专利名称：水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种数码图像喷墨打印成像材料，是一种水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法。
背景技术：
数码彩色喷墨打印是一种非撞击、点阵式打印技术，墨滴由微孔直接喷射到介质表面的特定位置以形成图像。与传统印刷技术相比，具有设备体积小，快捷方便，环保等特点；与激光、针打、热升华以及银盐画面输出方式相比，具有成本低，彩色化、数字化容易，打印幅面不受限制等特点。因此，随数字化技术的发展与普及，在诸如大幅面展览展示、室内外广告、高分辨率图像(照片)输出、印刷、打样、办公自动化等方面，得到了广泛应用。喷墨打印过程是墨水由喷墨打印机以微小的墨滴(纳米-微米尺寸)形式喷出，与打印介质表面接触，并向不同方向扩散，吸附，干燥，最终形成所需图像，成像质量与喷墨打印机、墨水、打印介质息息相关，并相互制约。因此，数码喷墨成像技术包含喷墨打印机技术 (包括大型和桌面打印机及相应软件技术)，喷墨墨水技术及墨水接受成像材料技术。墨水接受成像材料又分为户内写真材料，户外喷绘材料及弱溶剂写真材料等。户内写真材料主要为水性墨水吸收材料，该类喷墨打印材料一般由吸墨涂层、架桥层和基材组成，其中基材起到支撑、外观表现及主导材料应用领域等作用；吸墨涂层起吸收、固定墨水形成高分辨率图像作用，通过改变图层可以改善图像的色彩鲜艳度，图像分辨率及存放耐久性等；架桥层起到联接作用，将吸墨涂层与基材之间紧密联接在一起，提高吸墨涂层的干、湿牢固度。目前国内外，户内水性墨水接受成像材料主要有两个类别吸墨涂层为膨润型涂层和吸墨涂层为微孔型涂层材料。其中膨润型吸墨涂层发展最早，其吸墨机理为涂层涂料为水溶性树脂，无交联成分，经涂布干燥后形成的涂层因其还为水溶性，遇水会发生溶胀， 进一步发生溶解，而打印机喷出的墨水量很少，只发生溶胀作用，因此，当打印时，涂层遇到墨水后，发生溶胀作用，将墨水吸收，干燥后将色彩留在涂层中，水分挥发。该类吸墨涂层优点是工艺简单，成本低，色彩鲜艳。该类涂料形成涂层的缺点是吸墨速率慢，分辨率低， 不防水。该类涂层用涂料主要成分为聚乙烯醇或明胶及固色剂等。目前在国内外户内广告市场占的比例相当大，主要是因其价格便宜。微孔型吸墨涂层为近几年来发展起来的新型吸墨涂层材料，其吸墨机理为“毛细管效应”机理，涂层中具有大量微孔型结构，遇喷墨墨水后将墨水迅速吸收至涂层的微孔内，形成图像。该类吸墨涂层的优点是吸墨速率快，干燥速率快，分辨率高，墨水适应性强，涂层中通过添加交联剂，固色剂等成分，可以使涂层具有防水作用，即一方面，涂层本身不会像溶胀涂层那样碰到水后，涂层发生溶解、流淌现象，另一方面，色彩不会因为水的存在，而发生掉色现象。因此，该类吸墨涂层材料得到快速发展， 已经成为目前喷墨打印材料发展的重点和发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法。本发明的技术解决方案是
水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯(PP)合成纸构成，吸墨涂层由二氧化硅(干基占比50%-80%)， 聚乙烯醇(干基占比10%-30%)，阳离子改性剂(干基占比0. 5%-10%)，交联剂(干基占比 0%-3%)，增白剂(干基占比微量)等成分构成。生产工艺为PP合成纸经过电晕处理(也可不处理)后，涂布适量的架桥层液体，干燥，涂布吸墨涂层涂料，干燥，即完成水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸涂布生产过程，再经分切，包装成为成品。本发明所述的基材为聚丙烯合成纸，又称聚丙烯珠光纸，简称合成纸或珠光纸，一般按厚度分类，如120微米规格，140微米规格，180微米规格等，即合成纸的厚度为120微米，140微米，180微米等。又分双珠光合成纸，一光一哑合成纸等，其中双珠光合成纸，即合成纸的正面和反面全部为高光面(珠光面)；一光一哑合成纸，即一面为珠光面，一面为哑光本发明所述的架桥层为水性胶粘剂，如水性聚丙烯酸酯类胶粘剂，聚氨酯类胶粘剂等，其主要起到提高吸墨涂层与基材之间结合牢度的作用。本发明所述的吸墨涂层中的二氧化硅为纳米级二氧化硅，为气相法二氧化硅或 sol-gel法制备的纳米二氧化硅。其粒径为lO-lOOnm，比表面积为100-400m2/g。在吸墨涂层中的作用为吸收、固定墨水的作用。本发明所述的吸墨涂层中的聚乙烯醇，为醇解度为88%类的聚乙烯醇，聚合度大于等于2000。聚乙烯醇在吸墨涂层中的作用是粘结作用。本发明所述的吸墨涂层中的阳离子改性剂，为氨基硅烷偶联剂，可以是3-氨丙基三甲氧基硅烷3-氨丙基三乙氧基硅烷3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。本发明所述的吸墨涂层中的交联剂，为能与聚乙烯醇发生交联反应的物质，可以是以下的一种或几种马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、硼砂、铬、钒、锆等的
