專利名稱：耐水耐光的水基樹脂染料噴墨墨水的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種墨水及其制備方法，具體涉及ー種染料噴墨墨水及其制備方法。
背景技術：
常見的水基型染料噴墨墨水是分子級全溶解的墨水，這種墨水是完全的復合溶液，對于噴墨打印時堵墨頭的概率很小，噴繪后易于被材料吸收，色譜齊全，色彩艷麗，層次分明且價格也較顏料型墨水低，因此現在水基型染料墨水主要用于戶內不需長期保存的文檔、圖片以及數字紡織印花；例如打印圖片、制作彩噴名片等用途。但是，其缺點是不耐水、不耐化學試劑，并且由于染料分子在紫外線照射下很快分解，導致戶外紫外線下使用ー個月內就有明顯褪色，從而影響了其在生活中的應用，例如長期保存文件、大型戶外廣告等領域。因此特別需要改善水基性染料噴墨墨水的性能。選擇聞耐候染料可以提聞染料嗔星星水的耐光性能，從而延長水基型染料嗔星星水產品的使用時間。還有添加防紫外線劑，可以吸收和反射部分紫外線，也可以提高墨水的耐光性能。還有把水基染料墨水打印在特殊制作的涂層介質，也可以提聞水基型染料墨水產品的使用年限。據報道，有的水基型染料墨水采用高耐候染料，打印在通過特殊制作的相片紙上，在戶內保存期可以達到50-100年甚至200年，在戶外紫外線下可以維持一年以上沒有明顯褪色。可見，選擇高耐候染料和紫外線吸收劑作為水基型噴墨墨水的組分，是有益的，可以大幅度延長噴墨產品的使用時間。這種水基染料墨水由于成本升高，現在主要用于打印長久保存期的有特殊涂層的相片。這種水基型染料墨水沒有用于戶外噴繪，因為這種噴墨墨水仍然不耐水不耐化學試劑。戶外噴繪現在主要使用溶劑型墨水和水基顔料墨水。溶劑型墨水由于載體是有機溶劑，雖然使用時間長，也耐光耐水，但是在制造和使用過程中會產生污染，對環境有破壞作用；同時有機溶劑相對于水的成本也很高。水基型顔料墨水是ー種懸浮溶液或者叫半溶液粉狀墨水，由于顏料本身防水，它的耐水性強，也不容易被紫外線分解，在戶外使用時間也能維持一年以上沒有明顯的褪色跡象。但是顏料墨水研磨時間長、エ序復雜；大多數的顏料墨水都會因此而使表面殘留色材；在有光紙等表面平坦的紙上打印也不能打印出有光澤的圖像來；且顏料墨水易分層、沉淀，保存不穩定；顏料著色劑色譜不全，顏色不夠鮮艷，透明度不好；顏料墨水的制造成本較高，售價也較染料墨水貴，其價差高達ニ至四倍以上。鑒于以上因素溶劑型星水和水基型顏料星水也存在不足之處。能不能解決水基型染料噴墨墨水的耐水、耐化學試劑的性能，以實現水基型染料噴墨墨水產品質量的大幅度提升？也使水基型染料墨水可以實現長期保存文件、戶外噴繪等現有水基型染料墨水不能應用的領域呢？

發明內容
本發明的申請人通過各種材料、各種實驗發現，在水溶性染料噴墨墨水中添加改性聚氨酯乳液可以使水基型染料噴墨墨水的打印件具有耐水耐化學試劑的性能。改性聚氨酯樹脂在乳液狀態時是水溶性的，可以把染料墨水的各組分與改性聚氨酯樹脂乳液充分混合均勻；改性聚氨酯樹脂乳液有成膜作用，干透后在介質上形成ー層膜，把染料墨水各種組分包覆在膜中，因此水基型染料噴墨墨水獲得了耐水耐化學試劑的性能。改性聚氨酯樹脂乳液還有粘接性，打印出來的產品具有耐擦劃性，同時通過粘接作用把墨水粘接到各種介質上，因此改性聚氨酯樹脂染料噴墨墨水可以打印在各種無涂層和非打印涂層介質上。如燈箱布、幻燈片、塑料布、銅版紙、煙酒包裝紙、防水布、玻璃、瓷磚。改性聚氨酯樹脂乳液還有吸收紫外線的作用，染料在樹脂膜的包覆下接受的紫外線減少，耐光性能明顯增強，打印的產品使用時間也延長；改性聚氨酯樹脂形成的膜還隔絕了染料發生化學反應的環境，使染料避免水和臭氧的侵襲，也延長了產品使用時間。同吋，可以避免染料和紫外線吸收劑因雨水打濕而掉落，染料著色劑和紫外線吸收劑使用時間更為長久；墨水體系所形成的膜不易被外界環境所破壞。改性聚氨酯樹脂乳液干透后非常透明，不影響著色劑發色，表面還有高光亮的性能，因此墨水產品外觀有高光亮的效果，更為美觀。從噴墨打印關鍵的參數:表面張力、粘度、電導率、PH值來看，添加了改性聚氨酯樹脂乳液對噴墨染料墨水理化指標沒有影響或影響很小，改性聚氨酯樹脂乳液微粒在50-200納米可以通過打印頭。