CN1803945A - 喷墨打印机用黑色颜料墨水及其制备方法 - Google Patents

喷墨打印机用黑色颜料墨水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

喷墨打印机用颜料黑色墨水，是先用10～30％炭黑、0.1～1.25％两性聚合物、0.1～1.5％流平剂、10～30％润湿剂、0.05～0.5％消泡剂和去离子水经润湿、砂磨、分散制成炭黑分散液，而后用20～33％炭黑分散液、0.05～2％表面活性剂、5～50％保湿剂、0.1～2％pH调节剂、0.5～2％催干剂、0.1～0.5％防腐剂、0.1～0.5％防霉剂、0.01～0.5％螯合剂、0.1～2％树脂和去离子水配制而成。该墨水可以实施连续打印，字迹清晰不断线、无毛刺，耐磨不掉色；在喷墨打印机中存放一周后使用仍有如上述效果。

Description

喷墨打印机用黑色颜料墨水及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是喷墨打印机用颜料黑色墨水领域。
背景技术：
随着电脑技术和数码科技的不断发展，喷墨打印机作为一种极有用的输出设备已越来越多的被广大用户所接受，普及率也日渐提高，使得家庭及办公事务更趋于便捷、高效、规范。目前喷墨市场上的主流仍然是染料型墨水，它具有色彩艳丽、还原率高等特点，但是其较差的防水及耐光能力使得它的应用受到一定限制；而颜料型墨水却具有优异的防水耐光性能，因为颜料本身防水，所以打印或喷绘出来的产品也就防水了。在这一点上，黑色墨水表现得更为突出。在喷墨打印机墨水中，黑色墨水的市场份额是最大的。用颜料墨水打印出来的文件即使在其印刷面沾上水，墨水也几乎不会洇染纸张；其耐光性强，不易褪色，可以用来打印长久保存的档案文件；而且墨水干燥快，不渗入纸内可以实现双面打印，降低打印成本。
炭黑是最重要的黑色颜料，喷墨的着色剂基本上都是使用炭黑，以炭黑作为着色剂，就存在这样一个问题，由于它的表面是亲油性的，在水中的分散性差，会发生堵塞喷头的事情，在保存中会生成凝聚物、异质，以至于不能使用等现象，因此必须通过添加分散剂或其他方法得到分散稳定的炭黑溶液。
最常见的分散方法就是在分散设备的作用下通过传统的表面活性剂对炭黑进行分散，虽然该方法简单易行，但是由于分散剂分子结构存在着以下局限性：(1)亲水基团在极性较低或非极性的颗粒表面结合不牢靠，易解吸而导致分散后粒子的重新絮凝；(2)亲油基团不具备足够的碳链长度(一般不超过18个碳原子)，因此不能在分散体系中产生足够多的空间位阻效应起到稳定作用，所得到的分散液如果用于喷墨墨水，长时间就会出现分层、凝聚现象，上机后就会堵塞喷头。
还有一种比较常见的分散方法是通过在炭黑表面包覆一种树脂来实现对炭黑稳定分散的，比较典型的是US 6232369中所述的。这是一种含有水性介质、水不溶的着色剂、聚合物分散剂、水溶胶聚合物的一种喷墨打印机墨水，水溶胶作为聚合物添加剂来使用，主要是丙烯酸类的，其含量为0.1到20％，墨水中炭黑的固含量为2.75％。用树脂分散存在这样的缺点：由于树脂分散剂与炭黑表面结合以期待发挥其效果，因此添加的树脂的量就必须超过与炭黑表面结合的量，否则就不能得到好的分散效果。为此，分散液中就必然会残留多余的树脂分散剂，而墨水在喷头处由于挥发作用，使得这些树脂凝固从而堵塞喷头。此外，添加树脂分散剂后，墨水的粘度增大，不能得到稳定的墨水喷射。
1996年10月，US 5749952号及US 5830265分别发表了一种全新的喷墨墨水色料，称为巨分子发色团。目前这种色料在Cabot和Orient等公司有提供。这种色料的特别之处就是利用化学修饰或是粒子交换方式，将一般的颜料制成阴离子发色团与阳离子发色团，以增进颜料的水溶性。以炭黑的化学修饰为例，所谓阴离子发色团就是在一般炭黑表面导入羧酸根或磺酸根，反应形成表面带有阴离子官能团的炭黑。而阳离子发色团则是在炭黑表面导入铵官能团或者膦官能团进行反应，而形成表明带有阳离子的炭黑。由这种技术做出的分散液被称为自分散体系，炭黑的相关专利有US5554739，US5571311，US5609671等。由自分散炭黑做出的喷墨打印机墨水色密度高，墨水分散稳定，堵塞喷头的几率较低很小，但是它也有不可回避的缺点，那就是防水性能和耐摩擦性能比用常规方法做出来的墨水要差，既便是加入树脂也没有太大的提高。
