CN1789345A

CN1789345A - 一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法

Info

Publication number: CN1789345A
Application number: CN 200410075488
Authority: CN
Inventors: 房宽峻; 蔡玉青
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2004-12-18
Filing date: 2004-12-18
Publication date: 2006-06-21

Abstract

本发明涉及一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，先用丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等单体中的两种或三种，在引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰的引发下共聚制备聚羧酸型高分子分散剂；再将聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入超细颜料、多元醇、溶剂和水，分别进行搅拌、乳化、粉碎，最后调节pH值后即得到聚羧酸型颜料墨水。适用于计算机喷墨打印、喷绘和纺织品喷墨印花技术领域。该墨水具有良好的分散稳定性，优良的防水性能和耐光性能，不堵塞喷头，储存稳定。

Description

一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，属于计算机喷墨打印、喷绘和纺织品喷墨印花技术领域。

技术背景：

喷墨打印机因为价格低廉和性能稳定已经在商务和家庭应用中迅速普及。喷墨打印用墨水不仅要求不堵塞喷头，而且要求具有良好的分散稳定性，优异的耐光性以及防水性。

目前应用的墨水主要以染料墨水为主，染料墨水的稳定性较差，当贮存温度等条件变化时容易结晶析出，造成喷嘴和管路堵塞，并且，染料具有较好的水溶性，因而导致喷墨打印出的影像接触水分时染料溶解，影响打印效果，无法做到防水，此外，染料墨水的耐光牢度也较差。为了解决这些问题，以颜料代替染料的墨水已经成为墨水发展的趋势。颜料墨水还具有更高影像密度和更优异的耐水性和耐光性。由于墨水中含水在70％以上，因此将有机颜料稳定分散是有技术难度的。如果颜料不能在使用条件下长期保存，喷墨打印就会出现喷头堵塞的问题。当颜料粒径为200nm的超细颜料，聚羧酸型高分子分散剂以及多元醇形成耐光防水的水性颜料墨水。由于超细颜料粒径仅是喷嘴孔径的百分之一，聚羧酸型高分子分散剂借助于空间位阻和双电层的共同作用，使超细颜料墨水具有很好的分散稳定性、储存稳定性以及良好的耐光、耐水牢度。由于颜料粒径小容易通过喷嘴，改善颜料透明度，使颜料更加倾向于聚集沉淀，造成墨水体系分散性降低。因此颜料墨水的配制分散剂的作用是至关重要的。

聚羧酸是一种很难干燥的液体，由于分子量的多分散性，很难形成结晶。因此，用于喷墨打印墨水时，即使喷嘴处的水分挥发也很难析出或结膜，并且与墨水体系中的其它成分有很好的相容性，对颜料还具有一定的分散作用。聚羧酸极易溶于水，在水中羧基发生电离，呈溶解状态，因此其水溶液的表面张力比普通聚丙烯酸酯类粘合剂大，粘度小。聚羧酸分子中的羧基能够与颜料分子中的羟基、羰基、氨基等极性基团形成氢键和范德华力等分子间作用力，比较牢固地吸附在颜料粒子表面，由于羧基的部分电离，这些颜料粒子带部分负电荷，使颜料粒子间产生静电排斥力，从而避免了颜料粒子之间因布朗运动相互碰状，发生聚集，使粒子直径变大，或引起沉淀。所以，聚羧酸能够增加颜料在墨水中的分散稳定性。此外，聚羧酸与多元醇组成的墨水体系对纤维素纤维具有比较强的分子间作用力。聚羧酸在高温下能够和纤维素纤维的羟基发生反应形成共价键，使墨水与打印纸之间产生较强的结合力。

发明内容：

本发明的目的是为了克服目前普遍应用的染料墨水存在的缺点，提供一种用颜料代替染料的墨水应用于喷墨打印，喷墨于载体上时无羽纹，不渗化，具有干燥快的速度以防止沾污，并且防止喷头长时间未工作因墨水中的水挥发而使堵塞喷头，具有良好的储存稳定性，在贮存时间内稳定、不分解、不沉淀。

