及其制备方法和应用，本发明组合物中含有改性着色染料，结构中含有萘磺酸基团，与常规着色染料相比，可以和感光组合中的氧原子形成氢键，另一方面，改性着色染料具有分子量大，与铝基结合力小，显影后空白区域不留余色，具有感光度高，显影条件温和特点，从而能有效提高版材网点质量，有利于保证图像再现和精度，同时由于显影条件温和，显影后淤泥残渣大量减少。
Description
技术领域
本发明涉及一种感光组合物的技术领域，具体地讲本发明涉及一种改性着色染料及其制备方法和应用，涉及所述改性着色染料的感光组合物及感光组合物在阳图热敏CTP版材中的应用。
背景技术
近年来计算机直接制版技术（CTP）在印刷领域逐渐普及，目前CTP版材热敏技术比较成熟，主要应用到报业、书刊及商业印刷，市场占有率较高，用户使用广泛，其中一些印品对版材性能要求很高，感度要高，显影宽容度要大，小网点还原要好，其中感光组合物技术在制版中起着及其重要作用。
一个完整的热敏版感光组合物主要含有碱溶性树脂、溶解抑制剂、显影促进剂、着色染料及增感染料等，为了增加热敏版制版后的图像可见度，便于对制版后热敏版进行目测检查或图像分析测量版材性能，在组合物中要加入了着色染料。着色染料可以是盐类染料、油溶性染料和碱性染料。这些化合物可以单独或者混合后使用。US6391524及US6461795的组合物含有阳离子三芳基甲烷染料，对热敏版图像着色。WO2009047112涂层中含有一种表面活性剂，其特点是表面活性剂含有一种聚醚团和一种尿烷链接基团，以此来提高感度。CN200780006645.4公开了一种制作阳图热敏版的方法，采用在涂层或显影液中含有抗淤渣剂，抗淤渣剂是包含-NH- 基团的5- 元芳香杂环化合物，芳香杂环化合物这取代的苯并三唑，1，2，3- 三唑，四唑或吲唑化合物，以此方法抑制或减少了淤渣的形成。
一般来说，热敏成像原理是利用光热转化原理，即当通过红外激光（830nm）在版材上进行成像扫描曝光时，扫描部分红外吸收染料吸收光转化为热能，使得曝光区与非曝光区形成溶解反差。曝光区在产生的质子酸的作用下分解释放出碱溶性基团—羧基或者酚羟基，具有碱溶性，显影处理时被溶解掉，露出亲水的版基成为亲水的空白部分；未见光区域的热敏涂层没有发生分解反应，不具有碱溶性，显影处理后仍然留在版面成为亲油的图像部分。
对于图像分辨，热敏版常规都是用三芳基甲烷染料进行着色，常规着色染料与碱溶性树脂和铝基都有强结合力，感光组合物需要使用较强曝光能量或者采用较强的显影条件才能达到目标感光度，这样形成的热敏版感光度低，或者对碱显影液的抵抗力差，对网点的保护不够，显影过程中留膜率低，不仅影响图像再现性，也会加大显影淤泥残渣产生。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种改性着色染料及其制备方法和应用，添加本发明改性着色染料的感光组合物，该组合物的热敏版具有感光度高、显影条件温和、显影淤渣少优点。
本发明的目的是以下述方式实现的：一种改性着色染料，改性着色染料的结构为下面任一式子的结构：
式Ⅰ
式Ⅱ
式Ⅲ
式Ⅳ
其中，上述结构式R代表H或NH2或OH。
目前为止，热敏版成像机理可用氢键来解释，氢键通常是一种缺电子的氢原子与富电子原子或原子团之间的一种弱相互作用，是一种永久偶极之间的作用力，与范德华力较为接近。通常情况下，氢键可以表示为“X-H...Y”，其中X 和Y 一般都是电负性较大的元素，如N、O、F等。氢键既可以是分子间氢键，也可以是分子内的。本发明组合物中含有改性着色染料，结构中含有萘磺酸基团，与常规着色染料相比，可以和感光组合中的氧原子形成氢键，另一方面，改性着色染料具有分子量大，与铝基结合力小，显影后空白区域不留余色，具有感光度高，显影条件温和特点，从而能有效提高版材网点质量，有利于保证图像再现和精度，同时由于显影条件温和，显影后淤泥残渣大量减少。
