一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法与流程

文档序号:20511635发布日期:2020-04-24 18:36阅读:364来源:国知局
一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法与流程
本发明涉及造纸
技术领域
,尤其涉及一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法。
背景技术
:热升华转印纸,是指在热升华转印过程中所用到的一种特殊纸张。具体使用过程是:将可升华的染料型油墨印刷在热升华转印纸上(印刷时图文为镜像反转形式),再将印有图文的纸张与承印物叠合,在加热、加压的条件下,油墨升华为气态进入承印物内部,进而将图文转印到承印物上,完成转印。热升华转印纸是一种功能性的涂布纸,通过涂布涂料赋予纸张吸墨、隔离和离型3个基本功能。吸墨的功能是能较好地吸收喷墨印刷的油墨;隔离的功能是尽可能减少吸收的油墨向原纸纤维中渗透;离型的功能是油墨热升华完之后,纸张和承印介质之间能顺利剥离。为了同时满足这些性能,现有的传统做法普遍是先涂布底涂涂料(主要成分为碳酸钙、高岭土等无机物)形成隔离层,再涂布面涂涂料形成吸墨层,该层一般兼具有离型功能。这种做法需要进行两次涂布,工艺相对较复杂。此外,由于油墨转移率和油墨干燥速率这两个性能对涂层的要求是完全相反的。要达到高的油墨转移率,要求涂层的阻隔性越高越好,帮助热升华过程中油墨快速、高效地从涂层上转移到织物等材料上;要达到快的油墨干燥速率,要求涂层越开放越好,这样油墨中的水分等溶剂更易穿过面涂和底涂涂层,渗透和传导到原纸中,实现快速表干。通过传统双层涂布常常会顾此失彼,难以平衡热升华转印纸这两个关键应用性能。因此,需要简化并改进原有涂料的工艺和配方,以制备出高性能的热升华转印纸。技术实现要素:为了解决上述技术问题,本发明提供了一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法,本发明在涂料中添加纳米纤维素以大幅度提升纸张的油墨转移率,添加不溶性淀粉以大幅度提升油墨干燥速率,添加改性高岭土以有效改善纸张的油墨吸收性,同时纸张的表面强度性能也有一定程度的提升。本发明的具体技术方案为:一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料,包括以下质量百分数的原料:羧甲基纤维素49.0~79.9%,纳米纤维素0.1~1.0%,改性高岭土15~35%,不溶性淀粉5~15%。如
背景技术
部分中所述,由于兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率是相对矛盾的,因此现有技术中热升华转印纸的涂料难以兼具油墨转移率和油墨干燥速率这两方面的性能。而本发明利用上述涂料仅通过单层涂布,所得热升华转印纸的油墨转移率和油墨干燥速率能同时得到提升,克服了传统涂料工艺配方难以同时兼顾这两个关键应用性能的缺陷,并且可以达到改善热转印图像的品质、节约印花墨水、降低印花制造成本的目的。具体地,本发明通过在羧甲基纤维素中加入纳米纤维素、不溶性淀粉和改性高岭土制备热升华转印纸涂料。其中:利用羧甲基纤维素和纳米纤维素二者的协同作用提升纸张对油墨中染料微粒的隔离能力以及纸张的表面强度性能。具体原理为:纳米纤维素具有较高的结晶度和内聚能密度,其均一且具有纳米尺度的纤丝能形成密集复杂的网络结构,可极大地增强纸张对油墨中染料微粒的隔离能力,阻止染料微粒向纸张方向渗透,在转印时的高温作用下停留在纸张表面的染料微粒能被有效、迅速地转移到承印介质上,因此在提高油墨转移率方面的表现十分优异,同时由于纳米纤维素的羟基基团能够与羧甲基纤维素的羟基基团形成氢键结合,能有效提升纸张的表面强度性能。同时,本发明利用改性高岭土构造出具有更多微孔的涂层结构,改善纸张的油墨吸收性。目前国内的优质煅烧高岭土供应商越来越少,绝大部分依赖于进口,价格较高,且供货周期较长。本发明以普通的水洗高岭土作为原料,经过简单改性处理后应用在涂料中,帮助提高纸张的油墨吸收性。其原料来源广泛,且成本低,不需要依赖进口,适合在工厂推广应用。最后,本发明将不溶性淀粉与改性高岭土配合使用,可以构造出孔结构更丰富、且更疏松多孔的涂层结构。这主要是由于不溶淀粉的粒径几乎是改性高岭土的2-4倍。进一步地,不溶性淀粉还可以加快印刷时油墨中的水分等溶剂向原纸内部传导的速度,提高纸张的油墨干燥速率。在上述各因素协同作用下,应用本发明涂料的热升华转印纸涂料具有优异油墨转移率、油墨干燥速率、表面强度和油墨吸收性。本发明配方中各组分的配比是经过大量试验后而严格限定的,如果各组分的配比过高或过低都会对涂料流变性能、涂布机运行性能、成纸性能等其中的一方面或多方面带来不良的影响。例如:如羧甲基纤维素添加量过高,会出现油墨干燥速率变慢的问题,如过低则会出现涂层粘结强度不足以及油墨转移率降低的问题;如纳米纤维素添加量过高,则会恶化涂料的流变性能,降低涂布机的运行稳定性,严重时会导致刮痕条纹等纸病的产生;如改性高岭土的添加量过高,会降低油墨转移率,如过低则油墨吸收性会变差;如不溶性淀粉添加量过高,成纸的油墨吸收性也会变差,影响成纸的印刷效果和转印质量,过低则会降低油墨干燥速率。