专利名称：墨水的制作方法
技术领域：
本发明涉及墨水及其在喷墨打印(“IJP”)中的应用。IJP是一种非冲击打印技术，其中墨水滴经细喷嘴喷射到基材上，而无需使喷嘴与基材接触。
对用于IJP的墨水有许多性能要求。例如要求它们提供具有良好的耐水性、耐光性和光学密度的清晰、非羽毛状的图像。当施用到基材上时，经常要求墨水快速干燥，以防止涂污，但是它们不应在墨水喷嘴的尖端形成硬壳，因为这会阻止打印机工作。墨水在长期储存时还应该是稳定的，不分解或形成会堵塞细喷嘴的沉淀。
WO 01/48090涉及包含萘酚组分和某些杂环基团的金属螯合偶氮化合物。WO 01/48090没有公开这种化合物进一步被三唑环取代而用于墨水配方。
根据本发明的第一方面，提供一种墨水，它包括(a)式(1)的金属螯合化合物或其盐，其中M为镍； 式(1)和(b)液体介质。
特别优选包含式(1)化合物的墨水为品红色。
包含式(1)化合物的墨水提供的印刷显示了高度的耐光性、良好的耐氧化气体如臭氧的性能和良好的光学密度，特别是用于喷墨打印时。根据本发明的墨水也是高度可溶的，这在包含上述化合物的墨水用于喷墨打印机时，可以改进操作性能，减少结壳和喷嘴堵塞。
特别优选式(1)的化合物为钠、锂、钾、铵或取代铵盐的形式，因为我们发现当加入到喷墨打印墨水中时，这些盐提供的墨水显示出高度的耐光性。
根据本发明的式(1)的金属螯合化合物或其盐及包含式(1)化合物的墨水也包括其互变异构体，特别是三唑环的互变异构体。
可用已知技术将式(1)的化合物转化为盐。例如，可以通过将染料的碱金属盐溶解在水中并使该溶液经过适当改性的离子交换树脂柱而将化合物的碱金属盐转化为含有氨或胺的盐。
根据本发明的墨水可以并且优选在加入到用于喷墨打印的墨水中之前进行纯化，以除去不希望的杂质。可以使用常规技术进行纯化，例如超滤、反渗透和/或透析。
液体介质优选包括(i)水；(ii)水和有机溶剂的混合物；或(iii)不含水的有机溶剂。
墨水中组分(a)的重量份数优选为0.01-30，更优选为0.1-20，特别为0.5-15，且更特别为1-5份。组分(b)的重量份数优选为99.99-70，更优选为99.9-80，特别为99.5-85，且更特别为99-95份。(a)+(b)的份数为100，并且在此所提到的所有份数均为重量份。
优选组分(a)完全溶解在组分(b)中。优选20℃下组分(a)在组分(b)中的溶解度至少为10％。这允许制备可用于制备更稀墨水的浓缩物，并且减少在储存期间如果发生液体介质蒸发时墨水中组分(a)的化合物沉淀的可能性。
当液体介质包括水和有机溶剂的混合物时，水与有机溶剂的重量比优选为99∶1-1∶99，更优选为99∶1-50∶50，且特别为95∶5-80∶20。
优选存在于水和有机溶剂的混合物中的有机溶剂是水混溶性有机溶剂或这种溶剂的混合物。优选的水混溶性有机溶剂包括C1-6-链烷醇，优选甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、环戊醇和环己醇；直链酰胺，优选二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；酮和酮醇，优选丙酮、甲乙酮、环己酮和二丙酮醇；水混溶性醚，优选四氢呋喃和二噁烷；二醇，优选含有2-12个碳原子的二醇，例如1，5-戊二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇和硫二甘醇及低聚和聚亚烷基二醇，优选二甘醇、三甘醇、聚乙二醇和聚丙二醇；三醇，优选甘油和1，2，6-己三醇；二醇的单-C1，4-烷基醚，优选含有2-12个碳原子的二醇的单-C1，4-烷基醚，特别为2-甲氧基乙醇、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇和乙二醇单烯丙基醚；环酰胺，优选2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、己内酰胺和1，3-二甲基咪唑烷酮；环酯，优选己内酯；亚砜，优选二甲亚砜和环丁砜。优选的液体介质包括水和2种或多种，特别是2-8种水混溶性有机溶剂。
特别优选的水混溶性有机溶剂为环酰胺，特别为2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮和N-乙基-吡咯烷酮；二醇，特别为1，5-戊二醇、乙二醇、硫二甘醇、二甘醇和三甘醇；及二醇的单-C1，4-烷基醚和C1，4-烷基醚，更优选含有2-12个碳原子的二醇的单-C1，4-烷基醚，特别为2-甲氧基-2-乙氧基-2-乙氧基乙醇。
