专利名称:喷墨打印纸用涂料及其制备方法
技术领域：
本发明的技术方案涉及纸的没有颜料的涂层的涂布，具体地说是喷墨打印纸用涂料及其制备方法。
背景技术：
随着电脑的普及，与之相关的辅助产品也得到了发展，打印机便是其中之一。喷墨打印机能进行彩色打印，其打印原理是按照打印信号，通过微孔将墨水喷到打印纸上。由于纸张纤维长度与宽度、孔隙等的影响，造成墨水在纸张表面的扩散、渗透不均匀，使打印效果变差，特别是进行彩色打印，图片的质量很差。改善纸张表面的均匀性，可以提高喷墨打印质量。
在普通打印纸表面涂布一层涂料是改善纸张表面均匀性的有效方法之一。CN 1769588公开了一种纳米级环保型彩色数码打印纸专用涂料，含有纳米级二氧化钛、二氧化硅、聚乙烯醇、羧基丁苯胶乳、聚丙烯酸钠盐、聚酰胺聚脲树脂、聚二甲基硅氧烷乳液、羧甲基纤维素、有机硅丙烯酸酯共聚物、水等重量组份；CN 1871130披露了涂有胺官能聚乙烯醇的喷墨打印纸，该纸张制品上涂有一种喷墨涂料，该喷墨涂料含有一种矿物颜料和一种水基高分子粘合剂；CN 1775548介绍了一种喷墨打印纸，在纸基的一面涂有一层水性喷墨涂料，该涂料的组分及其重量份数为颜料80～120，粘合剂5～25，固色剂1～10，抗水剂1～5，水300～500。
在这些已公开的专利方法中，打印纸表面所用的涂料均由成膜物、固体颜填料、助剂和水组成，成膜物主要有聚乙烯醇及其衍生物、丁苯乳胶、乙酸乙烯酯—丙烯酸酯共聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉及其衍生物，固体颜填料主要有瓷土、滑石粉、高岭土、碳酸钙、钛白粉、二氧化硅、氧化锌、硫酸钙、云母、氢氧化铝。固体颜填料虽能改善纸张的白度和吸墨性能，但是使涂层硬度提高，纸张的折叠性能降低，甚至不能折叠；在涂料生产中，固体颜填料需要研磨、分散；还有固体颜填料的沉降、均匀性问题，这些都使打印纸表面用涂料的生产、使用工艺过程复杂化。另外，随着喷墨打印纸的大量使用，这种纸的回收利用也是需要考虑的问题，目前常用的一些成膜物，如丁苯胶，在自然中很难降解。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种喷墨打印纸用涂料及其制备方法，以克服已有喷墨打印纸表面所用的含固体颜填料涂料的涂层硬度提高导致纸张的折叠性能降低、生产工艺过程复杂、及在自然中很难降解使回收利用难度增加的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是本发明的喷墨打印纸用涂料的基本组成为10％明胶水溶液 93.8～96.8％20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液 2.95～6.15％水溶性助剂苯甲酸钠 0.05～0.25％上述各组分的浓度均为质量百分比浓度，组分比为质量百分比。
上述组成中的丙烯酸盐是丙烯酸钠、丙烯酸钾、或丙烯酸铵中的一种、二种或三种的混合物。
本发明的喷墨打印纸用涂料的制备方法，步骤是(1)10％明胶水溶液配制分别取20质量单位的明胶和180质量单位的蒸馏水置于容器中，用80～95℃热水浴加热，搅拌使明胶完全溶解，即制得10％明胶水溶液，待用；(2)20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液制备分别取12～18质量单位的丙烯酸盐、2～8质量单位的丙烯酰胺和70质量单位蒸馏水加入反应瓶中，搅拌升温至70～90℃，再滴加入由0.05～0.1质量单位的过硫酸盐与10质量单位蒸馏水配制成的过硫酸盐水溶液，然后在70～90℃继续反应2～3小时，最后升温至90～100℃反应0.5～1小时，冷却得20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)喷墨打印纸用涂料配制分别取93.8～96.8质量单位由步骤(1)制备的浓度为10％明胶水溶液、2.95～6.15质量单位由步骤(2)制备的浓度为20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液和0.05～0.25质量单位水溶性助剂苯甲酸钠加入烧杯中，在40～60℃搅拌溶解成均匀透明的溶液，即制得喷墨打印纸用涂料；上述制备方法各步骤中的质量单位是相同的，溶液浓度均为质量百分比浓度。
上述制备方法中的丙烯酸盐是丙烯酸钠、丙烯酸钾、或丙烯酸铵中的一种、二种或三种的混合物。
上述制备方法中的硫酸盐是过硫酸钾、过硫酸钠、或过硫酸铵。
在本发明的组成和制备方法中，根据需要，还可以加入抗氧剂、和/或紫外线吸收剂。
本发明的有益效果是(1)本发明突出的实质性特点和显著的进步是，本发明的喷墨打印纸涂料为均匀透明的溶液，不含固体颜填料类不溶物，涂层硬度不会提高，保持了纸张良好的折叠性能。
