一种水性墨用的色浆及其制备方法与流程

文档序号:20681786发布日期:2020-05-08 18:27阅读:451来源:国知局

本发明属于涂料领域,特别涉及一种水性墨用的色浆及其制备方法。



背景技术:

传统纺织印花需要大量的水来清洗浆料及未着色的色料,产生的废水量大;印染过程中的布料干燥,需要耗费大量热能;而且网版印花所需的墨量远比喷墨数码印花所需的墨量高很多。喷墨数码印花所需的墨量低,分辨率及精度也比网版印花高。由于喷墨数码印花墨水用量低,因此,转印及干燥过程所需的能量显著低于传统纺织印刷,甚至可以不用进行烘干,这对于高速纺织印染工业有极大优势。此外,喷墨数码印花可以减少或不需进行布匹浆洗制程,大大降低污水的产生。喷墨数码印花虽然拥有上述优势,但喷墨数码印花过程中使用的墨水中的分散染料分散不稳定,容易导致喷头堵塞,造成断孔、斜喷或不出墨现象。

现有技术中使用的分散剂,例如传统小分子分散剂或高分子分散剂,其锚定结构对分散染料,例如对红色分散染料的吸附点太少或太弱,且溶剂化链太短或太长,对溶剂的亲和力太差,无法产生足够立体空间障碍或静电斥力。因此无法得到强分散、高稳定性的水性色浆,也无法得到稳定性好的墨,进而导致分散染料析出沉降堵塞打印喷头。为了改善喷头堵塞问题,现有技术中采用多次扫描补插点之多信道(multi-pass)打印方式克服,但打印速度慢。随着市场对快速打印的需求,高速打印机都改用单通道(one-pass)打印机构进行快速打印,该打印过程需要稳定性好,分散染料不沉降析出的墨水。

因此,希望提供一种稳定性好的色浆,该色浆分散染料不易析出,用该色浆制得的墨水稳定性好,应用于高速打印机中进行快速打印,是十分有必要的。



技术实现要素:

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种水性墨用的色浆及其制备方法,本发明所述色浆中分散染料不易析出,稳定性好,将该色浆应用于水性墨中,水性墨的稳定性良好,在高速打印过程中,使得喷头不易出现堵塞现象。

本发明还提供一种分散剂,所述分散剂应于色浆中,可显著改善色浆的稳定性,进而改善含有所述色浆的墨的稳定性。

一种分散剂,所述分散剂含有苯基、含氮基团和亲水基。

优选的,所述含氮基团选自氨基、胺基、酰胺基、吡咯基、咪唑基中的至少一种。

优选的,所述亲水基选自羟基或羧基中的至少一种。

其中,苯基和含氮基团称为锚定结构,是指分散剂中含有苯基和含氮基团,该两种结构对分散染料表面有强的亲和力,类似机械锚定一样的强固,所以称苯基和含氮基团为锚定结构。

一种分散剂的制备方法,由含有苯环的单体a、含有含氮基团的单体b和亲水单体c反应制得。

优选的,所述含有苯环的单体a选自2-苯氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙稀酸苯酯、(丙氧基)2-壬基苯酚丙烯酸酯、(乙氧基)4-壬基苯酚丙烯酸酯、(乙氧基)8-壬基苯酚丙烯酸酯或邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯中的至少一种。

优选的,含有含氮基团的单体b选自n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-丙烯酰吗啉、n-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸五甲基哌啶酯或乙烯基咪唑等中的至少一种。

优选的,亲水单体c选自h2c=cch3co2(ch2ch2o)nch3(聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)或甲基丙烯酸中的至少一种;所述h2c=cch3co2(ch2ch2o)nch3中的n为10-100。

进一步优选的,所述h2c=cch3co2(ch2ch2o)nch3中的n为20-60。当n小于10,则链太短,分散剂无法产生足够立体空间障碍,当n大于100,则链太长,导致分散剂分子容易缠绕絮凝,这都不利于分散染料的稳定分散。

亲水单体c在分散剂中呈链状。

甲基丙烯酸利用羧基解离产生静电斥力,使得分散染料颗粒间能稳定分散。

具体的,一种分散剂的制备方法,包括以下步骤:

(1)将含有苯环的单体a、含有含氮基团的单体b和亲水单体c搅拌混合,制得混合物a,备用;

(2)在惰性气体氛围下,将起始剂和溶剂搅拌混合,加热,制得混合物b,备用;

(3)将混合物a和混合物b混合,加热反应,制得所述分散剂;

所述起始剂选自偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺或偶氮二环己基甲腈中的至少一种。

优选的,步骤(1)中含有苯环的单体a、含有含氮基团的单体b和亲水单体c的质量比为(100-450):(5-40):(40-800);进一步优选的,步骤(1)中含有苯环的单体a、含有含氮基团的单体b和亲水单体c的质量比为(100-400):(5-30):(50-400)。

优选的,步骤(2)中的溶剂为有机溶剂,所述有机溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、醋酸异丙酯、二氯甲烷、丙酮、二氯乙烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃或环己酮中的至少一种;进一步优选的,所述有机溶剂选自丙酮、异丙醇、丁酮或乙酸乙酯中的至少一种。

