水性颜料墨水及其制备方法与流程

文档序号:26050900发布日期:2021-07-27 15:25阅读:350来源:国知局

本申请涉及3d打印技术领域,具体涉及一种水性颜料墨水及其制备方法。



背景技术:

3d打印技术是制造业正在迅速发展的一项新兴技术,喷墨3d打印技术正在蓄力发展,目前喷墨3d打印技术多种多样,例如,有的3d喷墨打印采用的材质是白色pla(聚乳酸),使得3d打印完成的模型是单一的白色,而为了使3d打印的单一白色模型更生动好看,需要在其表面喷墨不同颜色,但现有的颜料墨水与pla材质上兼容性及附着力差。



技术实现要素:

为了克服上述现有技术存在的问题,本申请的主要目的在于提供一种具有良好兼容性及高附着力的水性颜料墨水。

为了实现上述目的,本申请具体采用以下技术方案:

本申请提供了一种水性颜料墨水,该水性颜色包括重量包百分比的以下组分:

颜料色浆5%~30%;

三羟甲基丙烷1%~10%;

含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1%~10%;

树脂1%~5%;

有机溶剂10%~30%及余量水。

在一种具体的实施方式中,所述水性颜料墨水包括重量百分比的以下组分:颜料色浆15%~30%、三羟甲基丙烷1%~10%、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1%~10%、树脂1%~5%、有机溶剂10%~30%及余量水。

在一种具体的实施方式中,所述有机溶剂包括乙二醇、丙二醇、1,2-己二醇、1,2-丙三醇、1,2-丙二醇、二甘醇、三甘醇、三甘醇单丁醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚中的至少一种。

在一种具体的实施方式中,所述树脂包括聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、聚酯类树脂中的至少一种。

在一种具体的实施方式中,所述颜料色浆为分散性颜色浆料或自分散性颜色浆料。

在一种具体的实施方式中,所述水性颜料墨水还包括重量百分比的以下组分:表面活性剂0.5%~2%。

在一种具体的实施方式中,所述表面活性剂包括炔二醇类表面活性剂、有机硅类表面活性剂中的至少一种。

在一种具体的实施方式中,所述颜料墨水还包括重量百分比的以下组分:抗菌剂0.1%~0.5%。

在一种具体的实施方式中,所述抗菌剂为苯并异噻唑啉酮。

相应地,本申请还提供了一种水性颜料墨水的制备方法,该制备方法包括以下步骤:在水中依次加入按量重百分比的以下组分:颜料色浆5%~30%、三羟甲基丙烷1%~10%、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1%~10%、树脂1%~5%及有机溶剂10%~30%,搅拌得到混合液。

相比于现有技术,本申请的水性颜料墨水由于包括三羟甲基丙烷、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物及树脂,使得该水性颜料墨水打印在pla材质上具有良好兼容性及高附着力,同时使打印喷头即使处于长期待机状态,打印喷头中的墨水也不会干燥结块堵塞喷头,保持墨水的连续打印且打印流畅性良好。

具体实施方式

以下所述是本申请实施例的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请实施例原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请实施例的保护范围。

本申请的实施例公开了一种水性颜料墨水,该水性颜料墨水包括重量百分比的以下组分:颜料色浆5%~30%、三羟甲基丙烷1%~10%、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1~10%、树脂1%~5%、有机溶剂10%~30%及余量水。

本申请的水性颜料墨水由于包括三羟甲基丙烷、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物及树脂,使得该水性颜料墨水打印在pla材质上时具有的良好兼容性及高附着力,高附着力具体表示为用手或纸巾适合力度摩擦不掉色;同时使用该水性颜料墨水时,即使打印喷头长期处于待机状态,打印喷头中的墨水也不会干燥结块堵塞喷头,保持墨水的连续打印且打印流畅性良好。

颜料色浆可以使用有机颜色浆料,作为有机颜色浆料,可以使用例如偶氮颜料、多环式颜料、染料螯合物(例如碱性染料型螯合物和酸性染料型螯合物等)、硝基颜料、亚硝基颜料以及苯胺黑等。所述偶氮颜料包括偶氮色淀颜料、不溶性偶氮颜料、偶氮缩合颜料和螯合偶氮颜料中的至少一种。所述多环式颜料包括酞菁颜料、紫环酮颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料和喹酞酮颜料中的至少一种。

具体地,颜料色浆可以是分散性颜色浆料;例如可以通过分散剂使颜料分散在水中来调制分散性颜色浆料,分散剂例如可以是表面活性剂或水溶性树脂等。颜料色浆还可以是自分散性颜色浆料,自分散性颜色浆料是不用分散剂就能分散在水中的颜料,是通过对颜料表面处理从而与羧基、羟基以及磺基中的至少一种官能团或其盐结合的颜料。表面处理方式例如是真空等离子处理、重氮耦合处理以及氧化处理等。通过上述表面处理,使官能团或含有官能团的分子接枝到颜料表面,从而得到自分散颜料。

为了提高该水性颜料墨水使用时的耐侯性和色彩饱和度,颜料色浆包括红色有机颜料、品红色有机颜料、黄色有机颜料、蓝色有机颜料中的至少一种。红色或品红色有机颜料优选颜料紫19、颜料红122、颜料红146、颜料红176、颜料红184、颜料红185、颜料红202、颜料红207、颜料红209、颜料红254、颜料红269、颜料红282等;黄色有机颜料优选颜料黄17、颜料黄74、颜料黄83、颜料黄128、颜料黄139、颜料黄150、颜料黄151、颜料黄154、颜料黄155、颜料黄180、颜料黄181、颜料黄185、颜料黄213等;蓝色有机颜料优选颜料蓝15、颜料蓝15:3,颜料蓝15:4、颜料蓝60等。

可选地,颜料色浆在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、28%或30%,但不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地,颜色浆料在颜料墨水中的重量占比为15%~30%。

有机溶剂可以为多元醇类、多元醇的低级烷基醚等。具体的,包括但不限于以下有机溶剂:乙二醇、丙二醇、1,2-己二醇、1,2-丙三醇、1,2-丙二醇、二甘醇、三甘醇、三甘醇单丁醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲醚,二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚等,上述有机溶剂可以单独使用,也可以两种以上有机溶剂合用,优选为两种以上有机溶剂合用。

可选地,有机溶剂在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是10%、13%、15%、18%、20%、23%、25%、28%或30%。但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。经过试验发现,使有机溶剂在水性颜料墨水中的重量占比控制在10%~30%范围内,可以满足墨水在打印机的待机性能,而又不会降低墨水的速干性。

含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物包括bykbyk2015、byk163、byk2055、byk2062或byk180等。

可选地,含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

可选地,三羟甲基丙烷在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。经过试验发现,使三羟甲基丙烷与含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物的重量占比控制在1%~10%,使得墨水与pla材质具有良好兼容性。

树脂包括聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、聚酯类树脂中的至少一种。优选地,树脂为聚酯类树脂。

可选地,树脂在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是1%、2%、3%、4%或5%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

进一步地,该水性颜料墨水还包括重量百分比的以下组分:表面活性剂0.5%~2%及抗菌剂0.1%~0.5%。

表面活性剂包括炔二醇类表面活性剂、有机硅类表面活性剂中的至少一种,例如,可以为乙炔二醇基,该表面活性剂在本申请中能够充当表面张力调整剂。

乙炔二醇基的表面活性剂可以包括2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇等。更具体地,可使用surfynol104、82、465、485(美国airproducts有限公司),尤其优选使用surfynol104、465。

可选地,表面活性剂在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是0.5%、0.7%、0.9%、0.11%、0.13%、0.15%、0.17%或2%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

可选地,抗菌剂在水性颜料墨水中的重量占比具体可以是0.1%、0.2%、0.3%、0.4%或0.5%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

在本实施例中抗菌剂为苯并异噻唑啉酮,余量的水可以是自来水、去离子水、蒸馏水中的至少一种,优选地,余量的水为去离子水,从而能够降低浆料中的杂质,也可以降低对墨水中的其他组分的影响。

作为本申请优选的技术方案,所述水性颜料墨水也可以包括重量百分比的以下组分:颜料色浆15%~30%、三羟甲基丙烷1%~10%、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1%~10%、树脂1%~5%、有机溶剂10%~30%、表面活性剂0.5%~2%、0.1%~0.5%及余量水。

本申请的水性颜料墨水在打印在pla材质上具有良好的兼容性及高附着力,且该水性颜料墨水的流畅性好,防止堵塞喷头。

相应地,本申请实施例还公开一种水性颜料墨水的制备方法,该制备方法包括:在去离子水中依次加入颜料色浆、三羟甲基丙烷、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物、树脂、有机溶剂、表面活性剂及抗菌剂,搅拌得到混合液。其中,所述水性颜料墨水按重量百分比包括以下组分:颜料色浆5%~30%、三羟甲基丙烷1%~10%、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1%~10%、树脂1%~5%、有机溶剂10%~30%、表面活性剂0.5%~2%及抗菌剂0.1%~0.5%。

本申请公开的水性颜料墨水的制备方法简单,可以提高生产效率。

下面分多个实施例对本申请实施例进行进一步的说明。其中,本申请实施例不限定于以下的具体实施例。在保护范围内,可以适当的进行变更实施。

需要说明的是,本申请以上及以下提及的各组分的百分比均为重量百分比,除特殊说明的以外,均是该组分占颜料墨水总重量的百分比。

1、水性颜料墨水的配制

实施例1~3的各组分配方如表1所示,实施例1的制备方法包括以下步骤:

在水中依次加入颜料c15:3色浆18%、甘油12%、三羟甲基丙烷5%、乙二醇10%、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物1.5%、乙炔二醇表面活性剂1%、聚氨酯树脂4%及防腐剂0.1%,并搅拌得到蓝色墨水。

根据表1中的配方以及上述制备方法分别制得实施例2~4及对比例1~6。

其中,实施例2为配制得到的红色墨水,实施例3为配制得到的黄色墨水;对比例1~3为不加三羟甲基丙烷和含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物配制得到的蓝色墨水、红色墨水及黄色墨水;对比例4~6为不加聚氨酯树脂配制得到的蓝色墨水、红色墨水及黄色墨水。

表1

表2

表3

2、性能测试

将上述表1、表2、表3配制得到的颜料墨水分别进行打印图像效果测试、待机测试,其测试结果如下表4:

表4

本申请通过在水性颜料墨水中加入三羟甲烷、含有颜料亲和基团的结构化丙烯酸共聚物及聚氨酯树脂后,使得该水性颜料墨水打印在pla材质的3d模型上的兼容性好、附着力高,即使待机7天后再打印,墨水也能连续性打印、不堵塞喷头、同时该墨水的流畅性好。

以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1