在申請號為201010264526.2的中國專利中，提出了水溶性染料和\或溶劑染料0.2-12%，改性聚氨酯樹脂乳液(固含量)13.5-49.8 %，紫外線吸收劑0.01-1%,可以作為噴墨墨水的方案。這個方案中改性聚氨酯樹脂乳液添加量過多。實驗發現，打印的產品在水中浸泡幾個月墨水也沒有明顯褪色， 大大超過生活中使用環境的實際情況。戶外噴繪產品的耐水性能夠經受住ー個月(梅雨季節)連續雨水的淋濕環境不褪色，就是適當的。這要根據染料噴墨墨水應用的實際環境來決定改性聚氨酯樹脂乳液的添加量。實驗發現，改性聚氨酯樹脂乳液(固含量)添加量在墨水總重量比1-13%的情況下，水基型噴墨墨水產品仍然有耐水耐化學試劑的性能。改性聚氨酯樹脂乳液添加量過多，還會使制造成本提高，這給產品推廣使用帶來不便。同吋，改性聚氨酯樹脂乳液添加量過多，會給墨水的保存穩定性、打印流暢性帶來困難。介于以上綜合情況考慮，改型聚氨酯樹脂乳液添加量可以適當減少。本發明的目的是提供一種同時克服現有染料墨水和顔料墨水的缺點，具有優異性能的水基型染料噴墨墨水。其優異性能表現在:1:大幅度延長水基型嗔星染料星水廣品使用時間。2:儲存穩定性好、打印流暢。3:具有耐水性、耐化學性、耐高低溫性、耐摩擦性、耐老化性、高光亮、色彩透明性和還原性優良。4:直接打印各種無涂層和非打印涂層介質。本發明的又一目的是提供本發明水基型染料噴墨墨水的制備方法。本發明的技術方案為:一種噴墨墨水，重量百分比計含有以下組分:聞耐候染料0.2-12%
改性聚氨酯樹脂乳液(固含量) 1-13%
保濕劑5-25%
滲透劑5-15%
紫外線吸收劑0.1-3%
表面張カ調節劑0-2%，
PH調節劑0-2%
防腐殺菌劑0.01-0.5%
其余為去離子水作為優選:所述高耐候染料選自耐光牢度在6-7級以上的水溶性染料。包含但不限于現有技術中所用的耐光牢度6-7級以上的水溶性染料。例如C.1.直接黃132、C.1.直接黃86、C.1.直接黃17、C.1.活性紅23、C.1.直接黃142 ;現在市售的耐光牢度6_7級的水溶性金屬絡合染料和醇水兩溶性金屬絡合染料。例如有C.1.溶劑黃21、C.1.溶劑紅8、122、C.1.溶劑藍70、C.1.溶劑黑27、55、34改性的水溶性金屬絡合染料和醇水兩溶性金屬絡合染料。還有C.1.直接黃106，C.1.直接紅80，C.1.直接黑166(直接黑N-BN)，C.1.直接藍106 (直接耐曬艷藍FF2GL)、C.1.直接藍108 (直接耐曬藍FFRL)，C.1.酸性紅336等中的至少ー種。`
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作為優選:所述改性聚氨酯樹脂乳液為環氧樹脂-聚氨酯樹脂乳液、環氧樹脂-丙烯酸酷-聚氨酯樹脂乳液、蓖麻油-丙烯酸酷-聚氨酯樹脂乳液、有機硅-聚氨酯樹脂乳液、丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液、有機硅-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液、氟硅改性聚氨酯樹脂乳液、氟改性聚氨酯乳液、脂肪族改性聚氨酯樹脂乳液中的至少ー種。改性聚氨酯樹脂乳液的酸值和成膜溫度沒有特別限制。能夠在常溫下固化即可。在噴墨墨水中添加數量在1_13%，優選添加數量在3-10%，更優選在3-8%。添加數量過少，耐水耐化學試劑耐擦劃高光亮等性能不能很好發揮，添加過多則會給墨水保存穩定性和打印流暢性帶來困難。作為優選:改性聚氨酯樹脂乳液中還復配有改性丙烯酸樹脂乳液中的至少ー種。例如有環氧樹脂-丙烯酸樹脂乳液，有機硅-丙烯酸樹脂乳液，有機氟-丙烯酸樹脂乳液，有機硅氟-丙烯酸樹脂乳液等。作為優選:改性聚氨酯樹脂乳液和改性丙烯酸樹脂乳液，可以是具有紫外光(UV)固化性能的樹脂乳液。可以改善墨水固化性能，縮短干燥時間，提高打印速度。作為優選:所述紫外線吸收劑為水楊酸酯類、苯酮類、取代丙烯腈類、三嗪類、受阻胺類紫外線吸收劑中的至少ー種，例如苯并三唑、ニ苯甲酮等。