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：
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：
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。