本发明的目的是这样实现的：一、聚羧酸型高分子分散剂的制备，采用丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酰胺、甲基乙烯醚、乙酸乙烯酯、马来酸、马来酸酐、马来酸单丙酯、丁二烯、甲基乙烯醚其中的两种或三种单体，在引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰的引发下共聚制备聚羧酸型高分子分散剂，其分子量在10000-30000之间，特性粘度在10-50mpa.s之间，表面张力在0.01-0.1N/m，Zeta电位为-10至-40mv之间。具体合成方法是在装有温度计、搅拌装置、恒压滴液漏斗和冷凝管的四口烧瓶中，加入一定溶剂，在恒压漏斗中加入单体、引发剂及溶剂甲醇、乙醇、正丁醇、丙三醇、一缩二乙二醇、乙二醇、1，2丙二醇、1，5戊二醇、1，6己二醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800及其复合物中的一种；在氮气保护下升温至反应温度后开始滴加反应物，反应至规定时间后将产物用沉淀剂进行沉淀、过滤，以除去未反应的单体，然后烘干，即得到白色粉末状共聚物。二、水性颜料墨水的制备，先将聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入超细颜料、多元醇、溶剂和水。分别用搅拌机搅拌(600转/分)20分钟，乳化机高速(10000转/分)搅拌乳化40分钟，砂磨机粉碎30-90分钟，最后调节pH值后即得到颜料墨水。聚羧酸型高分子分散剂用量在墨水中的重量百分比为1-5％，溶剂用量在墨水中的重量百分比为5-25％，水用量在墨水中的重量百分比为30-80％。制备过程中所使用的水均为去离子水。

本发明根据制备的墨水颜色不同使用的超细颜料分为四种：(1)红墨水使用的超细颜料为C.I.颜料红1、2、3、5、17、22、23、31、38、48∶1、48∶2、48∶3、48∶4、49∶1、52∶2、52∶1、57∶1、60∶1、63∶1、63∶2、64∶1、81、83、88、92、101、104、105、106、108、112、114、122、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、209、219；(2)黄墨水使用的超细颜料为C.I.颜料黄1、3、12、13、14、17、23、24、34、37、42、48∶1、53、55、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、151、153；(3)青墨水使用的超细颜料为C.I.颜料蓝1、2、10、15、15∶1、15∶2、15∶3、15∶4、15∶5、15∶6、16、17∶1、27、56、60、63；(4)黑墨水使用的为C.I.颜料黑7、11。超细颜料的粒径在200nm左右。超细颜料在墨水中的重量百分比分别为0.5-25％，可以是一种颜色的超细颜料单独使用，也可以是两种或两种以上的颜料混合使用。

本发明的墨水与现有技术中的墨水相比，具有如下优点：

(1)墨水为水溶性，不含有任何对人体健康不利的有机物质；

(2)墨水稳定性高，墨水在贮存期内(半年)不沉淀，不堵塞喷嘴。

(3)打印效果均匀、清晰；耐光、耐酸、耐水、耐热性及稳定性好。

(4)墨水生产工艺简单，便于操作。

具体实施方案：

下面通过实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1：

(1)聚羧酸高分子分散剂的制备，在装有温度计、搅拌装置、恒压滴液漏斗和冷凝管的四口烧瓶中，加入一定溶剂，在恒压漏斗中加入单体丙烯酸乙脂、甲基乙烯醚、丁二烯、引发剂过氧化苯甲酰及溶剂聚乙二醇600，在氮气保护下升温至反应温度后开始滴加反应物，反应至规定时间后将产物用沉淀剂进行沉淀、过滤，以除去未反应的单体，然后烘干，得到白色粉末状共聚物，即是聚羧酸高分子分散剂。(2)水性颜料品红墨水的制备，将4％的聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入10％的C.I.颜料红122，15％的一缩二乙二醇、25％的乙二醇和46％的去离子水。分别用搅拌机搅拌(600转/分)20分钟，乳化机高速(10000转/分)搅拌40分钟，砂磨机粉碎30-90分钟，最后调节pH值后即得到水性颜料品红墨水。

实施例2：

(1)同实施例1第(1)步。(2)水性颜料黄墨水的制备，将5％的聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入15％的C.I.颜料黄48，10％的N-甲基-2-吡咯烷酮、5％的1，3-丙二醇、20％的二甘醇600和45％的去离子水，分别用搅拌机搅拌(600转/分)20分钟，乳化机高速(10000转/分)搅拌40分钟，砂磨机粉碎30-90分钟，最后调节pH值后即得到水性颜料黄色墨水。

实施例3：

(1)同实施例1第(1)步。(2)水性颜料青色墨水的制备，将3％的聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入12％的C.I.颜料蓝15∶3、6％的异丙醇、19％的一缩二乙二醇、20％的N-甲基-2-吡咯烷酮和40％的去离子水，分别用搅拌机搅拌(600转/分)20分钟，乳化机高速(10000转/分)搅拌40分钟，砂磨机粉碎30-90分钟，最后调节pH值后即得到水性颜料青色墨水。

实施例4：

(1)同实施例1第(1)步。(2)水性颜料黑墨水的制备，将5％的聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入20％的C.I.颜料黑11、10％的N-甲基-2-吡咯烷酮、5％的1.5-戊二醇、10％的乙二醇、5％的聚乙二醇800和45％的去离子水。分别用搅拌机搅拌(600转/分)20分钟，乳化机高速(10000转/分)搅拌40分钟，砂磨机粉碎30-90分钟，最后调节pH值后即得到水性颜料黑色墨水。

Claims

1、一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于按如下步骤制备：先用丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酰胺、甲基乙烯醚、乙酸乙烯酯、马来酸、马来酸酐、马来酸单丙酯、丁二烯、甲基乙烯醚其中的两种或三种单体，在引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰的引发下共聚制备聚羧酸型高分子分散剂；再将聚羧酸型高分子分散剂水解，然后依次加入超细颜料、多元醇、溶剂和水，分别进行搅拌、乳化、粉碎，最后调节pH值后即得到聚羧酸型颜料墨水。

2、根据权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于聚羧酸型高分子分散剂的具体合成方法是在装有温度计、搅拌装置、恒压滴液漏斗和冷凝管的四口烧瓶中，加入一定溶剂，在恒压漏斗中加入单体、引发剂及溶剂，在氮气保护下升温至反应温度后开始滴加反应物，反应至规定时间后将产物用沉淀剂进行沉淀、过滤，以除去未反应的单体，然后烘干，即得到白色粉末状共聚物。

3、根据权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于聚羧酸型高分子分散剂用量在墨水中的重量百分比为1-5％，溶剂用量在墨水中的重量百分比为3-25％，水用量在墨水中的重量百分比为20-60％。

4、根据权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于聚羧酸型高分子分散剂的分子量在10000-30000之间，特性粘度在3-30mPa.s之间，表面张力在0.01-0.1N/m，Zeta电位为-10至-40mv之间。

5、根据权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于制备红墨水用的超细颜料为粒径在200nm左右的C.I.颜料红1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、52:2、52:1、57:1、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、92、101、104、105、106、108、112、114、122、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、209、219。

6、权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于制备黄墨水用的超细颜料为粒径在200nmm左右的C.I.颜料黄1、3、12、13、14、17、23、24、34、37、42、48:1、53、55、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、151、153。

7、权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于制备青墨水用的超细颜料为粒径在200nmm左右的C.I.颜料蓝1、2、10、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、16、17:1、27、56、60、63。

8、权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于制备黑墨水用的超细颜料为粒径在200nm左右的C.I.颜料黑7、11。

9、根据权利要求1所述一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于所用溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、丙三醇、一缩二乙二醇、乙二醇、1，2丙二醇、1，5戊二醇、1，6己二醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800及其复合物中的一种。

10、根据权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于超细颜料在墨水中的重量百分比分别为0.5-25％，可以是一种颜色的超细颜料单独使用，也可以是两种或两种以上的颜料混合使用。

11、根据权利要求1所述的一种聚羧酸型颜料墨水的制备方法，其特征在于所述的水是去离子水。