進ー步優選使用兩種以上上述的紫外線吸收劑復配，其性能優于任何一種單獨使用的紫外線吸收劑。保濕劑可選用安全無毒的原料。例如異丙醇、こ醇等醇類；ニ甘醇、丙ニ醇、丁ニ醇、三甘醇、四甘醇、聚こニ醇、聚丙ニ醇、甘油等多元醇類。滲透劑選自醇醚。醇醚選自ニ甘醇單甲醚、ニ甘醇單丁醚、丙ニ醇甲醚、丙ニ醇丁醚、丙ニ醇異丁醚、ニこニ醇單丁醚、ニこニ醇單甲醚、ニこニ醇獨丁醚、三こニ醇單甲醚、三こニ醇單こ醚、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、單こニ醇和聚こニ醇苯基醚、單丙ニ醇和聚丙ニ醇苯基醚等多元醇醚類。上述表面活性剤，選擇安全無毒的原料。例如:非離子表面活性剤、陰離子表面活性劑、兩性表面活性剤。非離子表面活性剤，優選為聚氧こ烯脂肪醇醚(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);陰離子表面活性剤，優選為醇醚羧酸鹽表面活性劑(AEC)、琥珀酸酷磺酸鹽、仲烷基磺酸鹽(MES)、脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸脂鹽(AES)、a-烯基磺酸鹽。兩性表面活性剤，優選為甜菜堿型兩性表面活性剤、咪唑啉型兩性表面活性剤。表面活性劑的用量在0-2重量％。墨水表面張カ控制在20-50達因/厘米。作為優選:使用兩種以上上述的表面活性劑復配，其性能優于任何一種單獨使用的表面活性剤。上述PH調節劑，選擇安全無毒的原料。PH調節劑選自檸檬酸、檸檬酸鉀、乳酸、蘋果酸、檸檬酸鈉、鹽酸、鄰苯ニ甲酸氫鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化季銨、例如四甲基銨；碳酸鹽:例如碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰；磷酸鹽；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調節劑調節墨水PH值至7-9為最佳。防腐殺菌劑選擇安 全環保的原料。例如山梨酸鈉、山梨酸鉀、異噻唑啉酮、苯并異噻唑啉酮類等。為了提聞噴墨墨水性能，還可以添加改菩墨水性能的助劑。如水溶助長劑、粘度調節劑、增稠劑、電導率調節劑、光穩定劑、鰲合劑、消泡劑、填充劑、偶聯劑、流平劑、稀釋劑
坐寸o添加墨水的各種組分，制作完成后，墨水的粘度在2-4厘泊為最佳。添加墨水的各種組分，制作完成后，墨水的電導率在IOOOOii S/cm以下為最佳。本發明的申請人通過選擇耐光牢度在6-7級以上的水溶性染料作著色劑，改性聚氨酯樹脂乳液作為成膜劑，制得了ー種性能優良的新型染料墨水。本發明的制備方法:(I):準備墨水的各組分，投入攪拌裝置中，攪拌1-3小時，充分攪拌均勻。得墨水混合物。(2):墨水混合物靜置12-24小時熟化。(3):按照QB/T2730.1-2005、QB/T2730.2-2005檢測墨水混合物各項理化指標。(4):用I微米、0.45微米、0.22微米濾膜過濾，得成品。本發明的有益效果和優勢在于:第一:提聞了水基型染料嗔星廣品的使用年限，市售水基型嗔星星水廣品在戶外紫外線下ー個月明顯褪色，本發明水基型噴墨墨水提高到約一年以上沒有明顯褪色，戶外噴繪產品可以使用一年以上到兩年左右，使水基型染料墨水可以在戶外噴繪上使用。選用高耐候染料作著色劑，提高了墨水使用年限；改性聚氨酯樹脂乳液起到了協同增效的作用，改性聚氨酯樹脂乳液可耐光照耐老化阻隔紫外線；紫外線吸收劑可以吸收紫外線，防止光照對染料分子的快速分解；且染料包覆于聚氨酯樹脂乳液所形成的膜中，隔絕了使染料產生化學反應而褪色的臭氧和水分子的反應環境，染料更為穩定；同時，可以避免染料和紫外線吸收劑因雨水打濕而掉落，染料著色劑和紫外線吸收劑使用時間更為長久；墨水體系所形成的膜不易被外界環境所破壞。