当液体介质包括不含水(即水含量小于1wt％)的有机溶剂时，该溶剂的沸点优选为30-200℃，更优选40-150℃，特别为50-125℃。该有机溶剂可以是水不溶性的、水混溶性的或这些溶剂的混合物。优选的水混溶性有机溶剂是任何上述的水混溶性有机溶剂及其混合物。优选的水不混溶性溶剂包括例如脂肪烃；酯，优选乙酸乙酯；氯代烃，优选CH2Cl2；和醚，优选乙醚；及其混合物。
当液体介质包括水不溶性有机溶剂时，优选其包含极性溶剂，因为这可以增强金属螯合化合物在液体介质中的溶解性。极性溶剂的实例包括C1，4-醇。在上述例子中特别优选其中液体介质为不含水的有机溶剂时，它包括酮(特别是甲乙酮)和/或醇(特别是C1，4-链烷醇，如乙醇或丙醇)。
不含水的有机溶剂可以是单一的有机溶剂或两种或多种有机溶剂的混合物。当介质为不含水的有机溶剂时，它优选为2-5种不同有机溶剂的混合物。允许选择能对墨水的干燥性能和储存稳定性提供良好控制的介质。
包含不含水的有机溶剂的墨水介质在要求快速干燥时间且特别是当打印在疏水和非吸收性基材，例如塑料、金属和玻璃上时是特别有用的。
特别优选的墨水包括
(i)总共1-10份的式(1)的化合物或其盐；(ii)2-60份，更优选5-40份的水溶性有机溶剂；和(iii)30-97份，更优选40-85份水；其中所有的份数均为重量份并且份数(i)+(ii)+(iii)的和＝100。
当墨水中的液体介质包括水和有机溶剂的混合物；或不含水的有机溶剂时，墨水的组分(i)可以包含式(1)的化合物或其盐，如上所述。
优选的低熔点固体介质的熔点为60-125℃。适宜的低熔点固体包括长链脂肪酸或醇，优选含有C18-24链和氨磺酰的那些。式(1)的化合物可溶解在低熔点固体中或可以很好地分散于其中。
根据本发明的墨水也可包含常用于喷墨打印墨水中的附加组分，例如粘度和表面张力改性剂、阻蚀剂、生物杀伤剂、kogation消退添加剂、减少纸卷曲的抗皱剂和离子或非离子表面活性剂。
墨水的pH优选为4-11，更优选为7-10。
25℃下墨水的粘度优选小于50cP，更优选小于20cP，特别是小于5cP。
本发明的第二方面提供在基材上打印图像的方法，包括通过喷墨打印机将本发明第一方面的墨水施用在基材上。用于该方法中的优选墨水与以上关于本发明第一方面中所述的相同。
喷墨打印机优选以液滴的形式将墨水施用在基材上，液滴是经由小孔喷射到基材上的。优选的喷墨打印机为压电喷墨打印机和热式喷墨打印机。在热式喷墨打印机中，通过邻近孔的电阻器将编程的热脉冲施加到储料器中的墨水上，由此在基材与小孔的相对移动期间引发墨水以小液滴的形式向基材喷射。在压电喷墨打印机中，小晶体的振动引发墨水从小孔中射出。
基材优选为纸、塑料、织物、金属或玻璃，更优选为纸、高射投影仪幻灯片或织物材料，特别是纸。
优选的纸为普通纸或具有酸、碱或中性特征的加工纸。市售纸的实例包括惠普优质铜版纸(HP Premium Coated Paper)、惠普相纸(HPPhotopaper)(均由惠普公司提供)、Stylus Pro 720dpi涂层纸、爱普生光面相片纸(Epson Photo Quality Glossy Film)、爱普生光面纸(EpsonPhoto Quality Glossy Paper)(均由精工爱普生公司提供)、佳能HR 101高分辨率纸(Canon HR 101 High Resolution Paper)、佳能GP 201光面纸(Canon GP 201 Glossy Paper)、佳能HG 101高光面相片纸(Canon HG101 High Glossy Film)(均由佳能公司提供)、近利刚古纸(WigginsConqueror paper)(由Wiggins Teape Ltd提供)、施乐酸性纸和施乐碱性纸(Xerox Acid Paper and Xerox Alkaline Paper)、施乐酸性纸(XeroxAcid Paper)(均由施乐公司提供)。
本发明的第三方面提供用本发明第一方面的墨水或者通过本发明的第二方面的方法打印的基材，优选为纸、高射投影仪幻灯片或织物材料。
根据本发明的第四方面，提供包括室腔和墨水的喷墨打印机盒，其中墨水存在于室腔中并且如本发明第一方面所定义。
根据本发明的第五方面，提供包括喷墨打印机盒的喷墨打印机，其中喷墨打印机盒如本发明第四方面所定义。
通过下列实施例进一步举例说明本发明，除非另外指明，其中所有的份数和百分比均是按重量计的。
实施例1M为镍的化合物(1) 化合物(1)步骤(a)制备2-乙酰氧基萘-3，6-二磺酸