步骤(2)中对于所述溶剂的用量没有特殊的限定,能够充分溶解起始剂即可。

优选的,步骤(2)中所述起始剂与单体c的质量比为(1-30):(40-800);进一步优选的,步骤(2)中所述起始剂与单体c的质量比为(5-15):(50-400)。

优选的,步骤(2)中加热的温度为70-80℃。

优选的,步骤(3)中加热加热反应的温度为65-90℃,反应的时间为3-8小时;进一步优选的,步骤(3)中加热加热反应的温度为70-80℃,反应的时间为4-7小时。

优选的,步骤(3)之后,向步骤(3)制得的分散剂中加入2-吡咯烷酮(分散剂与2-吡咯烷酮的质量比为1:(0.5-0.6)),加热至100-120℃,用于去除分散剂中的有机溶剂,然后加去离子水,调节ph至8-12,且使得分散剂的质量分数为25-40%,有利于分散剂在制备色浆过程中与水的混合。

当单体a、单体b和单体c经步骤(3)反应后的残留量小于5%,说明反应较为充分。

本发明制得的分散剂中既含有锚定结构,可与分散染料表面有强的吸附力,降低分散染料的表面能,又含有亲水结构,因此,能够有效地提升色浆在水中的分散性及稳定性。

一种色浆,按质量份数计,主要由以下原料制得:

分散染料200-600份

分散剂100-500份

溶剂500-1200份。

优选的,一种色浆,按质量份数计,主要由以下原料制得:

分散染料300-500份

分散剂100-350份

溶剂800-1200份。

优选的,所述分散染料含有苯基和含氮基团。

优选的,所述溶剂为水,进一步优选的,所述溶剂为去离子水。

进一步优选的,所述分散染料为含有苯基和含氮基团的红色分散染料。

优选的,所述红色分散染料选自

中的至少一种。

优选的,所述色浆中还含有助剂;所述助剂包括助溶剂和/或润湿剂。

优选的,所述助溶剂包括醇(例如乙醇、丙二醇、丙三醇、异丙醇等)、醚(例如甲醚、乙醚等)、酮(2-吡咯烷酮、丁酮等)或醇醚(例如乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚等)中的至少一种。

优选的,所述润湿剂选自byk154、byk190、byk306、byk333、byk346、byk378、dynwet800n、evoniksurfynol104、evoniksurfynol420、evoniksurfynol465、dynol604或dynol607中的至少一种(所述湿润剂可由德国毕克化学公司或赢创工业集团提供)。

优选的,所述色浆中,所述助溶剂的含量为0-30份。

进一步优选的,所述色浆中,所述助溶剂为0-25份。

进一步优选的,所述色浆中,所述润湿剂为0-5份。

一种色浆的制备方法,包括以下步骤:

(1)按配方量称取各组分原料,将分散剂加入溶剂中,搅拌混合,制得预混溶液;

(2)将分散染料加入步骤(1)制得的预混溶液中,搅拌混合,然后研磨,过滤,取滤液,即制得色浆。

优选的,步骤(1)中在搅拌混合前加入助剂。

优选的,步骤(2)中研磨得到的预混溶液的粒径为50-300nm;进一步优选的,步骤(2)中研磨得到的预混溶液的粒径为100-200nm。

步骤(2)中的过滤是去除胶体及大粒径颗粒。

一种墨,含有本发明所述色浆。

所述墨为水性墨。

所述墨应用于喷墨数码印花。

相对于现有技术,本发明的有益效果如下:

(1)本发明所述分散剂加入色浆中,可显著改善色浆的稳定性,进而改善含有所述色浆的墨的稳定性。

(2)将本发明所述色浆应用于水性墨中,应用于高速打印过程中,使得喷头不易出现堵塞现象。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案,现列举以下实施例进行说明。需要指出的是,以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

实施例1:分散剂(sa1)的制备

(1)将55g甲基丙烯酸、10g丙烯酰胺及385g邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯混合得到混合物a;

(2)在架有冷凝回流装置的反应瓶中通入氮气,并加入317g丁酮及163g异丙醇,加热至70-80℃,再加入60g丁酮及10g偶氮二异庚腈混合搅拌至溶解,得到混合物b;

(3)将混合物a和混合物b混合,同时缓慢加入反应瓶中进行反应,在70℃下,反应7小时后,检测残留的单体量小于5%,终止反应,制得分散剂。

向步骤(3)制得的分散剂中加入2-吡咯烷酮(分散剂与2-吡咯烷酮的质量比为1:0.54),加热至100℃,用于去除分散剂中的有机溶剂,然后加去离子水,调节ph至9,获得分散剂溶液,分散剂溶液中分散剂的质量分数为35%,有利于分散剂在制备色浆过程中与水的混合。

实施例1制得的分散剂的结构式如下:

其中x,y,z的取值范围分别为:x=15-200,y=10-150,z=4-50。

实施例2:分散剂(sa2)的制备

(1)将330gh2c=cch3co2(ch2ch2o)nch3n=50、20gn-乙烯吡咯烷酮及100g2-苯氧基乙基丙烯酸酯混合得到混合物a;

