CN1293153C - 墨水 - Google Patents

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Abstract

一种墨水，包含：(a)式(1)的金属螯合物或其盐，其中M是镍；和(b)液体介质。该墨水用于喷墨打印机。

Description

墨水
本发明涉及墨水及其在喷墨打印(″IJP ″)中的应用。IJP是一种非冲击的打印技术，该技术是将墨滴经过细小的喷嘴喷射到基底，而不使喷嘴与基底接触。
对IJP所用的墨水有许多严格的性能要求。例如，它们期望提供尖锐、非羽毛状的图像，且图像具有好的耐水性、耐光性和光密度。当墨水应用到基底时，通常需要墨水能快速变干以防止模糊不清，但它们不应在墨水喷嘴的末端上形成硬壳，因为这会使打印机停止工作。墨水还应对贮存稳定，在其间不会分解或形成会阻塞细小喷嘴的沉淀。
WO 01/48090涉及金属螯合偶氮化合物，其包含萘酚结构和某些杂环基团。WO 01/48090并没有公开此类化合物可进一步被三唑环取代而用作墨水制剂。
根据本发明的第一方面，提供一种墨水，其包含：
(a)式(1)的金属螯合物或其盐，其中M是镍；
Figure C0381802900031
式(1)
和(b)液体介质。
特别优选的是包含式(1)化合物的墨水为品红色。
包含式(1)化合物的墨水提供的印刷物显示出高的耐光性、对氧化气体(如臭氧)的良好耐性和好的光密度，特别是当使用喷墨打印时。根据本发明的墨水还是高度可溶的，这改善了操作性，并且当包含上述化合物的墨水用于喷墨打印机时，减少了结成硬壳和喷嘴堵塞。
特别优选式(1)化合物以其钠、锂、钾、铵或取代的铵盐形式，因为已经发现当这些盐掺入喷墨打印墨水时所提供的印刷物显示出高度耐光性。
根据本发明的式(1)金属螯合化合物或其盐以及包含式(1)化合物的墨水还包括其互变异构体，尤其是三唑环的互变异构体。
可使用已知的技术将式(1)化合物转化成盐。例如，通过将染料的碱金属盐溶于水并使溶液经过合适的改性离子交换树脂，可将化合物的碱金属盐转变成氨或胺的盐。
根据本发明的墨水在其掺入喷墨打印墨水之前，可以并且优选进行纯化以除去不想要的杂质。可应用常规的技术来进行纯化，例如超滤、反渗透和/或渗析。
液体介质优选包含：
(i)水；
(ii)水和有机溶剂的混合物；或
(iii)不含水的有机溶剂。
墨水中组分(a)的重量份数优选从0.01到30，更优选0.1-20，特别是0.5-15，更特别是从1-5份。组分(b)的重量份数优选从99.99到70，更优选99.9-80，特别是99.5-85，更特别是99-95份。(a)+(b)的份数和是100，并且这里提到的所有份数均以重量计。
优选地，组分(a)能完全溶于组分(b)。优选地，20℃时组分(a)在组分(b)中的溶解度为至少10％。这使得浓缩制剂可用于制备更稀释的墨水，从而减少贮存期间如果液体介质蒸发所导致的墨水中组分(a)化合物沉淀的机会。
当液体介质包含水和有机溶剂的混合物时，水与有机溶剂的重量比优选从99∶1到1∶99，更优选99∶1-50∶50，并且特别优选95∶5-80∶20。
优选的存在于水和有机溶剂的混合物中的有机溶剂是可与水混合的有机溶剂或此类溶剂的混合物。优选的可与水混溶的有机溶剂包括C1-6-链烷醇，优选甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、环戊醇和环己醇；直链酰胺，优选二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；酮和酮-醇，优选丙酮、甲醚酮、环己酮和二丙酮醇；可与水混溶的醚，优选四氢呋喃和二烷；二元醇，优选具有2-12个碳原子的二元醇，例如戊烷-1，5-二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇和硫二甘醇以及低聚-和聚-亚烷基二醇(alkyleneglycols)，优选二甘醇、三甘醇、聚乙二醇和聚丙二醇；三醇，优选甘油和1，2，6-己三醇；二元醇的单-C1-4烷基醚，优选具有2-12个碳原子的二元醇的单-C1-4-烷基醚，特别是2-甲氧基乙醇、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)-乙醇、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]-乙醇和乙二醇单烯丙基醚；环酰胺，优选2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、己内酰胺和1，3-二甲基咪唑啉酮(imidazolidone)；环酯，优选己内酯；亚砜，优选二甲基亚砜和环丁砜。优选地，液体介质包含水和2种或更多的，特别是2-8种可与水混溶的有机溶剂。