作为优选,所述纳米纤维素包括至少有一维尺寸为纳米级的纳纤化纤维素、纳米微晶纤维素、细菌纳米纤维素中的至少一种。本发明团队在试验中发现,虽然纳米纤维素能够带来诸多好处,但是在涂料中引入其的同时也会带来一些负面影响,例如涂料粘度升高并恶化涂料的流变性能,影响涂布机的运行稳定性。为了消除这一负面影响,本发明团队进行了进一步的研究。解决方案是将纳米纤维素在ph>8的涂料体系中使用,如此不仅能避免上述问题的产生,而且还可以提高涂料的稳定性。作为优选,所述改性高岭土由水洗高岭土和阳离子淀粉或聚丙烯酰胺按质量比140-160∶1混合改性所得。水洗高岭土经过与阳离子淀粉或聚丙烯酰胺改性,会发生一定程度的凝集,产生多孔性的结构物,用以代替价格较为昂贵的煅烧高岭土。而且这种改性高岭土的机械磨耗值较煅烧高岭土低,对涂布机刮刀和烘缸的磨损相对较小。作为优选,所述不溶性淀粉为经过酯化、醚化或乙酰化处理的玉米淀粉或木薯淀粉。淀粉经过上述改性后,可进一步加快印刷时油墨中的水分等溶剂通过涂层向原纸内部传导的速度,提高纸张的油墨干燥速率。作为优选,所述羧甲基纤维素的取代度为0.8-1.0。本发明人在研究中发现,羧甲基纤维素的取代度也非常重要,羧甲基纤维素的取代度过低,溶解后溶液的粘度较高,很可能会恶化涂料的流变性;取代度过高,溶解后溶液的粘度过低,涂料的保水性会变差。一种热升华转印纸涂料的制备方法,包括如下步骤:1)溶解固体羧甲基纤维素:配制羧甲基纤维素溶液。2)改性高岭土的制备:先配制水洗高岭土分散液,加入水洗高岭土质量1/140-1/160的阳离子淀粉或聚丙烯酰胺,继续分散至混合均匀。3)不溶性淀粉分散液的制备:配制不溶性淀粉分散液,高速分散。4)纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物的制备:依次将改性高岭土和不溶性淀粉分散液置于容器中,在4000~5000r/min搅拌混合20-40min,然后将转速降至800-1200r/min,先加入纳米纤维素水凝胶,再加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8-9,得到固含量为15-25wt%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)涂料的制备:将纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用100-300目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱气处理20-40min,即得到热升华转印纸涂料。本发明的制备工艺中,应注意的是,调节涂料的ph值至8-9是十分重要的。因为在该ph条件下,羧甲基纤维素的分子链可以充分舒展开,纳米纤维素的分子链会发生重排趋向更加稳定,涂料的稳定性和流变性会提高,涂层成膜性会更好,促进成纸的油墨转移率提高。作为优选,步骤1)中,所述羧甲基纤维素溶液的浓度为8-10wt%。作为优选,步骤2)中,所述水洗高岭土分散液的浓度为45-55wt%;分散时间为5-15min。作为优选,步骤3)中,所述不溶性淀粉分散液的浓度为45-55wt%;高速分散转速为4000~5000r/min,分散时间为20-40min。作为优选,步骤4)中,所述纳米纤维素凝胶的浓度为0.5-1.5wt%;补水后继续搅拌混合5-15min。与现有技术对比,本发明的有益效果是:(1)本发明采用的主要原料羧甲基纤维素、纳米纤维素和不溶性淀粉均具有绿色可完全生物降解的性能,高岭土则属于无机粒子,不会对环境造成污染,完全是一种绿色环境友好型涂料。(2)纳米纤维素均一且具有纳米尺度的纤丝能形成密集复杂的网络结构,可极大地增强纸张对油墨中染料微粒的隔离能力,在提高油墨转移率方面的表现十分优异,同时由于纳米纤维素的羟基基团能够与羧甲基纤维素的羟基基团形成氢键结合,能有效提升纸张的表面强度性能。加入改性高岭土可构造出具有更多微孔的涂层结构,能改善纸张的油墨吸收性;加入不溶性淀粉可构造出更开放的涂层结构,能加快印刷时油墨中的水分向原纸内部传导的速度,提高纸张的油墨干燥速率。(3)本发明涂料可单层涂布,操作简单,可替代传统的双层涂布。(4)应用本发明涂料的热升华转印纸具有优异的油墨转移率、表面强度、油墨吸收性和油墨干燥速率,能得到色密度高、轮廓清晰的热转印效果,并达到节约墨水、降低印花制造成本的目的,具有广泛的商业化应用潜能。附图说明图1为测试油墨干燥时间用打印样图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述。总实施例一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料,包括以下质量百分数的原料:羧甲基纤维素(取代度为0.8-1.0)49.0~79.9%,纳米纤维素0.1~1.0%,改性高岭土15~35%,不溶性淀粉5~15%。