日本公开特许公报96年第3498号公开了这样一种尝试：将次氯酸钠溶液与炭黑反应，对市售的炭黑进一步进行氧化处理，利用炭黑氧化的方法来提高炭黑表面的羟基含量并以此来提高炭黑的亲水性。然而，这种方法中由于分散液中含有很多作为氧化剂而使用的钠粒子和氯离子，将该分散液作为墨水使用时，需要先滤去反应物，然后通过反渗透膜和超滤等方式进行纯化。此外，由于在100℃的高温下进行长达12h的氧化处理，所以会有可溶于水的腐蚀酸生成，这对于喷头是很不利的。
发明内容：
为了克服上述技术中的缺陷，本发明提供了一种使用两亲性聚合物对炭黑进行分散的工艺以及黑色颜料喷墨打印机墨水的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一是采用砂磨工艺，使用商业上可获得的两亲性聚合物Solsperse20000以及荷兰埃夫卡公司的EFKA-3570、EFKA-3580流平剂对市售炭黑进行分散，得到分散性能优良的炭黑分散液；二是制备了稳定喷射的打印机墨水。
所述的两亲性聚合物是指二十世纪八十年代发展起来的一类特殊的聚合物型颜料分散剂，其分子结构可根据不同颜料表面的性质和分散介质的极性进行特殊设计。其分子结构有两部分组成，一部分为锚固基团，它能以单点化学键结合或多点氢键结合的形式牢固地吸附于颜料表面，防止脱落。常见的基团有-R2、-NR3+、-COOH、-COO-、-SO3H、-SO3 2-、-P04 2-、多元胺、多元醇及聚醚等；另一部分为溶剂化链，它是具有一定分子量的聚合物长链，与分散介质有良好的相容性，常见的基团有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等。两亲性聚合物可以在颜料表面形成十几纳米的保护层，通过空间位阻的作用有效地阻止粒子之间的团聚，提高颜料的分散性能。
目前，两亲性聚合物在市场上已经有成熟的产品供应，如上海三正CH系列超分散剂、汉高760、ICI公司的Solsperse 20000。ICI公司的SOLSPERSE系列产品在市场上有着广泛的影响。SOLSPERSE系列聚合物是12-羟基硬脂酸的聚合物，聚合物度＞4，是一种聚酯型的两亲性聚合物。本发明所使用的SOLSPERSE-20000是非常典型的应用于醇水系统的聚合物，加入量为炭黑量的1.00％～7.00％(即为炭黑分散液的0.10～2.10％)，优选为2.00％～5.00％(即为炭黑分散液的0.30～1.25％)。分散剂用量通常以其在颜料粒子表面形成致密单分子吸附层为最佳值，这要取决于被分散的固体颗粒的比表面积(BET)，实际上这一数值是通过试验以分散体系粘度随两亲性聚合物用量曲线的最低点来确定的，分散剂过多会提高成本，影响产品质量；过少则到不到作用效果。
流平剂可以选择荷兰埃夫卡公司的改性有机硅氧烷流平剂EFKA-3570、EFKA-3580，前者为氟碳改性硅氧烷，后者为有机改性硅氧烷，流平剂用量为0.10～1.50％，优选为0.40～1.00％。润湿剂的主要作用是加快炭黑的润湿，赶走炭黑表面的气泡。润湿剂可以是二甘醇、三甘醇、N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、甘油等，优选为二甘醇或甘油，其用量为10.00％～30.00％，优选为15.00％～25.00％。消泡剂采用聚醚改性有机硅类化合物，主要是可以抑制和消除在砂磨过程中产生的气泡，可以为德国汉高公司的SN313、NXZ、NDW以及毕克公司的BYK024等，优选为SN313、BYK024，用量为0.05％～0.50％，优选为0.10％～0.20％。炭黑选用的是市售的上海特焦高色素炭黑，砂磨添加量为10.00％～30.00％，优选为15.00％～25.00％。
在砂磨阶段，本发明采用如下的优选配方(均为质量百分含量)：
炭黑                                     15.00～25.00
两性聚合物                               炭黑的2.00～5.00
流平剂                                   0.40～1.00
润湿剂                                   15.00～25.00
消泡剂                                   0.10～0.20
去离子水                                 余量
其中，所述炭黑为上海特焦的高色素炭黑；两性聚合物为SOLSPERSE-20000；流平剂为EFKA-3570或EFKA-3580；润湿剂为二甘醇；消泡剂为德国汉高公司的SN313或毕克公司的BYK024；