^Tt.O本发明所述的吸墨涂层中的增白剂，目的为提高涂层的光学白度，可以为纸张增白用增白剂，品种不限。发明所述的涂布吸墨涂层涂料，指由上述二氧化硅，聚乙烯醇，固色剂，交联剂，增白剂等成分构成的涂料，其中还可根据实际加入流平剂，消泡剂及防腐剂等。本发明所述的涂布吸墨涂层涂料，分散介质由水为主体组成，可根据实际添加醇类物质，如乙醇，正丁醇，异丙醇，甘油，乙二醇等改善涂料的流平和干燥性质。一种水性高光防水聚丙烯写真纸的制备方法，其特征是包括下列步骤在常温的敞口反应器中加入加入的水、浓盐酸和消泡剂，搅拌至均勻；将纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中；调节溶液PH值到2-4. 5继续搅拌溶液，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液，待用；按配方定量称取制备好的阳离子水性纳米二氧化硅分散液，在高速搅拌的条件下加入乙醇、PVA溶液、荧光增白剂、增白剂、交联剂，搅拌至全部混合均勻，过滤，得到半透明状涂布液，即为吸墨涂层涂料；将架桥层乳液使用涂布器均勻涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在0. 5^1. 5微米，将吸墨涂层涂料用涂布器均勻地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在2(Γ40微米，即成为水性高光防水聚丙烯写真纸。本发明结构合理，吸墨干燥速率快，图像分辨率高，分辨率达1440dpi，干燥时间小于10秒。下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式实施例1
一种水性高光防水聚丙烯写真纸，包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯合成纸构成，吸墨涂层主要由二氧化硅、聚乙烯醇、阳离子改性剂、交联剂、增白剂、辅助剂构成；其中二氧化硅为纳米级二氧化硅，粒径为IO-IOOnm (例 10nm、50nm、100nm)，比表面积为 100-400m2/g(例 100 m2/g>260 m2/g、400 m2/g)，在干基吸墨涂层中所占重量比例在50%-80% (例50%、65%、80%)之间，聚乙烯醇在干基吸墨涂层中所占重量比例在10%-30% (例10%、20%、30%)之间，阳离子改性剂干基吸墨涂层中所占重量比例在0. 5%-10% (例0. 5%、5%、10%)之间，交联剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0%-3% (例 0%、2%、3%)之间，增白剂在干基吸墨涂层中所占比例在0%-1% (例0%、0· 5%、1%)之间，辅助剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0-1% (例0%、0. 5%、1%)之间。二氧化硅为气相法二氧化硅或sol-gel法制备的纳米二氧化硅。架桥层为水性聚丙烯酸酯类胶粘剂或聚氨酯类胶粘剂。聚乙烯醇为醇解度为88%类的聚乙烯醇，聚合度大于等于2000。阳离子改性剂为氨基硅烷偶联剂、3-氨丙基三甲氧基硅烷 3-氨丙基三乙氧基硅烷3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。交联剂马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、硼砂、铬盐、钒盐、锆盐中的一种或几种。吸墨涂层的分散介质为水或水与醇类物质的混合物，所述醇类物质为乙醇、正丁
醇、异丙醇、甘油或乙二醇。制备方法包括下列步骤在常温的敞口反应器中加入加入的水、浓盐酸和消泡剂， 搅拌至均勻；将纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中；调节溶液PH值到2-4. 5 (例2、3、4. 5) 继续搅拌溶液，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液，待用；按配方定量称取制备好的阳离子水性纳米二氧化硅分散液，在高速搅拌的条件下加入乙醇、PVA溶液、荧光增白剂、增白剂、交联剂，搅拌至全部混合均勻，过滤，得到半透明状涂布液，即为吸墨涂层涂料；将架桥层乳液使用涂布器均勻涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在0. 5^1. 5微米 (例0. 5微米、1微米、1. 5微米)，将吸墨涂层涂料用涂布器均勻地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在20 40微米(例20微米、30微米、40微米)，即成为水性高光防水聚丙烯写真纸。实施例2
水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸，基材选用台湾南亚生产的PP合成纸，PQ-150规格，基材厚度150微米，宽度1. 535米，长度3000米，单面电晕处理，电晕处理面表面张力为42 达因。水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸，架桥层乳液选用羟基丙烯酸酯分散体为主体原料，固化剂选用六亚甲基二异氰酸酯类固化剂，稀释剂选用水，可添加适量有机成膜助剂， 比例如下，主体原料固化剂水=2:1:6。水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸，阳离子改性纳米二氧化硅分散液的制备，在室温敞口反应器中加入230克水，3克浓盐酸和0. 