其中,所述纳米纤维素包括至少有一维尺寸为纳米级的纳纤化纤维素、纳米微晶纤维素、细菌纳米纤维素中的至少一种。进一步优选地,所述涂料在使用时调节体系的ph>8。所述不溶性淀粉为经过酯化、醚化或乙酰化处理的玉米淀粉或木薯淀粉。一种热升华转印纸涂料的制备方法,包括如下步骤:1)溶解固体羧甲基纤维素:配制浓度为8-10wt%的羧甲基纤维素溶液。2)改性高岭土的制备:先配制浓度为45-55wt%的水洗高岭土分散液,加入水洗高岭土质量1/140-1/160的阳离子淀粉或聚丙烯酰胺,继续分散5-15min至混合均匀。3)不溶性淀粉分散液的制备:配制浓度为45-55wt%的不溶性淀粉分散液,4000~5000r/min高速分散20-40min。4)纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物的制备:依次将改性高岭土和不溶性淀粉分散液置于容器中,在4000~5000r/min搅拌混合20-40min,然后将转速降至800-1200r/min,先加入浓度为0.5-1.5wt%的纳米纤维素水凝胶,再加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合5-15min,调节涂料ph值至8-9,得到固含量为15-25wt%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)涂料的制备:将纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用100-300目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱气处理20-40min,即得到热升华转印纸涂料。实施例11)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入阳离子淀粉1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基纤维素55.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.3%,改性高岭土35.0%,不溶性淀粉9.7%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。实施例21)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入聚丙烯酰胺1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量百分数:羧甲基纤维素50.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.10%,改性高岭土37.4%,不溶性淀粉12.5%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至9.0,得到固含量为20%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。实施例31)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入阳离子淀粉1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量百分数:羧甲基纤维素60.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.40%,改性高岭土30.0%,不溶性淀粉9.6%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。实施例41)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入阳离子淀粉1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量百分数:羧甲基纤维素50.0%,纳米微晶纤维素0.10%,改性高岭土37.4%,不溶性淀粉12.5%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至9.0,得到固含量为22%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。对比例1现有的热升华转印纸涂料,配方如下:煅烧高岭土碳酸钙羧甲基纤维素涂布淀粉pva底涂各组分质量分数/%6632542面涂各组分质量分数/%10503541对比例2(与实施例1的区别仅在于,采用的是普通的高岭土)1)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/水洗高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基纤维素55.