砂磨阶段可以使用常规的研磨设备，包括剪切式磨机、粉碎式磨机或冲击式磨机、或同时具有剪切和冲击作用的混合式磨机。具体的可以包括高速搅拌乳化机、三辊磨机、卧式砂磨机等，其中优选的是卧式砂磨机。本发明使用的是双锥卧式砂磨机。
砂磨介质采用的进口的钇稳定的氧化锆搪瓷珠，直径在0.4～1.2mm，优选为0.8～1.0mm。
形成分散液的砂磨阶段可以分为三步进行：润湿、研磨和分散。
润湿步骤通常是在润湿剂的作用下排除炭黑表面的气体或者其它污物，为了提高润湿效率及润湿效果，最好通过机械方法把研磨之前的炭黑团块分开，这样就会加快润湿过程。本发明将两亲性聚合物、润湿剂、流平剂和去离子水混合加入到乳化器中，搅拌5～10分钟，然后在搅拌条件下加入炭黑和消泡剂，继续搅拌20～30分钟。
研磨过程，可以降低炭黑的尺寸。炭黑通常形成相对松散的颗粒聚集体，研磨过程能有效地降低了它们的尺寸，并把团块分离成独立的颗粒，更多的暴露其表面，在润湿分散剂的作用下使得炭黑粒子能够很快的均匀分散在液体中。研磨过程一直进行到炭黑颗粒直径到达所需要的粒径范围，该尺寸取决于多种因素，例如炭黑的类型和性质、所采用的分散剂的性质、所使用的研磨设备和介质的类型以及分散液在研磨设备中的通量及停留时间等。在本发明中，将润湿混合物打入砂磨机中进行砂磨分散，出料口处的混合液进行循环砂磨，这期间每隔30分钟进行取样检测，直到出料的炭黑颗粒达到标准。本发明设定的标准为粒子的平均粒径小于130nm，同时300nm以下粒子的体积含量不小于95％，粒子检测设备为英国马尔文公司的激光粒度仪HPPS5001。这个分散过程通过调节冷却水的流量使出口料液的温度控制在10～40℃之间，砂磨的时间一般在每公斤料液5～10分钟，转速为1500转/min。
在分散过程中，润湿的颗粒均匀的分散在液体中，每个颗粒或团粒都被足够的聚合物分散剂包围着，形成稳定的炭黑分散液。这需要一个过程，因此砂磨合格后的分散液需要放置12h以后再进行过滤操作。本发明采用三级过滤，一级过滤采用的是5.0微米的深层滤芯，二级过滤采用的是1.0微米的深层滤芯，三级过滤采用的是0.5微米的深层滤芯。过滤后，分散液的平均粒度在110～125nm之间，300nm以下的体积含量不低于99％。
喷墨打印机墨水通常由以下组分组成：炭黑分散液、表面活性剂、保湿剂、PH调节剂、催干剂、防霉剂、杀菌剂、螯合剂和去离子水等。
本发明的水性喷墨墨水中为了调节表面张力、提高墨水与基质材料的浸润性和墨水的排出稳定性，可以添加非离子、阴离子、阳离子和两性表面活性剂。
作为非离子表面活性剂，有如聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯烷基烯丙基醚、聚氧化乙烯氧化丙烯嵌段共聚物、氟系、硅系等非离子活性剂。
作为阴离子表面活性剂，有如脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基芳基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、二烷基磺酸琥珀酸盐等。
作为阳离子表面活性剂，有例如烷基胺盐、季胺盐、烷基咪唑鎓盐等。
作为两性表面活性剂，有例如烷基甜菜碱、烷基氧化胺等。
优选的表面活性剂可以是乙氧基化的炔二醇类化合物(如空气化工产品公司的Surfynol系列、DynolTM系列)，有机硅和氟碳表面活性剂(如杜邦公司的Nonyl＠系列)。更优选的为Surfynol420、440、465、485、DynolTM 604、杜邦的ZonylFSO，它们一般占墨水质量的0.05～2.00％，优选为0.10％～1.00％。
保湿剂是一些水溶性的高沸点低挥发有机溶剂。合适的保湿剂有：丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇，甘油、二甘醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、多元醇的低级烷基醚，如乙二醇单甲基醚、单乙基醚或单丁基醚、三甘醇单丁基醚，酰胺如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮等以及两种或两种以上组分的混合物。优选为二甘醇，甘油，乙二醇单甲基醚、单乙基醚或单丁基醚，三甘醇单丁基醚，α-吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮以及两种或两种以上组分的混合物。这些水性溶剂主要起到保湿作用，可以防止阻塞喷嘴，它们既可单独使用又可以混合使用，总量占墨水质量的5.00～50.00％，优选的占墨水的10.00～30.00％。
