专利名称：耐水耐光的水基树脂染料喷墨墨水的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种墨水及其制备方法，具体涉及ー种染料喷墨墨水及其制备方法。
背景技术：
常见的水基型染料喷墨墨水是分子级全溶解的墨水，这种墨水是完全的复合溶液，对于喷墨打印时堵墨头的概率很小，喷绘后易于被材料吸收，色谱齐全，色彩艳丽，层次分明且价格也较颜料型墨水低，因此现在水基型染料墨水主要用于户内不需长期保存的文档、图片以及数字纺织印花；例如打印图片、制作彩喷名片等用途。但是，其缺点是不耐水、不耐化学试剂，并且由于染料分子在紫外线照射下很快分解，导致户外紫外线下使用ー个月内就有明显褪色，从而影响了其在生活中的应用，例如长期保存文件、大型户外广告等领域。因此特别需要改善水基性染料喷墨墨水的性能。选择闻耐候染料可以提闻染料嗔星星水的耐光性能，从而延长水基型染料嗔星星水产品的使用时间。还有添加防紫外线剂，可以吸收和反射部分紫外线，也可以提高墨水的耐光性能。还有把水基染料墨水打印在特殊制作的涂层介质，也可以提闻水基型染料墨水产品的使用年限。据报道，有的水基型染料墨水采用高耐候染料，打印在通过特殊制作的相片纸上，在户内保存期可以达到50-100年甚至200年，在户外紫外线下可以维持一年以上没有明显褪色。可见，选择高耐候染料和紫外线吸收剂作为水基型喷墨墨水的组分，是有益的，可以大幅度延长喷墨产品的使用时间。这种水基染料墨水由于成本升高，现在主要用于打印长久保存期的有特殊涂层的相片。这种水基型染料墨水没有用于户外喷绘，因为这种喷墨墨水仍然不耐水不耐化学试剂。户外喷绘现在主要使用溶剂型墨水和水基顔料墨水。溶剂型墨水由于载体是有机溶剂，虽然使用时间长，也耐光耐水，但是在制造和使用过程中会产生污染，对环境有破坏作用；同时有机溶剂相对于水的成本也很高。水基型顔料墨水是ー种悬浮溶液或者叫半溶液粉状墨水，由于颜料本身防水，它的耐水性强，也不容易被紫外线分解，在户外使用时间也能維持一年以上没有明显的褪色迹象。但是颜料墨水研磨时间长、エ序复杂；大多数的颜料墨水都会因此而使表面残留色材；在有光纸等表面平坦的纸上打印也不能打印出有光泽的图像来；且颜料墨水易分层、沉淀，保存不稳定；颜料着色剂色谱不全，颜色不够鲜艳，透明度不好；颜料墨水的制造成本较高，售价也较染料墨水贵，其价差高达ニ至四倍以上。鉴于以上因素溶剂型星水和水基型颜料星水也存在不足之处。能不能解决水基型染料喷墨墨水的耐水、耐化学试剂的性能，以实现水基型染料喷墨墨水产品质量的大幅度提升？也使水基型染料墨水可以实现长期保存文件、户外喷绘等现有水基型染料墨水不能应用的领域呢？
发明内容
本发明的申请人通过各种材料、各种实验发现，在水溶性染料喷墨墨水中添加改性聚氨酯乳液可以使水基型染料喷墨墨水的打印件具有耐水耐化学试剂的性能。改性聚氨酯树脂在乳液状态时是水溶性的，可以把染料墨水的各组分与改性聚氨酯树脂乳液充分混合均匀；改性聚氨酯树脂乳液有成膜作用，干透后在介质上形成ー层膜，把染料墨水各种组分包覆在膜中，因此水基型染料喷墨墨水获得了耐水耐化学试剂的性能。改性聚氨酯树脂乳液还有粘接性，打印出来的产品具有耐擦划性，同时通过粘接作用把墨水粘接到各种介质上，因此改性聚氨酯树脂染料喷墨墨水可以打印在各种无涂层和非打印涂层介质上。如灯箱布、幻灯片、塑料布、铜版纸、烟酒包装纸、防水布、玻璃、瓷砖。改性聚氨酯树脂乳液还有吸收紫外线的作用，染料在树脂膜的包覆下接受的紫外线减少，耐光性能明显增强，打印的产品使用时间也延长；改性聚氨酯树脂形成的膜还隔绝了染料发生化学反应的环境，使染料避免水和臭氧的侵袭，也延长了产品使用时间。同吋，可以避免染料和紫外线吸收剂因雨水打湿而掉落，染料着色剂和紫外线吸收剂使用时间更为长久；墨水体系所形成的膜不易被外界环境所破坏。改性聚氨酯树脂乳液干透后非常透明，不影响着色剂发色，表面还有高光亮的性能，因此墨水产品外观有高光亮的效果，更为美观。