第二，本發明克服了現有水基型染料噴墨墨水不耐光、不耐水不耐化學試劑的缺點，發明的水基型染料噴墨墨水具有耐光耐水耐化學試劑耐擦劃高光亮的優異性能，可以直接打印在各種無涂層和非打印涂層介質上，可以印制長期保存文件、大型室外廣告等現有染料墨水不能應用的領域。第二，提聞了水基型染料嗔星星水的保存穩定性和打印的流暢性。水基型嗔星星水具有良好耐水耐化學試劑等性能的同時，有更好的保存穩定性和打印的流暢性。第四，降低了噴墨墨水成本。現有顏料噴墨墨水成本高昂。本發明由于組分簡單、制造エ藝簡單，墨水成本大大降低。第五，墨水使用水作為載體，制造的產品更具有環境保護性。在打印時無毒無味。第六，選用具有紫外光(UV)固化性能的改性聚氨酯樹脂乳液，加快了墨水的干燥時間和打印速度。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進ー步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于下述實施例。表1:墨水配方及重量百分比
權利要求
1.一種噴墨墨水，重量百分比計含有以下組分:高耐候染料0.2-12%，改性聚氨酯樹脂乳液(固含量)1-13%，保濕劑5-25%，滲透劑5-15%，紫外線吸收劑0.1-3%，表面張カ調節劑0-2%，PH調節劑0-2%，防腐殺菌劑0.01-0.5%，其余為去離子水。其特征是大幅度延長水基型噴墨染料墨水產品使用時間。墨水儲存穩定性好、打印流暢。墨水具有耐水性、耐化學性、耐高低溫性、耐摩擦性、耐老化性、高光亮、色彩透明性和還原性優良。具有廣泛的運用前景。
2.權利要求1所述的噴墨墨水，其特征是:所述高耐候染料是耐光牢度在6-7級以上的水溶性染料。
3.權利要求1所述的噴墨墨水，其特征是:所述改性聚氨酯樹脂乳液選自環氧樹脂-聚氨酯樹脂乳液、環氧樹脂-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液、丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液、有機硅-聚氨酯樹脂乳液、有機硅-丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液、氟硅改性聚氨酯樹脂乳液、氟改性聚氨酯樹脂乳液、脂肪族改性聚氨酯樹脂乳液中的至少ー種。
4.權利要求1所述的噴墨墨水，其特征在于:改性聚氨酯樹脂乳液中還復配有改性丙烯酸樹脂乳液中的至少ー種。
5.權利要求1、3、4 所述的噴墨墨水，其特征在于:所述改性聚氨酯樹脂乳液和改性丙烯酸樹脂乳液，可以是具有紫外光(UV)固化性能的樹脂乳液。
6.權利要求1所述的噴墨墨水，其特征在于:可以添加改善墨水性能的助劑，如水溶助長劑、粘度調節劑、增稠劑、電導率調節劑、光穩定劑、鰲合劑、消泡劑、填充劑、偶聯劑、流平劑、稀釋劑等。
7.權利要求1所述的噴墨墨水，其特征在于:制備方法 (1):準備墨水的各組分，投入攪拌裝置中，攪拌1-3小時，充分攪拌均勻。得墨水混合物。
(2):墨水混合物靜置12-24小時熟化。
(3):按照QB/T2730.1-2005、QB/T2730.2-2005檢測墨水混合物各項理化指標。
(4):用I微米、0.45微米、0.22微米濾膜過濾，得成品。
8.權利要求1-7所述的噴墨墨水，其特征在于:打印在各種無涂層和非打印涂層介質上。
全文摘要
一種噴墨墨水，重量百分比計含有以下組分高耐候染料0.2-12％，改性聚氨酯樹脂乳液(固含量)1-13％，保濕劑5-25％，滲透劑5-15％，紫外線吸收劑0.1-3％，表面張力調節劑0-2％，pH調節劑0-2％，防腐殺菌劑0.01-0.5％，其余為去離子水。其特征是大幅度延長水基型噴墨染料墨水產品使用時間。墨水儲存穩定性好、打印流暢。墨水具有耐水性、耐化學性、耐高低溫性、耐摩擦性、耐老化性、高光亮、色彩透明性和還原性優良。具有廣泛的應用前景。
文檔編號C09D11/10GK103087586SQ201310024200
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者魯繼烈 申請人:魯繼烈