墨水的pH值过高或过低对打印机喷头都是有害的，一般在7～10之间为宜。为此要酌情加入一些pH调节剂，合适的试剂有胺，如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺或二异丙胺，碱金属氧化物，例如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾，以及氨水、2-氨基-1-丙醇、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉等。优选为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和氨水，在颜料墨水中，他们正常的含量应该在0.10～2.00％，优选为0.20～1.00％。
为了适当提高墨水喷射后的干燥时间，可以添加催干剂。合适的催干剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等，其用量一般为0.50～2.00％。
防霉剂、杀菌剂可以防止墨水发霉和腐败，可以使用脱水醋酸钠、安息香酸钠、1，2-苯并异噻唑-3-酮、锌吡啶硫代-1-氧化物等，还可以选用商业上可获得的杀菌剂KATHON LXE(东方-罗门哈斯公司)及Mergal K7(克莱恩公司)、防霉剂SKANEM-8(东方-罗门哈斯公司)以及BCM(徐州农药厂)。其用量为墨水的0.10-0.50％。
螯合剂可以封闭墨水中的金属离子，防止喷嘴处有金属析出和墨水中的不溶物析出等，可以使用乙二胺四乙酰胺、乙二胺四乙酰胺的钠盐(EDTA)、乙二胺四乙酰胺的二胺盐、乙二胺四乙酰胺的四胺盐或者乙醇酸等。这些物质占墨水的0.10～0.50％较好，优选为0.05～0.20％。
在颜料墨水中一般都添加一部分树脂，主要是要提高墨水的耐摩擦牢度和打印的光泽度。这些树脂可以是环氧树脂、丙烯酸树脂等，优选的是丙烯酸树脂，特别是水溶性的苯乙烯丙烯酸树脂类，使用的丙烯酸树脂表示选自以下的单体：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的酯、和甲基丙烯酸的酯。具体的例子可以包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-羟基酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯等。所用树脂的平均分子量一般在2000～20000之间，优选为4000～10000，用量在0.10％～1.00％(固体树脂含量)。本发明采用商业上可得到的Johnson Polymer公司的苯乙烯丙烯酸树脂JONCRYL586、JONCRYL680、JONCRYL56和JONCRYL58。JONCRYL56是27％固含量的JONCRYL586溶液，平均分子量4600，酸值108；JONCRYL58为52％固体树脂含量的JONCRYL680溶液，平均分子量4900，酸值215。这两类树脂都是低分子量的水溶性苯乙烯丙烯酸树脂，可以显著提高墨水湿处理牢度和耐摩擦牢度。
JONCRYL56的制备工艺和方法如下：
                                       质量含量％
JONCRYL586的片状固体                  27.0
正丙醇                                  13.5
氨水，28％                              4.0
去离子水                                55.5
在密闭的搅拌器中加入70～90℃的水、正丙醇和氨水，开始搅拌，缓慢分批加入JONCRYL586固体，待完全溶解后再加入下批，冷却后测pH值，将其调整为8.9～9.2，密封保存待用。
此外，为了提高墨水的抗紫外线能力，可以添加抗UV试剂；为了防止墨水在循环、移动或制造墨水时起泡，还可以添加消泡剂。
在墨水调配阶段，本发明采用如下的优选配方(均为质量百分含量，其中树脂的含量为折合成固态树脂的含量)：
炭黑分散液                                    20.00～33.00
表面活性剂                                    0.10～1.00
保湿剂                                        10.00～30.00
pH调节剂                                      0.20～1.00