从喷墨打印关键的參数:表面张力、粘度、电导率、PH值来看，添加了改性聚氨酯树脂乳液对喷墨染料墨水理化指标没有影响或影响很小，改性聚氨酯树脂乳液微粒在50-200纳米可以通过打印头。在申请号为201010264526.2的中国专利中，提出了水溶性染料和\或溶剂染料0.2-12%，改性聚氨酯树脂乳液(固含量)13.5-49.8 %，紫外线吸收剂0.01-1%,可以作为喷墨墨水的方案。这个方案中改性聚氨酯树脂乳液添加量过多。实验发现，打印的产品在水中浸泡几个月墨水也没有明显褪色， 大大超过生活中使用环境的实际情況。户外喷绘产品的耐水性能够经受住ー个月(梅雨季节)连续雨水的淋湿环境不褪色，就是适当的。这要根据染料喷墨墨水应用的实际环境来决定改性聚氨酯树脂乳液的添加量。实验发现，改性聚氨酯树脂乳液(固含量)添加量在墨水总重量比1-13%的情况下，水基型喷墨墨水产品仍然有耐水耐化学试剂的性能。改性聚氨酯树脂乳液添加量过多，还会使制造成本提高，这给产品推广使用带来不便。同吋，改性聚氨酯树脂乳液添加量过多，会给墨水的保存稳定性、打印流畅性带来困难。介于以上综合情况考虑，改型聚氨酯树脂乳液添加量可以适当减少。本发明的目的是提供一种同时克服现有染料墨水和顔料墨水的缺点，具有优异性能的水基型染料喷墨墨水。其优异性能表现在:1:大幅度延长水基型嗔星染料星水广品使用时间。2:储存稳定性好、打印流畅。3:具有耐水性、耐化学性、耐高低温性、耐摩擦性、耐老化性、高光亮、色彩透明性和还原性优良。4:直接打印各种无涂层和非打印涂层介质。本发明的又一目的是提供本发明水基型染料喷墨墨水的制备方法。本发明的技术方案为:一种喷墨墨水，重量百分比计含有以下组分:闻耐候染料0.2-12%
改性聚氨酯树脂乳液(固含量) 1-13%
保湿剂5-25%
渗透剂5-15%
紫外线吸收剂0.1-3%
表面张カ调节剂0-2%，
PH调节剂0-2%
防腐杀菌剂0.01-0.5%
其余为去离子水作为优选:所述高耐候染料选自耐光牢度在6-7级以上的水溶性染料。包含但不限于现有技术中所用的耐光牢度6-7级以上的水溶性染料。例如C.1.直接黄132、C.1.直接黄86、C.1.直接黄17、C.1.活性红23、C.1.直接黄142 ;现在市售的耐光牢度6_7级的水溶性金属络合染料和醇水两溶性金属络合染料。例如有C.1.溶剂黄21、C.1.溶剂红8、122、C.1.溶剂蓝70、C.1.溶剂黑27、55、34改性的水溶性金属络合染料和醇水两溶性金属络合染料。还有C.1.直接黄106，C.1.直接红80，C.1.直接黑166(直接黑N-BN)，C.1.直接蓝106 (直接耐晒艳蓝FF2GL)、C.1.直接蓝108 (直接耐晒蓝FFRL)，C.1.酸性红336等中的至少ー种。`
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作为优选:所述改性聚氨酯树脂乳液为环氧树脂-聚氨酯树脂乳液、环氧树脂-丙烯酸酷-聚氨酯树脂乳液、蓖麻油-丙烯酸酷-聚氨酯树脂乳液、有机硅-聚氨酯树脂乳液、丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、氟硅改性聚氨酯树脂乳液、氟改性聚氨酯乳液、脂肪族改性聚氨酯树脂乳液中的至少ー种。改性聚氨酯树脂乳液的酸值和成膜温度没有特别限制。能够在常温下固化即可。在喷墨墨水中添加数量在1_13%，优选添加数量在3-10%，更优选在3-8%。添加数量过少，耐水耐化学试剂耐擦划高光亮等性能不能很好发挥，添加过多则会给墨水保存稳定性和打印流畅性带来困难。作为优选:改性聚氨酯树脂乳液中还复配有改性丙烯酸树脂乳液中的至少ー种。例如有环氧树脂-丙烯酸树脂乳液，有机硅-丙烯酸树脂乳液，有机氟-丙烯酸树脂乳液，有机硅氟-丙烯酸树脂乳液等。作为优选:改性聚氨酯树脂乳液和改性丙烯酸树脂乳液，可以是具有紫外光(UV)固化性能的树脂乳液。可以改善墨水固化性能，缩短干燥时间，提高打印速度。作为优选:所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类紫外线吸收剂中的至少ー种，例如苯并三唑、ニ苯甲酮等。进ー步优选使用两种以上上述的紫外线吸收剂复配，其性能优于任何一种单独使用的紫外线吸收剂。保湿剂可选用安全无毒的原料。例如异丙醇、こ醇等醇类；ニ甘醇、丙ニ醇、丁ニ醇、三甘醇、四甘醇、聚こニ醇、聚丙ニ醇、甘油等多元醇类。渗透剂选自醇醚。醇醚选自ニ甘醇单甲醚、ニ甘醇单丁醚、丙ニ醇甲醚、丙ニ醇丁醚、丙ニ醇异丁醚、ニこニ醇单丁醚、ニこニ醇单甲醚、ニこニ醇独丁醚、三こニ醇单甲醚、三こニ醇单こ醚、三こニ醇ニ甲醚、三こニ醇ニこ醚、三こニ醇ニ丁醚、四こニ醇ニ甲醚、四こニ醇ニこ醚、单こニ醇和聚こニ醇苯基醚、单丙ニ醇和聚丙ニ醇苯基醚等多元醇醚类。上述表面活性剤，选择安全无毒的原料。例如:非离子表面活性剤、阴离子表面活性剂、两性表面活性剤。非离子表面活性剤，优选为聚氧こ烯脂肪醇醚(AEO)、聚氧こ烯脂肪酸酷(AE)、多元醇酯、蔗糖脂、醇醚羧酸(AEC-H)、烷基多苷(APG);阴离子表面活性剤，优选为醇醚羧酸盐表面活性剂(AEC)、琥珀酸酷磺酸盐、仲烷基磺酸盐(MES)、脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸脂盐(AES)、a-烯基磺酸盐。两性表面活性剤，优选为甜菜碱型两性表面活性剤、咪唑啉型两性表面活性剤。表面活性剂的用量在0-2重量％。墨水表面张カ控制在20-50达因/厘米。作为优选:使用两种以上上述的表面活性剂复配，其性能优于任何一种单独使用的表面活性剤。上述PH调节剂，选择安全无毒的原料。PH调节剂选自柠檬酸、柠檬酸钾、乳酸、苹果酸、柠檬酸钠、盐酸、邻苯ニ甲酸氢钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化季铵、例如四甲基铵；碳酸盐:例如碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂；磷酸盐；N-甲基-2-吡咯烷酮；こ胺、ニこ醇胺、三こ
醇胺、氨水等。采用上述PH调节剂调节墨水PH值至7-9为最佳。防腐杀菌剂选择安 全环保的原料。例如山梨酸钠、山梨酸钾、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮类等。为了提闻喷墨墨水性能，还可以添加改菩墨水性能的助剂。如水溶助长剂、粘度调节剂、增稠剂、电导率调节剂、光稳定剂、鳌合剂、消泡剂、填充剂、偶联剂、流平剂、稀释剂
坐寸o添加墨水的各种组分，制作完成后，墨水的粘度在2-4厘泊为最佳。添加墨水的各种组分，制作完成后，墨水的电导率在IOOOOii S/cm以下为最佳。本发明的申请人通过选择耐光牢度在6-7级以上的水溶性染料作着色剂，改性聚氨酯树脂乳液作为成膜剂，制得了ー种性能优良的新型染料墨水。本发明的制备方法:(I):准备墨水的各组分，投入搅拌装置中，搅拌1-3小时，充分搅拌均匀。得墨水混合物。(2):墨水混合物静置12-24小时熟化。(3):按照QB/T2730.1-2005、QB/T2730.2-2005检测墨水混合物各项理化指标。(4):用I微米、0.45微米、0.22微米滤膜过滤，得成品。本发明的有益效果和优势在于:第一:提闻了水基型染料嗔星广品的使用年限，市售水基型嗔星星水广品在户外紫外线下ー个月明显褪色，本发明水基型喷墨墨水提高到约一年以上没有明显褪色，户外喷绘产品可以使用一年以上到两年左右，使水基型染料墨水可以在户外喷绘上使用。选用高耐候染料作着色剂，提高了墨水使用年限；改性聚氨酯树脂乳液起到了协同增效的作用，改性聚氨酯树脂乳液可耐光照耐老化阻隔紫外线；紫外线吸收剂可以吸收紫外线，防止光照对染料分子的快速分解；且染料包覆于聚氨酯树脂乳液所形成的膜中，隔绝了使染料产生化学反应而褪色的臭氧和水分子的反应环境，染料更为稳定；同时，可以避免染料和紫外线吸收剂因雨水打湿而掉落，染料着色剂和紫外线吸收剂使用时间更为长久；墨水体系所形成的膜不易被外界环境所破坏。