专利名称：防水型喷墨打印、喷绘和纺织物喷墨印花的墨水的制作方法
技术领域：
本发明属于计算机喷墨打印、彩色喷绘和纺织物数码喷墨印花技术领域，涉及到利用水暂溶型分散染料于喷墨过程的技术。
背景技术：
在喷墨技术中通常使用热、微波或电磁加热等手段，使通过微孔到达喷嘴的墨水迅速汽化产生气泡，随着气泡的膨大，喷嘴口的墨水被挤出变为微液滴，喷向纸、布等基体。
喷墨技术中使用的墨有水基墨和油基墨两种。由于水基墨廉价、安全、无污染、形成的文字或图案耐有机溶剂，因而成为目前的主要品种。水基墨需使用染料(或颜料)溶于(或分散于)水中，加入其它组分形成墨水。在使用中，水基墨水的突出问题是喷成的文字或图像耐水性能差，即耐水牢度低。
为了提高耐水牢度，人们提出用非水溶型颜料作为着色剂，如USP 6113680，USP 6007339，但颜料以分散形成存在于水中，往往存在使色度降低、颜料粒子易堵塞喷头、分散体系长时间储存的稳定性较染料溶液差、形成的打印件耐刮性差等不足。
水溶性染料，如酸性染料、直接染料、活性染料、碱性染料等克服了颜料的上述不足，但其水溶性墨的耐水牢度较差。为此，USP 5250107提出在墨的组成中加入含铵、锆的聚合物盐，增大染料与基质间的氢键；USP 6106598提出在墨中加入硅胶胶体；USP 6224660提出在墨中加入含硅有机聚合物；USP6001899提出加入含季胺盐阳离子聚合物与阴离子染料形成盐键等，都是从染料应用配方上提出的改进。
在水溶性染料分子结构改进上，人们尽量选用分子量大的直接染料。但分子量过大会影响染料的溶解度。USP 6221189提出在染料分子上引入糖类基团，提高染料与基质的亲和力；USP 6251174将染料分子中部分磺酸水溶性基团换成羧酸基团等。这些措施在一定程度上改进了染料的耐水性。
发明内容
本发明的目的是使用一种新型的喷墨用染料，改进喷墨形成的文字或图片的耐水性质。
本发明使用一类水暂溶性染料，这类染料借助于分子中的砜甲羧基使它们能溶于水，但在打印时，因喷头热、微波或电磁作用，染料(或部分染料)脱去分子上的羧基形成非水溶性染料，使形成的染料图片或文字不溶于水而提高耐水性。
喷墨打印染料有许多特殊要求。如染料必须得到分辨率高、无羽纹、防水牢度好、耐光牢度好、具有好的光密度等。此外，墨被喷到基体(如纸等)上后必须迅速干燥以防止沾污；要防止喷头长时间未工作后因墨水中的水挥发而使堵塞喷头；墨水还必须在贮存时间内稳定、不分解、不沉淀。
本发明的技术方案是在染料中引入羧甲砜基基团，由于羧基的离子化和分子的偶极性等原因，使染料具有水溶性，其结构通式为(I)，式中Dye为染料母体，M为H+、Na+、K+、NH4+、Li+等碱金属阳离子、质子或铵离子。
Dye-SO2CH2COO-M+(I)这类染料在喷墨时，经喷嘴的热作用，或电磁辐射或微波作用，部分染料分子脱去羧基形成非水溶性染料(II)。 部分未脱羧基的染料遇到酸性纸后，可经离子交换形成水溶解性较低的染料Dye-SO2COOH。
本发明的效果和益处是由此形成的的彩色、黑白文字和图像具有耐水的特点，比目前所用的水溶性染料喷墨式形成的文字和图像具有较高的耐水牢度。同时这类墨不产生羽纹，分辨率高。墨水在贮存时间内稳定、不分解、不沉淀。
具体实施例方式
结构式(I)、(II)中Dye为任何染料或发色化合物的母体，或连有任何染料或发色化合物的连接基团。染料可为偶氮染料、蒽醌染料及其它染料。为了增强染料的水溶性，可在染料的分子上引入磺酸基或羧基。如黄色染料 品红色染料 青色染料
黑色染料 等，但本发明不限于这些结构。