催干剂                                        0.50～2.00
防腐剂                         0.10～0.50
防霉剂                         0.10～0.50
螯合剂                         0.05～0.20
树脂                           0.20～1.50
去离子水                       余量
墨水调配方案如下：常温下，取炭黑分散液若干(按照墨水中炭黑为5.0％计算)加入搅拌器中，在搅拌条件下加入表面活性剂、保湿剂、催干剂、树脂、pH调节剂、螯合剂、防腐防霉剂和去离子水。在80～120转/分的搅拌机下搅拌2h，静置24h，先后用1μm以及0.45μm的滤芯过滤，即可得到黑色颜料喷墨墨水。
本发明的喷墨打印机用黑色颜料墨水突出的优点是：可以连续打印不断线，字迹清晰、饱满、无毛刺，既使在打印机中放置一段时间再用仍有如上述效果；打印的文字耐磨不掉色，既使在有光泽的照片纸上打印，数分钟后用手摸擦不掉色；打印文件放入水中，10分钟后字体亦无毛刺出现。
具体实施方案：
实施例1
将0.5份两亲性聚合物Solsperse20000(ICI公司，下同)、0.6份EFKA3580、5份二甘醇、15份甘油和60.8份去离子水加入到乳化器中，在80～120转/分的转速下搅拌7分钟，然后在搅拌条件下加入18份高色素炭黑(上海焦化，下同)和0.1份消泡剂SN313(德国汉高产品，下同)，继续搅拌20分钟，将润湿混合物打入砂磨机中进行砂磨分散，出料进行循环砂磨，每隔30分钟进行抽样检测，直到出料的炭黑颗粒达到标准。分散过程通过调节冷却水的流量使出口料液的温度控制在10～40℃之间，砂磨的时间一般在每公斤料液5～10分钟，转速为1500转/分。合格的分散液进行5.0微米、1.0微米和0.5微米的三层深层滤芯过滤。滤后的分散液的平均粒度为112nm，300nm以下的体积含量为100％。
表1：实施例2～6
  类别   名称   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  炭黑   15   18   20   20   25
  两亲性聚合物   Solsperse20000 0.3 0.54 0.6 0.8 1.0
流平剂   3570   0.4   0.6   0.8
  3580   0.8   0.5
润湿剂   二甘醇   25   10   15
  甘油   23   10   18
消泡剂   SN313   0.1   0.15   0.20
  BYK024   0.12   0.20
  去离子水   59.2   57.54   58.65   60.5   58.0
实施例7
在配有搅拌器的罐中加入27.8份实施例1中制备的炭黑分散液，在80～120转/分的搅拌下将0.6份Surfynol485(空气化工产品公司)、0.25份DynolTM604(空气化工产品公司)、4份三甘醇单丁醚、18份二甘醇、0.3份乙醇胺、1.5份异丙醇、0.15份KATHON LXE(罗门哈斯)、0.2份SKANEM-8(罗门哈斯)、0.1份乙醇酸和1.5份JONCRYL56(Johnson Polymer)依次加入，最后加入45.6份去离子水，继续搅拌2h，静置24h，之后用1μm以及0.45μm的滤芯过滤，即可得到颜料喷墨墨水。
表2：实施例8～15
类别 名称   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   实施例13   实施例14   实施例15
  炭黑分散液   20   20   25   25   30   30   33   33
表面活性剂   Surfynol420   0.5   0.8
  440   0.6   0.8
  465   0.8   0.6
  485   0.9   0.4
  DynolTM604   0.1   0.15   0.2   0.3
  ZonylFSO   0.1   0.15   0.2   0.25
  保湿剂   二甘醇   15   15   5   20   5
  甘油   10   15   5   10   18   5
  乙二醇单甲醚   5   4   6   5
  三甘醇单丁醚   3   5   4   2