特别优选的水溶性有机溶剂是环酰胺，特别是2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮和N-乙基-吡咯烷酮；二元醇，特别是1，5-戊二醇、乙二醇、硫二甘醇、二甘醇和三甘醇；以及二元醇的单-C1-4-烷基和C1-4烷基醚，更优选具有2-12个碳原子的二元醇的单-C1-4烷基醚，特别是2-甲氧基-2-乙氧基-2-乙氧基乙醇。
当液体介质包含不含水的有机溶剂时(即小于1％重量的水)，溶剂优选具有30-200℃的沸点，更优选为40-150℃，特别是50-125℃。该有机溶剂可以是不与水混溶的溶剂、可与水混溶的溶剂或这样溶剂的混合物。优选的可与水混溶的有机溶剂是任何上文描述的可与水混溶的有机溶剂及其混合物。优选的不与水混合的溶剂包括，例如脂肪族烃；酯，优选乙酸乙酯；氯代烃，优选CH2Cl2；和醚，优选二乙醚；及其混合物。
当液体介质包含不与水混溶的有机溶剂时，优选包含极性溶剂，这是因为这样会提高金属螯合物在液体介质中的溶解度。极性溶剂的例子包括C1-4-醇。考虑到上述优选，故特别优选液体介质是不含水的有机溶剂，其包含酮(特别是甲基乙基酮)和/或醇(特别是C1-4链烷醇，如乙醇或丙醇)。
不含水的有机溶剂可以是单一的有机溶剂或两种或多种有机溶剂的混合物。当介质是不含水的有机溶剂时，优选其是2-5种不同有机溶剂的混合物。这可使经选择的介质在墨水的干燥特性和贮存稳定性上显示出良好的控制性。
包含不含水的有机溶剂的墨水介质在需要快速干燥时特别有用，特别是在疏水性和非吸收性基底(例如塑料、金属和玻璃)上打印时。
特别优选的墨水包含：
(i)占总量1-10份的式(1)化合物或其盐；
(ii)2-60份，更优选5-40份的水溶性有机溶剂；和
(iii)30-97份，更优选40-85份的水；
其中，所有份数均以重量计，(i)+(ii)+(iii)的份数之和＝100。
当墨水中的液体介质包含水和有机溶剂的混合物；或不含水的有机溶剂时，墨水中的组分(i)可包含如上定义的式(1)化合物或其盐。
优选的低熔固体介质的熔点范围在60℃-125℃。合适的低熔点固体包括长链脂肪酸或醇，优选的长链脂肪酸或醇具有C18-24链，和磺胺。式(1)化合物可溶于低熔点的固体或细小地分散于其中。
根据本发明的墨水还可以包含常规用于喷墨打印墨水的附加组分，例如，粘度和表面张力改性剂、防腐剂、杀虫剂、降低结垢的添加剂、减少纸皱纹的抗皱剂以及离子的或非离子的表面活性剂。
墨水的pH优选从4到11，更优选从7到10。
在25℃墨水的粘度优选小于50cP，更优选小于20cP，尤其是小于5cP。
本发明的第二方面是提供一种在基底上打印图像的方法，包括通过喷墨打印机将本发明第一方面的墨水涂在基底上。用于该方法的墨水优选如上定义的涉及本发明第一方面的墨水。
优选地，喷墨打印机将墨水以小滴形式涂在基底上，其中小滴通过小的孔口喷射到基底上。优选的喷墨打印机是压电喷墨打印机和热喷墨打印机。在热喷墨打印机中，热程序脉冲通过与孔口邻近的电阻器施加在墨水贮存装置里的墨水上，从而使墨水在基底和孔口之间相对移动期间以小滴的形式直接向基底喷射。在压电喷墨打印机中，小的晶体振动引起墨水从孔口喷射。
基底优选为纸、塑料、织物、金属或玻璃，更优选纸、高架投影仪的幻灯片或纺织材料，尤其是纸。
优选的纸是普通的或处理过的纸，其可以具有酸性、碱性或中性。商业上可得的纸的例子包括HP优质铜版纸(HP Premium CoatedPaper)、HP相纸(均可从惠普公司获得)、Stylus Pro 720dpi铜版纸、爱普生相片品质光面膜、爱普生相片品质光面纸(可以从精工爱普生公司获得)佳能HR 101高清晰度纸、佳能GP 201光面纸、佳能HG 101高级光面膜(均可从佳能公司获得)、Wiggins Conqueror纸(可以从Wiggins Teape Ltd获得)、Xerox酸性纸和Xerox碱性纸，Xerox酸性纸(可以从Xerox获得)。
本发明的第三方面提供一种基底，优选为纸、高架投影仪幻灯片或纺织材料，用根据本发明第一方面的墨水或通过根据本发明第二方面的方法打印。
根据本发明的第四方面，提供一种包含腔室和墨水的墨喷印刷机墨盒，其中墨水存在于腔室中并且其如本发明第一方面所定义。
根据本发明的第五方面，提供一种包含喷墨打印机墨盒的喷墨打印机，其中喷墨打印机墨盒如本发明第四方面所定义。
通过下面的实施例进一步说明本发明，其中除非另有说明所有份数和百分比均以重量计。
实施例1
化合物(1)，其中M是镍
Figure C0381802900071
化合物(1)
阶段(a)：3-羟基萘-2，6-二磺酸的制备
将7-羟基萘-2-磺酸(250g，1.16mol)分批加入浓H2SO4(950g)和水(50g)的混合物中。在110-120℃将混合物搅拌3小时，冷却至室温，加入冰水混合物(5000ml)，并加入氯化钠沉淀产物。将得到的浆液温热至90℃以溶解产物，在该温度下搅拌1小时，然后让其冷却。过滤产物并在pH10(通过加入浓氢氧化钠溶液)条件下将潮湿的产物溶解在水(3000ml)中。然后过滤溶液以除去少量不溶物。用浓HCl将滤液的pH降低至7，并通过加入氯化钠沉淀产物。过滤产物并在真空烘箱中干燥，得到117g膏状固体(收率68％)。