染料所形成的墨水组成含染料0.5-20％；水10-90％；低沸点有机溶剂如乙醇、丙醇、异丙醇等2-60％；高沸点有机溶剂如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、甘油、一缩二乙二醇及其醚、二缩二乙二醇及其醚、三缩四乙二醇及其醚、聚乙二醇、聚乙稀醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮等2-60％；杀菌剂0-2％；表面活性剂0.001-3％；pH调节剂如氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等，根据染料的溶剂性质调节pH为6-9.5。
染料配制可在室温下进行，若溶解速度漫，可加热至50℃或更高温度下配制。
配得的染料溶液经0.1-0.4微米孔径的膜过滤，最好为0.2微米。过大的粒子会造成喷头堵塞。过滤的墨水在包装及后处理过程都应在超净室内进行，防止尘埃进入墨水堵塞喷头。
在应用于涤纶及其混纺纤维上时，最好使用无磺酸基团的染料如(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(X)等，墨水喷在纤维上后，再在130-220℃的热融系统中热处理5秒至5分钟。这样处理后的染料已完全脱羧形成染料(II)，且能渗入纤维内部，提高印花的耐水洗和耐光牢度。
最佳实施例例1.将2克化合物(III)溶解于85毫升50℃水中，用氨水调节pH为8.0，加入5毫升乙二醇、3毫升一缩二乙二醇、2毫升乙醇、3毫升2-吡咯烷酮、0.1毫升20％NP-10(表面活性剂)，搅匀后用0.2微米孔径的PC膜过滤，滤液即为黄色墨水，可用于压电和起泡式彩色喷墨打印和彩色喷绘，得到耐水优异的黄色文字和图片。
例2.将例1所得墨水喷到涤纶或涤纶混纺纤维上形成图像，再将织物在180℃热融2分钟，可得耐水性能优异的涤纶及其混纺织物印花。
例3.将4克化合物(XII)溶解于83毫升50℃水中，用氨水调节为pH8.0，加入5毫升乙二醇、3毫升一缩二乙二醇、2毫升乙醇、3毫升2-吡咯烷酮、0.1毫升20％NP-10(表面活性剂)，搅匀后用0.2微米孔径的PC膜过滤，滤液即为青色墨水，可用于压电和起泡式彩色喷墨打印和彩色喷绘，得到耐水优异的青色文字或图片。
例4.将5克化合物(VIII)、0.5克化合物(III)、0.5化合物(IV)溶解于81毫升50℃水中，用氨水调节pH为8.0，加入5毫升乙二醇、3毫升一缩二乙二醇、2毫升乙醇、3毫升2-吡咯烷酮、0.1毫升20％NP-10(表面活性剂)，搅匀后用0.2微米孔径的PC膜过滤，滤液即为黑色墨水，可用于压电和起泡式彩色喷墨打印和彩色喷绘，得到耐水优异的黑色文字或图片。
权利要求
1.一种防水型喷墨打印、喷绘和纺织物喷墨印花的墨水，是使用含羧甲砜基的染料，其特征是，通式为(I)，式中Dye为染料母体，M为H+、Na+、K+、NH4+、Li+等。Dye-SO2CH2COO-M+(I)
2.根据权利要求1所述的一种防水型喷墨打印、喷绘和纺织物喷墨印花的墨水，其特征在于所述染料，与其它组分如乙二醇、甘油、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇、表面活性剂、杀菌剂、水等制成计算机打印、喷绘和纺织物喷墨印花墨水。
3.根据权利要求1所述的一种纺织物喷墨印花的墨水，其特征在于所述染料被喷在涤纶及其混纺织物上后，经130-220℃热融处理5秒-5分钟，形成涤纶及混纺织物印花。
全文摘要
本发明属于计算机喷墨打印、彩色喷绘和纺织物数码喷墨印花技术领域。其特征是将具有羧甲砜基基团的染料用于墨水的制造中。染料结构通式为Dye－SO
文档编号C09D11/02GK1401709SQ0213308
公开日2003年3月12日 申请日期2002年9月27日 优先权日2002年9月27日
发明者彭孝军, 崔京南, 王力成 申请人:大连理工大学, 大连思普乐信息材料有限公司