所述的改性着色染料的制备方法，在反应釜中加入 2-萘磺酸、8-氨基-2-萘磺酸或5-氨基-1-萘磺酸，溶剂DMF，搅拌溶解，待溶解完成后，加入NaH，升温到55-65℃保温0.8-2小时，加入乙基紫、甲基紫，搅拌下反应4-8小时；冷却到30℃以下；在分散釜中，加入去离子水，质量浓度36.5%的浓盐酸，搅拌均匀，将上述反应液慢慢滴入，于离心机中甩干，去离子水淋洗、浸洗之流出液成中性，用80℃以下温度烘干，得改性着色染料。
所述的改性着色染料的应用，具体可以如下：
应用到阳图热敏感光组合物中作为改性着色染料：一种阳图热敏感光组合物，包括碱溶性树脂、溶解抑制剂、显影促进剂、着色染料和红外吸收染料。所述着色染料为式Ⅰ、式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ至少一种改性着色染料或与常规着色染料组合。
所述常规着色染料有油黄色#10 1，油黄色#103 ，油粉红色#312 ，油绿色BG ，油蓝色BOS ，油蓝色#603 ，油黑色，油黑色BS ，油黑色T-505 ，维多利亚纯蓝色BO ，碱蓝的氟棚酸盐。特别包括乙基紫、甲基紫、结晶紫、孔雀石绿、亮绿、维多利亚蓝B 、维多利亚蓝R、维多利亚蓝130 、维多利亚纯蓝、亚甲基蓝色(CI52015) 等。
着色染料占感光组合物总重量的1~5％，优选2~3.5%。
碱溶性树脂是酚醛树脂或聚对羟基苯乙烯树脂，用量占感光组合物总重量的50~90％，优选60~85%。
进一步，所述酚醛树脂为间甲酚-对甲酚酚醛树脂、苯酚-对甲酚酚醛树脂、邻甲酚-对甲酚酚醛树脂、酚醛树脂中的至少一种。可选用的酚醛树脂有间甲酚酚醛树脂（Mw在4000~8000，Mw/Mn在4~8）、间甲酚-对甲酚酚醛树脂（间甲酚和对甲酚的摩尔比为8︰2~6︰4，Mw在4000~10000之间，Mw/Mn为4~12）、苯酚-对甲酚酚醛树脂（苯酚和对甲酚的摩尔比为5︰5~3︰7，Mw在4000~6000之间，Mw/Mn在4~6）、苯酚-邻甲酚-对甲酚酚醛树脂（苯酚、邻甲酚和对甲酚的摩尔比为2︰1︰7，Mw在6000~9000之间，Mw/Mn在6~9）、苯酚-间甲酚-对甲酚酚醛树脂（苯酚、间甲酚和对甲酚的摩尔比为1︰6︰4，Mw在7000~10000之间，Mw/Mn在7~10）和改性酚醛树脂（Mw在12000~13500之间，Mw/Mn在8~11）等。合成本发明所述的线性酚醛树脂重均分子量优选1000-100000，更优选为2000-50000，最优选为2500-14000。
进一步，所述溶解抑制剂为季铵盐类含氮化合物、咪唑类化合物、喹啉鎓盐化合物、苯并噻唑鎓盐化合物、芳烃羧酸酯、内酯酮、芳烃二砜、聚烷氧基醚特别是聚乙二醇类等等。溶解抑制剂占感光组合物总重量的5~30％，优选10~15%。
所述显影促进剂为有机酸、酸酐、酚类或砜类中的至少一种。如磺酸、磷酸、烷基苯磺酸、苯甲酸己二酸、月桂酸、抗坏血酸、乙酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐、氯代马来酸酐、琥珀酸酐、双酚A、对硝基苯酚、对乙氧基酚、2,3,4-三羟基二苯酮、4-羟基二苯酮等等，显影促进剂的添加量为感光组合物总重量的0.1%-10%。