第二，本发明克服了现有水基型染料喷墨墨水不耐光、不耐水不耐化学试剂的缺点，发明的水基型染料喷墨墨水具有耐光耐水耐化学试剂耐擦划高光亮的优异性能，可以直接打印在各种无涂层和非打印涂层介质上，可以印制长期保存文件、大型室外广告等现有染料墨水不能应用的领域。第二，提闻了水基型染料嗔星星水的保存稳定性和打印的流畅性。水基型嗔星星水具有良好耐水耐化学试剂等性能的同时，有更好的保存稳定性和打印的流畅性。第四，降低了喷墨墨水成本。现有颜料喷墨墨水成本高昂。本发明由于组分简单、制造エ艺简单，墨水成本大大降低。第五，墨水使用水作为载体，制造的产品更具有环境保护性。在打印时无毒无味。第六，选用具有紫外光(UV)固化性能的改性聚氨酯树脂乳液，加快了墨水的干燥时间和打印速度。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进ー步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。表1:墨水配方及重量百分比
权利要求
1.一种喷墨墨水，重量百分比计含有以下组分:高耐候染料0.2-12%，改性聚氨酯树脂乳液(固含量)1-13%，保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，紫外线吸收剂0.1-3%，表面张カ调节剂0-2%，PH调节剂0-2%，防腐杀菌剂0.01-0.5%，其余为去离子水。其特征是大幅度延长水基型喷墨染料墨水产品使用时间。墨水储存稳定性好、打印流畅。墨水具有耐水性、耐化学性、耐高低温性、耐摩擦性、耐老化性、高光亮、色彩透明性和还原性优良。具有广泛的运用前景。
2.权利要求1所述的喷墨墨水，其特征是:所述高耐候染料是耐光牢度在6-7级以上的水溶性染料。
3.权利要求1所述的喷墨墨水，其特征是:所述改性聚氨酯树脂乳液选自环氧树脂-聚氨酯树脂乳液、环氧树脂-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、有机硅-聚氨酯树脂乳液、有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯树脂乳液、氟硅改性聚氨酯树脂乳液、氟改性聚氨酯树脂乳液、脂肪族改性聚氨酯树脂乳液中的至少ー种。
4.权利要求1所述的喷墨墨水，其特征在于:改性聚氨酯树脂乳液中还复配有改性丙烯酸树脂乳液中的至少ー种。
5.权利要求1、3、4 所述的喷墨墨水，其特征在于:所述改性聚氨酯树脂乳液和改性丙烯酸树脂乳液，可以是具有紫外光(UV)固化性能的树脂乳液。
6.权利要求1所述的喷墨墨水，其特征在于:可以添加改善墨水性能的助剂，如水溶助长剂、粘度调节剂、增稠剂、电导率调节剂、光稳定剂、鳌合剂、消泡剂、填充剂、偶联剂、流平剂、稀释剂等。
7.权利要求1所述的喷墨墨水，其特征在于:制备方法 (1):准备墨水的各组分，投入搅拌装置中，搅拌1-3小时，充分搅拌均匀。得墨水混合物。
(2):墨水混合物静置12-24小时熟化。
(3):按照QB/T2730.1-2005、QB/T2730.2-2005检测墨水混合物各项理化指标。
(4):用I微米、0.45微米、0.22微米滤膜过滤，得成品。
8.权利要求1-7所述的喷墨墨水，其特征在于:打印在各种无涂层和非打印涂层介质上。
全文摘要
一种喷墨墨水，重量百分比计含有以下组分高耐候染料0.2-12％，改性聚氨酯树脂乳液(固含量)1-13％，保湿剂5-25％，渗透剂5-15％，紫外线吸收剂0.1-3％，表面张力调节剂0-2％，pH调节剂0-2％，防腐杀菌剂0.01-0.5％，其余为去离子水。其特征是大幅度延长水基型喷墨染料墨水产品使用时间。墨水储存稳定性好、打印流畅。墨水具有耐水性、耐化学性、耐高低温性、耐摩擦性、耐老化性、高光亮、色彩透明性和还原性优良。具有广泛的应用前景。
文档编号C09D11/10GK103087586SQ201310024200
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者鲁继烈 申请人:鲁继烈