阶段(b)：
将3-氨基-1，2，4-三唑-5-羧酸水合物(3.84g，0.03mol)悬浮在水(180ml)中并通过加入2M NaOH至pH 8将其溶解。加入亚硝酸钠(2.27g，0.033mol)并搅拌溶液直至亚硝酸钠溶解。
然后在0-5℃将混合物滴加到冷的冰-水(150g)和浓HCl(10ml)的混合物，将混合物在0-5℃搅拌30分钟，然后加入氨基磺酸除去过量的亚硝酸。pH7-8(2N NaOH)条件下，缓慢向3-羟基萘-2，6-二磺酸(13.4g，0.03mol)的水(300ml)溶液中加入重氮悬浮液并冷却至5℃以下。然后在0-5℃将反应混合物再搅拌1小时，通过用2N HCl酸化至pH4来沉淀产物，并过滤收集产物。用15％盐水溶液洗涤产物，然后在真空干燥器中干燥得到20g橙色固体(收率60％)。
阶段(c)：化合物(1)的制备
将乙酸镍四水合物(2.5g，0.01mol)的水(20ml)溶液滴加到阶段(b)产物(7.43g，0.01mol)在pH 7-8(2N NaOH)所溶解的水(100ml)中。将反应混合物在20℃搅拌2小时，使用SpectraPor薄膜管道渗析(切割分子量为3500)以降低电导率(＜100μs)。减压蒸发得到深色固体的化合物(1)(5g)。质谱分析发现m/z 499(M-H)-。要求M+＝500。
实施例2-墨水
可以制备如表I和II中所述的墨水，其中第一列所述的化合物是实施例1中制备的化合物。第二列标出的数字是指相关组分的份数且所有份数以重量计。该墨水可通过热或压电喷墨打印涂在纸上。
以下缩写用于表I和表II中：
PG＝丙二醇
DEG＝二甘醇
NMP＝N-甲基吡咯烷酮(pyrollidone)
DMK＝丙酮
IPA＝异丙醇
MEOH＝甲醇
2P＝2-吡咯烷酮(pyrollidone)
MIBK＝甲基异丁基酮
P12＝丙烷-1，2-二醇
BDL＝丁烷-2，3-二醇
CET＝十六烷基溴化铵
PHO＝Na2HPO4和
TBT＝叔丁醇
TDG＝硫二甘醇
                                                     表I
  化合物   染料含量   水   PG   DEG   NMP   DMK   NaOH   硬脂酸钠  IPA   MEOH   2P   MIBK
  11111111111111111111   2.03.010.02.13.11.12.552.44.13.25.110.810.01.82.63.312.05.46.0   8090859186816065758065969080808480906991   5354535222 5815204556520   653932421124   433510651071 0.20.50.3 0.20.50.3 46105513 5106442   51956415535 1545563
                                               表II
  化合物   染料含量   水   PG   DEG   NMP   CET   TBT   TDG   BDL   PHO   2P   P12
  11111111111111111111   3.09.01.52.53.10.98.04.02.210.09.05.05.42.12.02581010   8090859082859070759176788670908878708080   15544552 5568105101091151010 4543677558   0.20.150.30.1 5.03.00.2 0.20.30.11012158 5125 1.20.120.20.950.1   546356755512 5611

Claims (8)

1、一种墨水，包含：
(a)式(1)的金属螯合物或其盐，其中M是镍；
式(1)
和(b)液体介质。
2、根据权利要求1的墨水，其中液体介质包含水和有机溶剂的混合物。
3、根据权利要求1或2的墨水，包含
(i)1-10份的式(1)化合物或其盐；
(ii)2-60份的水溶性有机溶剂；和
(iii)30-97份水；
其中所有份数均以重量计，并且(i)+(ii)+(iii)的份数之和＝100。
4、一种在基底上打印图像的方法，包括通过喷墨打印机将权利要求1-3任一项的墨水涂在基底上。
5、一种用权利要求1-3任一项的墨水打印的基底。
6、一种通过权利要求4的方法打印的基底。
7、一种包含腔室和墨水的喷墨打印机墨盒，其中墨水存在于所述腔室中，且墨水如权利要求1-3任一项所定义。
8、一种包含喷墨打印机墨盒的喷墨打印机，其中喷墨打印机墨盒如权利要求7所定义。
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