所述感光组合物还包括光热转化物质红外吸收染料，即在790~830nm具有吸收峰值的红外吸收染料，红外吸收染料为花菁系红外吸收染料。一般选用国内外市售的花菁系红外吸收染料，如Honywell公司的LC-01，林源公司的NK-2014、NK-2268、HCD-21，日本化药的PS-101、PS-102、FEW CHEMICALS公司的S 0094以及辽宁华海蓝帆的NIRD等，本发明主要选用物竞化工830nm红外增感染料。这些红外吸收染料的吸收峰值波长一般在810~830nm，通常在乙醇溶剂中测定的吸收峰值为815~820nm，在热敏CTP涂布液中的吸收峰值一般在815nm左右。其用量占感光组合物总重量的1~5％，优选2.5~3.5％。
感光组合物配制成阳图热敏CTP涂布液固含量为7~20％。
感光组合物配制成热敏CTP涂布液选用对上述组分溶解性好、蒸发速度适中及沸点在70~150℃的溶剂体系，其中主体溶剂的沸点最好在100~140℃。可选用的溶剂有如乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、环己酮、丁酮、乙二醇单乙醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、γ-丁内酯、二氧六环等中的至少一种。溶剂用量视涂布机所需涂布液的粘度而定，一般感光组合物溶液的固含量在10~15％之间，粘度在3~5 mm2·s-1之间。某些高速生产线所需涂布液粘度低于3mm2·s-1，所以固含量低于10％的情况也有。
配置热敏CTP涂布液时几种组分应按以下顺序溶解，一般是先溶解较难溶的红外染料，待红外染料完全溶解后再加入成膜树脂、溶解抑制剂和显影促进剂，最后加入着色染料。
碱性显影液是一种碱性溶液，主要由显影剂、保护剂、润湿剂等组成。用于本发明的显影剂主要是由碱性水溶液组成。显影剂用于溶解阳图CTP版已曝光的感光层，常用强碱性物质，可以选择：氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，硅酸钠，硅酸钾，磷酸氢二钠，或者磷酸三钠，强碱性物质的浓度最好为0.5-30%（wt）。显影液中保护剂、润湿剂为阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂。
相对于现有技术，本发明提供的改性着色染料，结构中含有萘磺酸基团，与常规着色染料相比，可以和感光组合物的氧原子形成氢键，另一方面，改性着色染料具有分子量大，与铝基结合力小，显影后空白区域不留余色，具有感光度高，显影条件温和特点，从而能有效提高版材网点质量，有利于保证图像再现和精度，同时由于显影条件温和，显影后淤泥残渣大量减少。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
下面是发明的具体实例，但本发明的内容并不限定如此。在实施例中，萘磺酸及衍生物来自北京百灵威科技有限公司；N，N－二甲基甲酰胺（DMF）自来自联碳化学；氢化钠来自上海朗瑞精细化学品有限公司；浓盐酸来自开封化学试剂一厂。甲基紫、乙基紫来自沈阳今世通。
实施例1
热敏版的制备
（1）铝版基制备：
厚度为0.28mm的铝板，在55℃的温度下，在7wt% 的氢氧化钠水溶液中进行脱脂处理40秒，砂目的形成用电解法，在25℃温度下，在浓度为10wt%的盐酸水溶液中用正弦波交流电进行电解处理，50HZ交流电，电流50A/dm2，电解时间60秒，控制Ra=0.3-0.6um，最好在0. 4~0.6μm。接着在60℃温度下，在50wt%浓度的氢氧化钠水溶液中去渣处理10秒钟，再在25℃温度下电流密度为5A/d㎡，浓度为20wt%的硫酸溶液中处理40秒，控制氧化膜=2.5-3.5g/m2。最后，在65℃采用NaH2PO4-NaF溶液进行封孔处理20秒，即可得到适用于热敏版的铝版基。
（2）涂布：
把感光组合物配制成固含量为10%的热敏CTP涂布液，把上述方法制备的铝版基固定到倾斜感光涂布机（TH980型倾斜式感光涂布烘干机）上，通过离心涂布法把涂布液倾到铝版基上，在130℃干燥2分钟，感光层的膜厚度为1.5g/m2。