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.3%,改性高岭土35.0%,不溶性淀粉9.7%。将水洗高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/水洗高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/水洗高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/水洗高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。对比例3(与实施例1的区别仅在于,未调节涂料体系的ph值至8-9)1)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入阳离子淀粉1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基纤维素55.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.3%,改性高岭土35.0%,不溶性淀粉9.7%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,不调节涂料ph值,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物,ph为6.5。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。对比例4(与实施例1的区别仅在于,个别组分的含量有调整)1)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入阳离子淀粉1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基纤维素55.0%,纳米级的纳纤化纤维素2.0%,改性高岭土35.0%,不溶性淀粉8.0%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。对比例5(与实施例1的区别仅在于,个别组分的含量有调整)1)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散高岭土并改性:取150g水洗高岭土无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的高岭土分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min;然后降低转速至1500r/min,加入阳离子淀粉1g,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基纤维素35.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.3%,改性高岭土55.0%,不溶性淀粉9.7%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。对比例6(与实施例1的区别仅在于,个别组分种类选择不同)1)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散轻质碳酸钙并改性:取150g轻质碳酸钙无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的碳酸钙分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/轻质碳酸钙/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基纤维素55.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.3%,轻质碳酸钙35.0%,不溶性淀粉9.7%。将改性高岭土分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/轻质碳酸钙/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/轻质碳酸钙/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/轻质碳酸钙/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。对比例7(与实施例1的区别仅在于,个别组分种类选择不同)1)溶解固体羧甲基纤维素:取12g固体羧甲基纤维素溶于88g的水中,置于65℃的恒温水浴锅中加热搅拌混合1.5h。2)分散滑石粉并改性:取150g滑石粉无机粒子加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的滑石粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。