  α-吡咯烷酮   2   5   3   5
  PH调节剂   乙醇胺   0.5   0.4   0.4   0.2
  三乙醇胺   0.3   0.1   0.2   0.1
  氨水   0.5   0.1   0.4
  催干剂   乙醇   0.5   1.5   1.0   1.0   0.5   1.0
  异丙醇   0.5   1.0   1.0   1.8   1.0   0.5
  杀菌剂   KATHON LXE   0.1   0.25   0.2   0.1
  Mergal K7   0.2   0.1   0.3   0.4
  防霉剂   SKANEM-8   0.1   0.15   0.2   0.4
  BCM   0.2   0.1   0.15   0.3
  螯合剂   EDTA   0.15   0.1   0.08   0.18
  乙醇酸   0.1   0.15   0.2   0.09
  树脂   JONCRYL586   0.5   0.2   0.8
  JONCRYL56   0.8   1.2   2.0
  JONCRYL58   1.5   1.0
  去离子水   55.1   58.7   47.85   45.25   45.3   44.27   36.46   45.42
注：Surfynol 465、EP810均为美国空气公司产品；
Zonyl.FSO为杜邦公司氟碳表面活性剂产品；
表3：墨水的性能测试
  编号   测试项目   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   实施例13   实施例14   实施15
  1   喷头状况   ▲▲▲   ▲▲▲   ▲▲▲   ▲▲▲   ▲▲   ▲▲▲   ▲▲▲   ▲▲▲   ▲▲▲
  2   保湿状况                           
3 字迹清晰度、饱满度 ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★
  4   耐摩擦性能   ◆◆◆   ◆◆◆   ◆◆◆   ◆◆◆   ◆◆◆   ◆◆   ◆◆◆   ◆◆◆   ◆◆◆
  5   耐水性能   ●●●   ●●●   ●●●   ●●●   ●●●   ●●●   ●●●   ●●●   ●●●
其中：
1、喷头状况是指墨水在epsonC65打印机上机连续打印100页5％覆盖率的A4普通纸后的喷头状态，▲▲▲表示喷头完好；▲▲表示喷头略有堵塞；▲表示喷头严重堵塞；
2、保湿状况是指墨水在通电状态下在机器上放置一周后的喷嘴情况，表示喷嘴完好；表示有少量喷头短线，但清洗一次后完好；表示有少量喷头短线，但须几次清洗后才能完好；
3、字迹情况是指墨水打印在A4普通纸上的状态，★★★表示字迹清晰、饱满；★★表示字迹略有模糊、有明显毛刺现象；★表示字迹效果很差；
4、耐摩擦性能是指在光泽照片纸上打印黑色色块，10分钟后用手指肚擦拭，看手指的玷污程度。◆◆◆表示几乎不掉色，◆◆表示有微量掉色，◆表示掉色严重；
5、耐水性能是指在普通A4纸上打印文字，5分钟后将纸张放在清水中，放置10分钟后拿出，看文字边缘是否出现毛刺或者模糊现象。●●●表示文字边缘锐利，无毛刺现象，与浸水前一样，●●表示文字边缘有轻微的渗出及毛刺现象，●表示毛刺现象严重，字迹变模糊。

Claims (6)

1.一种喷墨打印机用颜料黑色墨水，含有炭黑、水性介质、聚合物分散剂，其特征在于pH值7～10，重量百分组成为：
炭黑分散液                      20.00～33.00
表面活性剂                      0.05～2.00
保湿剂                          5.00～50.00
pH调节剂                        0.10～2.00
催干剂                          0.50～2.00
防腐剂                          0.10～0.50
防霉剂                          0.10～0.50
螯合剂                          0.01～0.50
树脂                            0.10～2.00
去离子水                        余量
其中所述表面活性剂可以是乙氧基化的炔二醇类化合物Surfynol系列、DynolTM系列及氟碳表面活性剂Nonyl@系列；