(2)本发明喷墨打印纸涂料以特定工艺方法制备的丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物作吸水剂；采用明胶做成膜物。明胶中含有酰胺键、氨基、羟基、羧基极性基团，能够与纸纤维很好结合，打印时能协助吸收墨水中水分，加快水分向纸基的转移。墨水中的颜色分子会和明胶分子所带基团结合，停留在明胶层中，水分挥发干燥后形成稳定的膜，其耐水性优于普通打印纸。同时，所用丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物含有羧酸盐、酰胺和氨基，与明胶极性相近，能够很好互溶，可以提高涂层对墨水的吸收速度，并有固色作用。丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物与明胶分子均匀分散，协同作用，使涂层具有理想的吸水、固色、原色彩稳定性和高分辨率性能。
(3)按本发明方法制备的喷墨打印纸用涂料为均匀透明的溶液，在10～50℃温度范围内，粘度为6～100mPa·S，通过改变涂布温度，能够满足不同涂布工艺对涂料粘度的要求。该涂料易于涂布，可以一次涂布或多次涂布，能够进行高速涂布。所生产喷墨打印纸柔韧性与原纸相近，可以支持快速、分辨率≥720dpi的打印，图像清晰，色彩鲜艳，墨水不变色，能够真实再现原色彩。图像稳定性好，在室内放置两年，色彩无明显变化。
(4)由于不含固体颜填料，就不需要研磨、分散，也没有固体颜填料的沉降和均匀性问题，因此本发明的喷墨打印纸用涂料的制备方法简单，无任何污染物排放，生产成本低。
(5)本发明的喷墨打印纸用涂料中各成分均无毒无害，在自然中很容易降解，便于打印纸的回收利用。
具体实施方式实施例1(1)10％明胶水溶液配制取20g明胶和180g蒸馏水置于容器中，用80℃热水浴加热，搅拌溶解完全，即制得10％明胶水溶液，待用；(2)20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液制备将12g丙烯酸钾、8g丙烯酰胺、和70g蒸馏水加入反应瓶中，搅拌升温至70℃，再滴加0.05g过硫酸钾与10g蒸馏水的溶液，然后在70℃继续反应3小时，最后升温至90℃反应1小时，冷却即制得20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)喷墨打印纸用涂料配制将95g由步骤(1)制备的10％明胶水溶液、4.9g由步骤(2)制备的20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.1g苯甲酸钠加入烧杯中，在40℃搅拌溶解成均匀透明的溶液，即制得喷墨打印纸用涂料。
实施例2除用丙烯酸钠替换丙烯酸钾，用过硫酸钠替换过硫酸钾之外，其他均同实施例1，由此制得喷墨打印纸用涂料。
实施例3除用丙烯酸铵替换丙烯酸钾，用过硫酸铵替换过硫酸钾之外，其他均同实施例1，由此制得喷墨打印纸用涂料。
实施例4(1)10％明胶水溶液配制取20g明胶和180g蒸馏水置于容器中，用87℃热水浴加热，搅拌溶解完全，即制得10％明胶水溶液，待用；(2)20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液制备将8.0g丙烯酸钾、8.0g丙烯酸铵、4.0g丙烯酰胺、和70g蒸馏水加入反应瓶中，搅拌升温至80℃，再滴加0.08g过硫酸铵与10g蒸馏水的溶液，然后在80℃继续反应2小时，最后升温至95℃反应0.8小时，冷却即制得20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)喷墨打印纸用涂料配制将95.8g由步骤(1)制备的10％明胶水溶液、4.0g由步骤(2)制备的20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.2g苯甲酸钠加入烧杯中，在50℃搅拌溶解成均匀透明的溶液，即制得喷墨打印纸用涂料。
实施例5除用丙烯酸钠替换丙烯酸钾之外，其他均同实施例4，由此制得喷墨打印纸用涂料。
实施例6除用丙烯酸钠替换丙烯酸铵之外，其他均同实施例4，由此制得喷墨打印纸用涂料。
实施例7(1)10％明胶水溶液配制取20g明胶和80g蒸馏水置于容器中，用95℃热水浴加热，搅拌溶解完全，即制得10％明胶水溶液，待用；(2)20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液制备将6.0g丙烯酸钾、6.0g丙烯酸钠、6.0g丙烯酸铵、2.0g丙烯酰胺、和70g蒸馏水加入反应瓶中，搅拌升温至90℃，再滴加0.1g过硫酸铵与10g蒸馏水的溶液，然后在90℃继续反应2小时，最后升温至100℃反应0.5小时，冷却即制得20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)喷墨打印纸用涂料配制将96.8g由步骤(1)制备的10％明胶水溶液、2.95g由步骤(2)制备的20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.25g苯甲酸钠加入烧杯中，在60℃搅拌溶解成均匀透明的溶液，即制得喷墨打印纸用涂料。