1克消泡剂(消泡剂种类有机硅消泡剂，聚硅氧烷消泡剂及聚醚改性有机硅消泡剂)，搅拌2-5分钟；将60克纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌10-30分钟，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的条件下，将6克氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中，滴加时间5-lOmin ；调节溶液pH值到3. 5左右继续搅拌溶液 10-20分钟，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液。水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸，吸墨涂层涂料的制备，在反应器中加入300g实施例3中的阳离子水性纳米二氧化硅分散液(固含量约为20%)，高速搅拌的同时加入60g 乙醇，IOOgPVA溶液(固含量15%), 0. 6g荧光增白剂，0. 02g水性流平剂，0. 2g交联剂。搅拌 20-30分钟至全部混合均勻，过滤，得到半透明状分散液，即为吸墨涂层涂料。
将架桥层乳液使用涂布器均勻涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在1 微米左右，将的吸墨涂层涂料用涂布器均勻地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上， 干燥，涂布厚度控制在30微米左右。即成为水性高光防水聚丙烯(PP)写真纸。
权利要求
1.一种水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯合成纸构成，吸墨涂层主要由二氧化硅、聚乙烯醇、阳离子改性剂、交联剂、增白剂、辅助剂构成；其中二氧化硅为纳米级二氧化硅，粒径为 IO-IOOnm,比表面积为100-400m2/g，在干基吸墨涂层中所占重量比例在50%_80%之间，聚乙烯醇在干基吸墨涂层中所占重量比例在10%-30%之间，阳离子改性剂干基吸墨涂层中所占重量比例在0. 5%-10%之间，交联剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0%-3%之间，增白剂在干基吸墨涂层中所占比例在0%-1%之间，辅助剂在干基吸墨涂层中所占重量比例在0-1% 之间。
2.根据权利要求1所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是二氧化硅为气相法二氧化硅或sol-gel法制备的纳米二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是架桥层为水性聚丙烯酸酯类胶粘剂或聚氨酯类胶粘剂。
4.根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是聚乙烯醇为醇解度为88%类的聚乙烯醇，聚合度大于等于2000。
5.根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是阳离子改性剂为氨基硅烷偶联剂、3-氨丙基三甲氧基硅烷 3-氨丙基三乙氧基硅烷 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是交联剂马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、硼砂、铬盐、钒盐、锆盐中的一种或几种。
7.根据权利要求1、2或3所述的水性高光防水聚丙烯写真纸，其特征是吸墨涂层的分散介质为水或水与醇类物质的混合物，所述醇类物质为乙醇、正丁醇、异丙醇、甘油或乙
8. —种权利要求1所述的水性高光防水聚丙烯写真纸的制备方法，其特征是包括下列步骤在常温的敞口反应器中加入加入的水、浓盐酸和消泡剂，搅拌至均勻；将纳米二氧化硅加入反应器中，高速搅拌，得到低粘度半透明溶液；在高速搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到反应器中；调节溶液PH值到2-4. 5继续搅拌溶液，即得到半透明状纳米二氧化硅分散液，待用；按配方定量称取制备好的阳离子水性纳米二氧化硅分散液，在高速搅拌的条件下加入乙醇、PVA溶液、荧光增白剂、增白剂、交联剂，搅拌至全部混合均勻，过滤， 得到半透明状涂布液，即为吸墨涂层涂料；将架桥层乳液使用涂布器均勻涂布于PP合成纸的珠光面上，干燥，干基厚度控制在0. 5^1. 5微米，将吸墨涂层涂料用涂布器均勻地涂布于干燥后的涂有架桥层的PP合成纸上，干燥，涂布厚度控制在2(Γ40微米，即成为水性高光防水聚丙烯写真纸。
全文摘要
本发明公开了一种水性高光防水聚丙烯写真纸及其制备方法，包括吸墨涂层，架桥层和基材，架桥层介于吸墨涂层和基材之间，基材由聚丙烯合成纸构成，吸墨涂层主要由二氧化硅、聚乙烯醇、阳离子改性剂、交联剂、增白剂、辅助剂构成。本发明结构合理，吸墨干燥速率快，图像分辨率高，分辨率达1440dpi,干燥时间小于10秒。
文档编号B32B7/12GK102501674SQ201110311368
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者王玉丰, 陆建辉 申请人:江苏格美高科技发展有限公司