所述保湿剂为丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、甘油、二甘醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、三甘醇单丁基醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮以及两种或两种以上组分的混合物；
所述pH调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二异丙胺、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、2-氨基-1-丙醇、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉和氨水；
所述催干剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等；
所述螯合剂为乙二胺四乙酰胺、乙二胺四乙酰胺的钠盐、乙二胺四乙酰胺的二胺盐、乙二胺四乙酰胺的四胺盐或乙醇酸；
所述树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基苯烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-羟基酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯的聚合物及苯乙烯丙烯酸树脂，平均分子量一般在2000～20000；以固态树脂计量；
所述炭黑分散液为由炭黑、两性聚合物、流平剂、润湿剂、消泡剂经研磨分散而得，其重量百分组成为：
炭黑                                10.00～30.00
两性聚合物                          0.10～2.10
流平剂                              0.10～1.50
润湿剂                              10.00～30.00
消泡剂                              0.05～0.50
去离子水                            余量
其中所述两性聚合物为12-羟基硬脂酸的聚合物，聚合物度＞4，是一种聚酯型的两亲性聚合物；
所述流平剂为氟碳改性硅氧烷EFKA-3570、有机改性硅氧烷EFKA-3580；
所述润湿剂为二甘醇、N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、甘油；
所述消泡剂为聚醚改性有机硅类化合物：SN313、NXZ、NDW、BYK024。
2.根椐权利要求1所述喷墨打印机用颜料黑色墨水，其特征在于重量百分组成为：
炭黑分散液                              20.00～33.00
表面活性剂                              0.10～1.00
保湿剂                                  10.00～30.00
pH调节剂                                0.20～1.00
催干剂                                  0.50～2.00
防腐剂                                  0.10～0.50
防霉剂                                  0.10～0.50
螯合剂                                  0.05～0.20
树脂                                    0.20～1.50
去离子水                                余量
其中所述表面活性剂是Surfynol420、440、465、485、DynolTM 604、ZonylFSO；
所述保湿剂为二甘醇、甘油、乙二醇单甲基醚、单乙基醚或单丁基醚、三甘醇单丁基醚、α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮以及两种或两种以上组分的混合物；
所述pH调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和氨水；