(2)在架有冷凝回流装置的反应瓶中通入氮气,并加入溶剂344g乙酸乙酯及164g异丙醇,加热至70-80℃,再加入36g乙酸乙酯及6g偶氮二异丁腈混合搅拌至溶解,得到混合物b;

(3)然后将混合物a及混合物b混合,同时缓慢加入反应瓶中进行反应,在80℃下,应4小时后,检测残留的单体量小于5%终止反应,制得分散剂。

向步骤(3)制得的分散剂中加入2-吡咯烷酮(分散剂与2-吡咯烷酮的质量比为1:0.544),加热至100℃,用于去除分散剂中的有机溶剂,然后加去离子水,调节ph至12,获得分散剂溶液,分散剂溶液中分散剂的质量分数为40%,有利于分散剂在制备色浆过程中与水的混合。

实施例2制得的分散剂的结构式如下:

其中x,y,z的取值范围分别为:x=5-100,y=15-200,z=1-10。

实施例3

一种色浆的制备方法,包括以下步骤:

(1)取实施例1制得的分散剂溶液508g和1092g去离子水,搅拌混合,制得预混溶液;

(2)将400g红色分散染料(iii)加入步骤(1)制得的预混溶液中,搅拌混合,然后导入砂磨机研磨,研磨得到的预混溶液的粒径为100-200nm,过滤,取滤液,即制得色浆。

实施例4

一种色浆的制备方法,包括以下步骤:

(1)取实施例1制得的分散剂溶液360g、实施例2制得的分散剂溶液240g和998g去离子水,搅拌混合,制得预混溶液;

(2)将400g红色分散染料(iv)加入步骤(1)制得的预混溶液中,搅拌混合,然后导入砂磨机中研磨,研磨得到的预混溶液的粒径为100-200nm,过滤,取滤液,即制得色浆。

实施例5

一种色浆的制备方法,包括以下步骤:

(1)取实施例2制得的分散剂溶液618g和982g去离子水,搅拌混合,制得预混溶液;

(2)将400g红色分散染料(vi)加入步骤(1)制得的预混溶液中,搅拌混合,然后导入砂磨机中研磨,研磨得到的预混溶液的粒径为100-160nm,过滤,取滤液,即制得色浆。

实施例6

一种色浆的制备方法,包括以下步骤:

(1)按配方量称取各组分,将实施例1制得的分散剂溶液400g加入1000g水中,搅拌混合,制得预混溶液;

(2)将300g红色分散染料(ii)加入步骤(1)制得的预混溶液中,搅拌混合,然后研磨,研磨得到的预混溶液的粒径为100-180nm,过滤,取滤液,即制得色浆。

实施例7

一种色浆的制备方法,包括以下步骤:

(1)按配方量称取各组分,将实施例2制得的分散剂溶液500g加入1100g水中,搅拌混合,制得预混溶液;

(2)将300g红色分散染料(v)加入步骤(1)制得的预混溶液中,搅拌混合,然后研磨,研磨得到的预混溶液的粒径为100-180nm,过滤,取滤液,即制得色浆。

对比例1

取100g壬基酚聚氧乙烯醚(分子量为800)作为分散剂与1500g去离子水混合,搅拌至完全溶解得到水性预溶液,然后将400g红色分散染料(iv)加入水性预溶液中,搅拌混合,搅拌使红色分散染料完全润湿得到水性预分散液;再将水性预分散液导入砂磨机进行研磨,过滤,去除胶体及大粒径,制得红色色浆。

产品效果测试

配制墨水进行稳定测试。

墨水配制方式:将色浆用质量分数为15%的丙三醇水溶液稀释5倍后得到。

分别将实施例3-5、对比例1制得的色浆按照上述墨水配制方法进行配制,制得墨水。

对墨水进行粒径、黏度、表面张力、过滤性能及老化性能测试。粒径检测,采用英国马尔文(malvern)nanos90纳米粒径仪进行测试。黏度检测,采用美国博勒飞(brookfield)wells锥板粘度计进行测试。表面张力测试,采用日本协和(kyowa)cbvp型表面张力仪进行测试。过滤性能(即过滤时间)测试,采用1.0μm孔径玻璃纤维滤膜加0.45μm孔径pp(聚丙烯)滤膜过滤。稳定性测试,采用60℃高温老化7天,测试老化后的粒径、黏度、表面张力及过滤性能。测试结果如表1所示,其中,评判标准:平均粒径100-200nm,黏度2-6cp,表面张力35-45dyan/cm2,过滤性能小于15min/kg;稳定性测试60℃高温老化7天,粒径变化小于10%,表面张力变化小于5%及黏度变化小于10%,过滤性能小于15min/kg,则为合格,反之为不合格。

表1:

由表1测试结果可知,含有本发明实施例3-5制得的色浆的墨水经老化7天后,粒径、黏度、表面张力及过滤性能仍然具有良好的稳定性。应用于高度打印过程中不易出现喷头堵塞现象。

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