阳图热敏版测试方法
（1）版材感光度检测方法：
在SCREEN8600M2制板机上，用自带测试条，成像加网175lpi，输出分辨率2400dpi，按照以下曝光条件（见表一）和显影条件（见表二），在样版上进行不同激光能量的扫描制版，然后用以下方法确定感光度。
用X-rite的网点测量仪IC-Plate2测不同曝光能量下的50%平网值，直到找到平网区域在49.5%-50.5%范围内的显示值，此处能量即是版材的感光度，数值越大感光度越低，数值越小感光度越高。记录下版材的感光度和对应的3%网点。
用80-100倍光学放大镜观察1:1处小网点的还原个数，观察到的点数即为小网点，小网点还原个数越多，制版成像精度就越高。
表一
表二
（2）干净点检测：
用X-rite 500 型分光密度仪测量测试图形不同能量对应的0％网点的密度，然后在0％网点处分别滴加一滴丙酮，待丙酮挥发后，从最低能量开始用密度仪测量丙酮滴过区域的密度，如果前后密度相同，则对应的图形的曝光能量即为其干净点。
（3）显影淤泥残渣检测：
使用SCREEN8600M2制板机，用75%曝光能量对版材进行曝光后，在室温下，使用TPD-85显影液洗去曝光面积0.15m2涂层，洗液用Ф15cm中速定量滤纸过滤，烘干称重，即为淤泥残渣重量。
感光组合物如表三：
表三
表中BG1合成方法：在5L反应釜中加入200g 2-萘磺酸、1200ml DMF，搅拌溶解，待溶解完成后，加入48g NaH，升温到60℃保温1小时，加入492g乙基紫，搅拌下反应5小时；冷却，放置过夜。在10L分散釜中，加入6L去离子水，400ml浓盐酸，搅拌均匀，将上述反应液慢慢滴入，于离心机中甩干，去离子水淋洗、浸洗之流出液成中性，在80℃烘干，得绿色粉末状固体650g。得化合物BG1。
实施例2
样版制备方法同实施例1
感光组合物如表四：
表四
表中BG2合成方法：在5L反应釜中加入220g 8-氨基-2-萘磺酸、1200ml DMF，搅拌溶解，待溶解完成后，加入48g NaH，升温到60℃保温1小时，加入408g甲基紫，搅拌下反应5小时；冷却，放置过夜。在10L分散釜中，加入6L去离子水，400ml浓盐酸，搅拌均匀，将上述反应液慢慢滴入，于离心机中甩干，去离子水淋洗、浸洗之流出液成中性，在80℃烘干，得绿色粉末状固体585g。得化合物BG2。
实施例3
样版制备方法同实施例1
感光组合物如表五：
表五
表中BG3合成方法：在5L反应釜中加入220g 5-氨基-1-萘磺酸、1200mlDMF，搅拌溶解，待溶解完成后，加入48gNaH，升温到60℃保温1小时，加入492g乙基紫，搅拌下反应5小时；冷却，放置过夜。在10L分散釜中，加入6L去离子水，400ml浓盐酸，搅拌均匀，将上述反应液慢慢滴入，于离心机中甩干，去离子水淋洗、浸洗之流出液成中性，在80℃烘干，得绿色粉末状固体670g。得化合物BG3。
实施例4
样版制备方法同实施例1
感光组合物如表六：
表六
表中BG2合成方法：合成方法同实施例2
实施例5
样版制备方法同实施例1
感光组合物如表七：
表七
表中BG3合成方法：合成方法同实施例3
对比例1
样版制备方法同实施例1
感光组合物如表八：
表八
对比例2
样版制备方法同实施例1
感光组合物如表九：
表九
版材成像性能考察：把上述感光平印版安装在制版机上进行曝光。用碱性显影液TPD-85（乐凯华光印刷科技有限公司制造）在25℃下显影20秒，检测版材感光度、网点性能及淤泥残渣。
版材性能见表十所示。
表十 实施例1~5感光成像制版有关性能