所述树脂为水溶性苯乙烯丙烯酸树脂。
3.根椐权利要求1所述喷墨打印机用颜料黑色墨水，其特征在于所述炭黑分散液重量百分组成为：
炭黑                             15.00～25.00
两性聚合物                       0.30～1.25
流平剂                           0.40～1.10
润湿剂                           15.00～25.00
消泡剂                           0.10～0.20
去离子水                         余量
其中所述炭黑为上海特焦高色素炭黑；
所述润湿剂为二甘醇、三甘醇；
所述消泡剂为SN313、BYK024。
4.根椐权利要求2所述喷墨打印机用颜料黑色墨水，其特征在于所述树脂为水溶性苯乙烯丙烯酸树脂为JONCRYL56和JONCRYL58：JONCRYL56是27％固含量的JONCRYL586溶液，平均分子量4600，酸值108；JONCRYL58为52％固体树脂含量的JONCRYL680溶液，平均分子量4900，酸值215。
5.喷墨打印机用颜料黑色墨水的制法，其特征在于制备工艺分两步进行：
(1)炭黑分散液的制备：所用原料品种与重量百分配比为：
炭黑                             10.00～30.00
两性聚合物                       0.10～2.10
流平剂                           0.10～1.50
润湿剂                           10.00～30.00
消泡剂                           0.05～0.50
去离子水                         余量
制备步骤为：①润湿：将两亲性聚合物、润湿剂和流平剂和去离子水混合加入到乳化器中，搅拌5～10分钟，然后在搅拌条件下加入炭黑以及消泡剂，继续搅拌20～30分钟；②砂磨：将润湿混合物打入砂磨机中进行砂磨分散，出料口出来的混合液进行循环砂磨，期间每隔30分钟进行检测，直到出料的炭黑颗粒达到标准即粒子的平均粒径小于130nm，同时300nm以下粒子的体积含量不小于95％；分散过程通过调节冷却水的流量使出口料液的温度控制在10～40℃之间，砂磨的时间一般在每kg料液5～10分钟，转速为1500转/min；③分散：分散液需要放置12h以后再进行三级过滤：一级过滤采用的是5.0微米的深层滤芯，二级过滤采用的是1.0微米的深层滤芯，三级过滤采用的是0.5微米的深层滤芯，过滤后，分散液的平均粒度在110～125nm之间，300nm以下的体积含量不低于99％；
(2)墨水配制：所用原料品种与重量百分配比为：
炭黑分散液                       20.00～33.00
表面活性剂                       0.05～2.00
保湿剂                           5.00～50.00
pH调节剂                         0.10～2.00
催干剂                           0.50～2.00
防腐剂                           0.10～0.50
防霉剂                           0.10～0.50
螯合剂                           0.01～0.50
树脂                             0.10～2.00
去离子水                         余量
制备步骤为：常温下，取炭黑分散液若干(按照墨水中炭黑为5.0％计算)加入搅拌器中，在搅拌条件下加入表面活性剂、保湿剂、催干剂、树脂、pH调节剂、螯合剂、防腐防霉剂和去离子水，在80～120转/分的搅拌机下搅拌2h，静置24h，之后先后用1μm以及0.45μm的滤芯过滤，即可得到黑色颜料喷墨墨水；
砂磨步骤中使用的砂磨机为高速搅拌乳化机、三辊磨机、卧式砂磨机中的一种，砂磨介质采用钇稳定的氧化锆搪瓷珠，直径在0.4～1.2mm。
6.根据权利要求5所述的喷墨打印机用颜料黑色墨水的制法，其特征在于砂磨步骤中使用的砂磨机为卧式砂磨机，砂磨介质采用钇稳定的氧化锆搪瓷珠，直径在0.8～1.0mm。
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