3)分散不溶性淀粉:取150g不溶性淀粉有机粉末加入到150g的水中,配制浓度为50wt%的不溶性淀粉分散液,采用高速分散机在4500r/min转速下,机械分散处理30min。4)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/滑石粉/不溶性淀粉混合物:各组分质量份数为羧甲基淀粉钠55.0%,纳米级的纳纤化纤维素0.3%,滑石粉35.0%,不溶性淀粉9.7%。将滑石粉分散液和不溶性淀粉分散液置于容器中,采用高速分散机在4500r/min转速下,搅拌混合30min,再加入浓度为1wt%的纳米纤维素水凝胶,继续搅拌混合30min,将转速降至1000r/min,加入羧甲基纤维素溶液,最后补加水,继续搅拌混合,调节涂料ph值至8.5,得到固含量为18%的纳米纤维素/羧甲基纤维素/滑石粉/不溶性淀粉混合物。5)制备纳米纤维素/羧甲基纤维素/滑石粉/不溶性淀粉复合涂料:将步骤(4)中的纳米纤维素/羧甲基纤维素/滑石粉/不溶性淀粉混合物先用200目筛网过滤出料,然后在室温下静置脱泡处理30min,得到热升华转印纸用涂料。采用r330喷墨打印机,在纸样上打印预先设计好的黑色块图案。启动烫画机,温度设置为185℃,待温度达到设定值后开始热转印。油墨转移率测试方法:利用柯尼卡美能达生产的fd-7型分光密度计分别测定转印前纸张上油墨的色密度和转印后纸上残留油墨的色密度,依据以下公式计算出黑色块的油墨转移率。数值越大,说明纸样的油墨转移率越高。油墨干燥速率测试方法:提前将a4纸裁切成尺寸约3cm×3cm的小块,在纸样上打印如图1所示的图像。打印完成后立即开启秒表计时,根据实际需要,每隔一定时间(30s-5min),用大拇指将小块a4纸在黑色墨块上按压,尽量保持每次按压的力度均匀一致(按压顺序是从左至右,从上至下),观察a4纸上是否有黑色油墨,如果有,则说明油墨并未干燥,否则说明油墨已干燥好。记录油墨干燥好所用的时间即为油墨干燥时间。油墨干燥时间越长,说明干燥速率越慢。油墨吸收性测试方法:利用分光密度计测定转印前纸张上油墨的色密度值。色密度值越高,说明油墨吸收性越好。纸张表面强度测试方法:用igt印刷适性仪测定,表面强度的单位为cm/s。实施例以及对比例所得涂料应用于热升华转印纸后的性能对比结果见表1所示。对比例1是采用国内工厂现用的一种涂料配方,分为底涂和面涂双层涂布,涂布工艺相对实施例更复杂。对比例1纸张的油墨吸收性明显较差,表面强度值也偏低。这主要是由于所用颜料以碳酸钙为主、高岭土为辅,碳酸钙的油墨吸收性较实施例中的改性高岭土要差。实施例中纳米纤维优异的成膜性,以及与羧甲基纤维素之间存在较强的协同作用,能较好地提高涂层的表面强度;而对比例1中羧甲基纤维素、涂布淀粉这两种主要胶黏剂的自身成膜性均较差,相应地,涂层的表面强度较低。对比例2是采用未改性的水洗高岭土。相对于实施例,纸张的油墨干燥速度明显降低,由<1min增加至5min。这主要是实施例中经改性处理的水洗高岭土会产生多孔性的结构物,这一变化对提高纸张涂层的油墨干燥速度十分有益。对比例3是未调节涂料的ph值(ph=6.5)。相对于实施例,纸张的油墨转移率、油墨吸收性和表面强度均较差。在ph=6.5的条件下,羧甲基纤维素的分子链未充分舒展开,纳米纤维素的分子链不能很好地发生重排趋于稳定。因此,涂料的稳定性和流变性较差,涂层的成膜性也较差,导致纸张的油墨转移率、油墨吸收性和表面强度等指标降低。对比例4是纳米级的纳纤化纤维素质量分数为2.0%。相对于实施例,纸张的油墨干燥速度明显降低。对比例4中,纳米级纳纤化纤维素的用量过大,其自身的亲水性很强。在涂层上打印完热升华油墨后,油墨中的水分被涂层快速吸收,但难以向原纸中传导,油墨干燥速度明显变慢。对比例5与实施例相比,cmc的用量过低,且改性高岭土的用量过高,纸张的油墨转移率较低。这主要是由于cmc的主要作用是提高油墨转移率,当降低其用量时,油墨转移率会随之降低。对比例6与实施例相比,用轻质碳酸钙替代了改性高岭土。纸张的油墨转移率和表面强度均较低。高岭土似六角的片状结构,涂布于原纸后,纸张上打印的油墨倾向于停留在涂层表面,有利于受热后升华、转移,即纸张的油墨转移率较高。但轻质碳酸钙的颗粒形状为粒状、针状、纺锤状和无定形状等,呈内松外粗的状态,纸张上打印的油墨倾向于进入涂层内部,不利于受热后升华、转移,即纸张的油墨转移率较低。对比例7与实施例相比,用滑石粉替代了改性高岭土,纸张的油墨干燥速度降低。滑石粉与高岭土相似的是,都属于片状结构的硅酸盐类物质。但不同的是,实施例中的改性高岭土是多孔性的结构物,能帮助油墨中的水分从涂层导入到原纸中,实现油墨的快速表干。通过上述数据可知,本发明中各组分的选择以及配比关系都是经过严格限定的,简单替换组分或改变配比关系都会对涂料固化后的性能带来很大影响。本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。当前第1页12
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