将乙酸酐(350ml，3.8mol)滴加到2-羟基萘-3，6-二磺酸二钠盐(87g，0.25mol)的N，N-二甲基乙酰胺(350ml)溶液中。将反应混合物在125℃下搅拌24小时，冷却至室温，并加入到丙酮(2500ml)中。过滤产物，用丙酮(3×100ml)洗涤，干燥，得到95.2g膏状有色固体。
步骤(b)制备3，6-二(4-羧基-苯基氨磺酰基)-2-羟基萘 回流下将POCl3(50ml，0.538mol)滴加到步骤(a)的产物(50g，0.128mol)在丙烯腈(250ml)的悬浮液中。将反应混合物在70℃下搅拌3小时，冷却，加入到冰/水(4000ml)中，并用二氯甲烷(4×300ml)萃取萘二磺酰氯。用MgSO4干燥合并的萃取液，减压蒸发，并将残余物溶解在N，N-二甲基乙酰胺(400ml)中。向上述溶液中加入4-氨基苯甲酸(34.3g，0.25mol)，反应混合物在室温下搅拌过夜，然后加入到水(3000ml)中。随后用浓H2SO4将pH降至0.5，并用乙酸乙酯(4×300ml)萃取沉淀产物。用1N HCl(600ml)洗涤合并的萃取液，用MgSO4干燥，并减压蒸发。将残余物溶解在pH为12(2N NaOH)的水(1000ml)中，然后在50-60℃搅拌1小时。让溶液冷却，用浓HCl将pH降至4，过滤产物，干燥，得到41.5g棕褐色固体(产率53％)。
步骤(c)将3-氨基1，2，4-三唑-5-甲酸水合物(1.28g，0.01mol)悬浮在水(50ml)中并加入2M NaOH将pH调至8使其溶解。加入亚硝酸钠(0.76g，0.011mol)并搅拌溶液直至亚硝酸钠溶解。
然后在0-5℃将该混合物滴加到冷却的冰-水(30g)与浓HCl(3.0ml)的混合物中，将混合物在0-5℃搅拌30分钟，然后加入氨基磺酸除去过量的亚硝酸。向pH为7-8(2N NaOH)并冷却到低于5℃的步骤(b)的产物(5,42g，0.01mol)在水(100ml)中的溶液中缓慢加入偶氮悬浮液。然后将反应混合物在0-5℃再搅拌1小时，用2N HCl酸化至pH为4沉淀产物，过滤收集。随后用水洗涤产物并在真空干燥器中干燥，得到6.4g橙色固体。
步骤(d)制备化合物(1)将乙酸镍四水合物(1.38g，0.0055mol)在水(10ml)中的溶液滴加到步骤(c)的产物(5.0g，0.0073mol)溶解在pH为7(2N HCl)的水(100ml)中的溶液中。在环境温度下搅拌反应混合物2小时，使用SpectraPor膜管透析(在分子量3500处切断)至低传导率(＜100μs)。减压蒸发得到产物，为黑色结晶固体(6g)。质谱分析发现m/z为1419。要求M+＝1420。
实施例2-墨水可以制备表I和II中所述的墨水，其中第1栏所述化合物为实施例1中制备的化合物。从前数第2栏所引数字是指相关成分的份数，所有份数均为重量份。墨水可通过热式或压电喷墨打印施用到纸上。
表I和II中使用了下列缩写词PG＝丙二醇DEG＝二甘醇NMP＝N-甲基吡咯烷酮DMK＝二甲基酮IPA＝异丙醇MEOH＝甲醇2P＝2-吡咯烷酮MIBK＝甲基异丁基酮P12＝1，2-丙二醇BDL＝2，3-丁二醇CET＝十六烷基溴化铵PHO＝Na2HPO4和TBT＝叔丁醇TDG＝硫二甘醇表I
表II
权利要求
1.一种墨水，包括(a)式(1)的金属螯合化合物或其盐，其中M为镍； 式(1)和(b)液体介质。
2.根据权利要求1的墨水，其中液体介质包括水和有机溶剂的混合物。
3.根据权利要求1或2的墨水，包括(i)1-10份式(1)的化合物或其盐；(ii)2-60份水溶性有机溶剂；和(iii)30-97份水；其中所有的份数均为重量份并且份数(i)+(ii)+(iii)的和＝100。
4.在基材上打印图像的方法，包括通过喷墨打印机将根据权利要求1-3任意一项的墨水施用到基材上。
5.用根据权利要求1-3任意一项的墨水或者通过根据权利要求4的方法打印的基材。
6.包括室腔和墨水的喷墨打印机盒，其中墨水存在于室腔中并且墨水如权利要求1-3任意一项中所定义。
7.包括喷墨打印机盒的喷墨打印机，其中喷墨打印机盒如权利要求6中所定义。
8.基本上在此参考任何实施例所描述的墨水。
全文摘要
一种墨水，包括(a)式(1)的金属螯合化合物或其盐，其中M为镍；和(b)液体介质。该墨水用于喷墨打印机。
文档编号C09B45/14GK1671806SQ03817918
公开日2005年9月21日 申请日期2003年5月16日 优先权日2002年7月27日
发明者G·赖特 申请人:艾夫西亚有限公司