通过以上结果可以看出常规着色染料对感度、淤泥残渣影响较大，利用本发明的基本组成，在不同制版条件下分别得到了感度高、显影条件温和、显影淤泥残渣少的阳图热敏版材。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，应当指出，对于本领域的及任何熟悉本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，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，及作出的若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种改性着色染料，其特征在于：改性着色染料的结构为下面任一式子的结构：
式Ⅰ
式Ⅱ
式Ⅲ
式Ⅳ
其中，上述结构式R代表H或NH2或OH。
2. 根据权利要求1所述的改性着色染料的制备方法，其特征在于：在反应釜中加入 2-萘磺酸、8-氨基-2-萘磺酸或5-氨基-1-萘磺酸，溶剂DMF，搅拌溶解，待溶解完成后，加入NaH，升温到55-65℃保温0.8-2小时，加入乙基紫、甲基紫，搅拌下反应4-8小时；冷却到30℃以下；在分散釜中，加入去离子水，质量浓度36.5%的浓盐酸，搅拌均匀，将上述反应液慢慢滴入，于离心机中甩干，去离子水淋洗、浸洗之流出液成中性，用80℃以下温度烘干，得改性着色染料。
3.根据权利要求1或2所述的改性着色染料的应用。
4.一种阳图热敏感光组合物，其特征在于：包括权利要求1所述的改性着色染料。
5.根据权利要求4所述的阳图热敏感光组合物，其特征在于：包括碱溶性树脂、溶解抑制剂、显影促进剂、着色染料和红外吸收染料，着色染料包括权利要求1所述的改性着色染料。
6.根据权利要求5所述的阳图热敏感光组合物，其特征在于：所述着色染料包括权利要求1所述的至少一种改性着色染料与常规着色染料组合，所述常规着色染料为油黄色、油粉红色、油绿色、油蓝色、油黑色、油溶蓝、碱性艳蓝、维多利亚纯蓝、酞菁蓝、孔雀石绿、墨绿、酞菁绿、结晶紫、甲基紫、乙基紫、二甲基黄或荧光黄中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的阳图热敏感光组合物，其特征在于：碱溶性树脂用量占感光组合物总重量的50~90％；溶解抑制剂占感光组合物总重量的5~30％，显影促进剂的添加量占感光组合物总重量的0.1%-10%，红外吸收染料的用量占感光组合物总重量的1~5％，着色染料的用量占感光组合物总重量的1~5％。
8.根据权利要求7所述的阳图热敏感光组合物，其特征在于：碱溶性树脂用量占感光组合物总重量的60~85%；溶解抑制剂占感光组合物总重量的10~15%，显影促进剂的添加量占感光组合物总重量的0.1%-10%，红外吸收染料的用量占感光组合物总重量的2.5~3.5％，着色染料的用量占感光组合物总重量的2~3.5%。
9.根据权利要求5所述的阳图热敏感光组合物，其特征在于：所述碱溶性树脂是酚醛树脂或聚对羟基苯乙烯树脂；显影促进剂为有机酸、酸酐、酚类或砜类中的至少一种；红外吸收染料为花菁系红外吸收染料。
10.根据权利要求4-9任一权利要求所述的感光组合物在阳图热敏CTP版材中的应用。
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|---|---|
| CN (1) | CN118271868A (zh) |
-
2022
- 2022-12-29 CN CN202211706218.XA patent/CN118271868A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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