实施例8(1)10％明胶水溶液配制取20g明胶和180g蒸馏水置于容器中，用95℃热水浴加热，搅拌溶解完全，即制得10％明胶水溶液，待用；(2)20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液制备将18g丙烯酸铵、2.0g丙烯酰胺、和70g蒸馏水加入反应瓶中，搅拌升温至80℃，再滴加0.1g过硫酸铵与10g蒸馏水的溶液，然后在80℃继续反应3小时，最后升温至90℃反应1小时，冷却，即制得20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)喷墨打印纸用涂料配制将93.8g由步骤(1)制备的10％明胶水溶液、6.15g由步骤(2)制备的20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.05g苯甲酸钠加入烧杯中，在60℃搅拌溶解成均匀透明的溶液，即制得喷墨打印纸用涂料。
权利要求
1.一种喷墨打印纸用涂料，其特征在于该涂料的基本组成为10％明胶水溶液 93.8～96.8％20％丙烯酸盐-丙烯酰胺共聚物水溶液 2.95～6.15％水溶性助剂苯甲酸钠 0.05～0.25％上述各组分的浓度均为质量百分比浓度，组分比为质量百分比。
2.根据权利要求
1所述的喷墨打印纸用涂料，其特征在于上述组成中的丙烯酸盐是丙烯酸钠、丙烯酸钾、或丙烯酸铵中的一种、二种或三种的混合物。
3.权利要求
1所述的喷墨打印纸用涂料的制备方法，其特征在于步骤是(1)10％明胶水溶液配制分别取20质量单位的明胶和180质量单位的蒸馏水置于容器中，用80～95℃热水浴加热，搅拌使明胶完全溶解，即制得10％明胶水溶液，待用；(2)20％丙烯酸盐-丙烯酰胺共聚物水溶液制备分别取12～18质量单位的丙烯酸盐、2～8质量单位的丙烯酰胺和70质量单位蒸馏水加入反应瓶中，搅拌升温至70～90℃，再滴加入由0.05～0.1质量单位的过硫酸盐与10质量单位蒸馏水配制成的过硫酸盐水溶液，然后在70～90℃继续反应2～3小时，最后升温至90～100℃反应0.5～1小时，冷却得20％丙烯酸盐-丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)喷墨打印纸用涂料配制分别取93.8～96.8质量单位由步骤(1)制备的浓度为10％明胶水溶液、2.95～6.1 5质量单位由步骤(2)制备的浓度为20％丙烯酸盐-丙烯酰胺共聚物水溶液和0.05～0.25质量单位水溶性助剂苯甲酸钠加入烧杯中，在40～60℃搅拌溶解成均匀透明的溶液，即制得喷墨打印纸用涂料；上述制备方法各步骤中的质量单位是相同的，溶液浓度均为质量百分比浓度。
4.根据权利要求
3所述的喷墨打印纸用涂料的制备方法，其特征在于上述制备方法中的丙烯酸盐是丙烯酸钠、丙烯酸钾、或丙烯酸铵中的一种、二种或三种的混合物。
5.根据权利要求
3所述的喷墨打印纸用涂料的制备方法，其特征在于上述制备方法中的硫酸盐是过硫酸钾、过硫酸钠、或过硫酸铵。
专利摘要
本发明喷墨打印纸用涂料及其制备方法涉及纸的没有颜料的涂层的涂布。本发明涂料的基本组成为10％明胶水溶液93.8～96.8％、20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液2.95～6.15％、水溶性助剂苯甲酸钠0.05～0.25％，组成中的丙烯酸盐是丙烯酸钠、丙烯酸钾、或丙烯酸铵中的一种、二种或三种的混合物；其制备步骤为(1)10％明胶水溶液配制，(2)20％丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物水溶液制备，(3)喷墨打印纸用涂料配制。本发明涂料为均匀透明的溶液，不含固体颜填料类不溶物；涂层硬度不会提高，保持纸张的折叠性能；以特定工艺制备丙烯酸盐—丙烯酰胺共聚物作为吸水剂；制备方法简单，无污染物排放，生产成本低；无毒无害，易自然降解，便于打印纸回收利用。
文档编号D21H21/14GK1995540SQ200710056402
公开日2007年7月11日 申请日期2007年1月4日
发明者赵建玲, 王西新, 宇霄, 李养贤 申请人:河北工业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan