CN102516843A - 一种品红色水性颜料墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种品红色水性颜料墨水，该墨水包括品红色颜料、分散剂和水，所述的品红色颜料为喹吖啶酮类颜料，所述的分散剂包括一种或两种以上在如下位置区间都具有红外光谱吸收峰的物质：3300-3500cm-1、2070-2170cm-1、1590-1690cm-1、1490-1530cm-1、1436-1476cm-1、1329-1369cm-1、1277-1317cm-1、1229-1269cm-1、1163-1203cm-1、1034-1132cm-1。本发明获得的品红色墨水具有良好的分散稳定性，而且墨水在快速喷头上具有良好的喷射稳定性和间歇喷射稳定性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种墨水，尤其是一种适合快速喷墨打印的品红色水性颜料墨水。
背景技术
喷墨技术是一种无接触、无压力、无印版的印刷技术，按工作方式主要分为热发泡式和压电式。热发泡技术是通过加热喷嘴，使墨水产生气泡，喷到打印介质上。压电技术是利用压电陶瓷电压变化作用下具有弯曲形变的特性，当图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷将随着像信息电压的变化而伸缩振动变形，并使喷头中的墨水均匀准确地喷出。在压电技术的基础上，有关厂商又研发出可变换墨滴微压电打印头技术，它对墨滴的控制能力更强，采用这一技术喷出的墨水量只有通常的1/3，最小可到1.5皮升，而且墨滴微粒形状更为规则、定位更加准确，打印分辨率提高，容易实现高精度打印。另外随着喷墨技术的广泛应用，用户不仅对打印精度，打印稳定性有较高要求，也对打印速度有更高要求。这就要求不断发展创新喷墨头技术，并且不断发展适合新喷头的墨水技术。
喷墨打印机输出色彩缤纷的图像是由不同颜色的墨水混合而成，最早的喷墨打印机是由青色、品红色和黄色组成，后来改用青色、品红色、黄色和黑色组成，为了进一步加强对颜色的控制能力，还可以在原有四色基础上再增加两种过渡颜色淡青色和淡品红色形成六色打印技术，为了获得过渡均匀的灰阶还可以增加淡黑和淡淡黑色，为扩大喷墨打印机的的色彩表现范围还可以增加橙色、绿色、红色和蓝色等颜色。无论是任何一种颜色的喷墨墨水，都要与喷墨打印机的打印头相适应，都应具有分散稳定性良好、喷射稳定性良好、画质细腻无颗粒感等特性。
为了获得上述特性，在喷墨墨水配方中一般至少要添加颜料、分散剂、渗透剂、保湿剂、表面活性剂和高分子聚合物等组分，选择恰当的组分及添加正确的比例可以使喷墨墨水具有优良的喷射稳定性，可以使喷墨印刷品具有高光泽度、良好耐摩擦及图像细腻等优点。另外喷墨墨水的制备尤其是水性颜料墨水的制备具有一定难度，这是因为可以被喷头喷出的颜料墨水颗粒粒径在100纳米左右，而纳米尺度的颜料粒子又非常容易团聚，造成喷头堵塞。因此针对不同的颜料要筛选合适的分散剂。市面上已存在很多用于颜料分散的分散剂型号，如毕克化学的BYK系列分散剂、路博润公司的solsperse系列分散剂和埃夫科纳的AFCONA系列分散剂等。另外关于颜料分散剂的专利申请也有很多，关于分散剂的专利可见：
中国专利02803656.5酸颜料分散剂和颜料制剂，
中国专利01104937.5颜料分散剂和含有该颜料分散剂的颜料组合物，
中国专利00816936.5接枝共聚物颜料分散剂，
中国专利02120124.2有改性嵌段共聚物分散剂的颜料组合，
中国专利200780044910.8分散剂等。
上述专利主要考虑到开发一种分散剂可以使颜料分散更加稳定，其应用领域可以是涂料、油墨或者喷墨，但对于上述各种分散剂，它们并不适合高精度、速度快的喷墨打印喷头，并不适合与新喷头匹配的新墨水配方体系。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种品红色水性颜料墨水，采用本发明所获得的品红色水性颜料墨水具有良好的分散稳定性，特别是采用本发明所记录的方法制备颜料含量低于2％的品红色墨水时，仍能获得良好的分散稳定性，而且墨水在快速喷头上具有良好的喷射稳定性和间歇喷射稳定性。
本发明的技术方案为：
一种品红色水性颜料墨水，该墨水包括品红色颜料、分散剂和水，所述的品红色颜料为喹吖啶酮类颜料，所述的分散剂包括一种或两种以上在如下位置区间都具有红外光谱吸收峰的物质：
3300cm-1至3500cm-1
2070cm-1至2170cm-1
1590cm-1至1690cm-1
1490cm-1至1530cm-1
1436cm-1至1476cm-1
1329cm-1至1369cm-1
1277cm-1至1317cm-1
1229cm-1至1269cm-1
1163cm-1至1203cm-1
1034cm-1至1132cm-1。
优选地，上述品红色水性颜料墨水中，相对于墨水总质量，所述品红色颜料质量百分比为1％-6％；所述分散剂的质量百分比为0.5％-10％。
优选地，上述品红色水性颜料墨水中，所述品红色颜料包括C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19其中的至少一种。
优选地，上述品红色水性颜料墨水中，所述的分散剂含有亨斯曼产品Jeffsperse X3204；
优选地，所述品红色水性颜料墨水还含有质量百分比(相对于墨水总质量)为1％-8％的二元醇醚或二元醇醚组合物，其中二元醇醚具有如下结构：
m＝1～2，n＝1～4
或者具有如下结构：
m＝1～4，n＝1～4
作为二元醇醚，可举例如乙二醇正丁醚、二乙二醇正丁醚、三乙二醇正丁醚、四乙二醇正丁醚、乙二醇叔丁基醚、二乙二醇叔丁基醚、乙二醇异丙醚、二乙二醇异丙醚、丙二醇甲醚、丙二醇***、丙二醇叔丁基醚、丙二醇正丙基醚、丙二醇正丁醚、丙二醇异丙基醚、二丙二醇正丁基醚、二丙二醇正丙基醚或二丙二醇异丙基醚等。所述二元醇醚组合物为上述二元醇醚中的两种以上混合物。
优选地，该品红色水性颜料墨水还含有质量百分比(相对于墨水总质量)为0.5％-7％的高分子聚合物，其中高分子聚合物的玻璃化温度Tg大于50℃，重均分子量Mw大于5000。
作为提高墨水耐摩擦性的高分子聚合物，可以列举丙烯酸类、苯乙烯-丙烯酸类、聚氨酯类、聚酯类、松香或改性松香类、有机硅类或聚烯烃蜡乳液等高分子聚合物。为获得理想的耐摩擦性能，高分子聚合物的重均分子量应大于5000，玻璃化温度Tg应大于50℃，具体举例如市售商品：巴斯夫公司的Joncryl HPD 696(Tg＝88，Mw＝16000)、Joncryl 611(Tg＝50，Mw＝8100)、Joncryl 678(Tg＝85，Mw＝8600)、Joncryl HPD 71(Tg＝128，Mw＝17250)、Joncryl HPD196(Tg＝85，Mw＝9200)、Joncryl 67(Tg＝73，Mw＝12500)、Joncryl HPD690(Tg＝102，Mw＝16500)Joncryl 678(Tg＝85，Mw＝8600)等。
优选地，该品红色水性颜料墨水还含有质量百分比(相对于墨水总质量)为0.5-3.0％的表面活性剂；更优选地，所述表面活性剂至少含有有机硅类表面活性剂中的一种，其中所述有机硅类表面活性剂分子中至少含有以下四种结构中的一种：
作为有机硅类表面活性剂，可选自毕克化学公司的BYK345、BYK346、BYK347、BYK348等等。
为使墨水在不经常使用时因挥发干燥造成喷头堵塞，优选地，本发明所述品红色水性颜料墨水中还可以加入质量百分比(相对于墨水总质量)为4％-30％的高沸点难挥发的溶剂，这类溶剂可举例如丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、正丙醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、2-吡咯酮、1，2，6-己三醇、季戊四醇或尿素中的一种或两种以上混合物。
优选地，该品红色水性颜料墨水中还可以含有质量百分比(相对于墨水总质量)为0.05％-1％的pH调节剂，举例如氨水、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠或氢氧化钾等。
优选地，该品红色水性颜料墨水中还可以含有质量百分比(相对于墨水总质量)为0.01％-0.3％杀菌剂，如1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
优选地，该品红色水性颜料墨水，根据需要还可以含有金属离子螯合剂、紫外线吸收剂。
本发明还提供了上述品红色水性颜料墨水在喷墨打印，尤其是快速喷墨打印中的应用。
使用本发明所描述的分散剂对喹吖啶酮类颜料具有较好的分散作用，喹吖啶酮类颜料如C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19，特别是当C.I.颜料红122和C.I.颜料紫19混合使用时，采用本发明所描述的分散剂仍可获得理想的分散效果。
本发明所具有的有益效果：
本发明获得的品红色墨水具有良好的分散稳定性，特别是当颜料含量低于2％的品红色墨水，仍能获得良好的分散稳定性，而且墨水在快速喷头上具有良好的喷射稳定性和间歇喷射稳定性。相比于现有技术的墨水，更适合高精度、速度快的喷墨打印喷头。
本发明墨水配方中含有有机硅系表面活性剂，可防止墨液洇渗、提高喷出稳定性和对介质的润湿性；本发明墨水中还含有二元醇醚，从而可提高墨水对介质的渗透性；本发明墨水中含有高分子聚合物能进一步提高图像的光泽度、耐摩擦性能；通过优选表面活性剂、二元醇醚及高分子聚合物的添加量，可获得良好打印质量(提高喷射稳定性及图像细腻度)；通过优选分散剂可实现配方中上述多组分共存，并使墨水具有良好的分散稳定性。
附图说明
附图1为分散剂HPD 296(巴斯夫产品)的红外光谱谱图；
附图2为分散剂Dispers 760W(迪高产品)的红外光谱谱图；
附图3为分散剂Jeffsperse X3204(亨斯曼产品)的红外光谱谱图；
附图4为分散剂Edaplan 482(明凌化工产品)的红外光谱谱图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例1：
将18份品红色颜料C.I.颜料红122，18份C.I.颜料紫19，45份分散剂Jeffsperse X3204和219份去离子水用高速剪切搅拌器混合均匀，得到剪切分散液，再将上述剪切分散液用研磨机进行研磨分散2小时，得到分散液A。
将4份2-吡咯酮，12份丙三醇，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和41.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到40份上述分散液A中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
实施例2：
将4份2-吡咯酮，22份丙三醇，3份二乙二醇正丁醚，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和58.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到10份上述实施例1制备的分散液A中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
比较例1：
将18份品红色颜料C.I.颜料红122，18份C.I.颜料紫19，25份分散剂Edaplan 482和239份去离子水用高速剪切搅拌器混合均匀，得到剪切分散液，再将上述剪切分散液用研磨机进行研磨分散2小时，得到分散液B。
将4份2-吡咯酮，12份丙三醇，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和51.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到30份上述分散液B中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
比较例2：
将18份品红色颜料C.I.颜料红122，18份C.I.颜料紫19，40份分散剂Dispers 760w和224份去离子水用高速剪切搅拌器混合均匀，得到剪切分散液，再将上述剪切分散液用研磨机进行研磨分散2小时，得到分散液C。
将4份2-吡咯酮，12份丙三醇，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和41.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到40份上述分散液C中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
比较例3：
将18份品红色颜料C.I.颜料红122，18份C.I.颜料紫19，30份分散剂HPD 296和224份去离子水用高速剪切搅拌器混合均匀，得到剪切分散液，再将上述剪切分散液用研磨机进行研磨分散2小时，得到分散液D。
将4份2-吡咯酮，12份丙三醇，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和41.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到40份上述分散液D中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
比较例4：
将4份2-吡咯酮，25份丙三醇，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和58.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到10份上述比较例1制备的分散液B中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
比较例5：
将4份2-吡咯酮，25份丙三醇，1份BYK348，1份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和58.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到10份上述比较例2制备的分散液C中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
比较例6：
将4份2-吡咯酮，25份丙三醇，1份BYK348，10份Joncryl67，0.2份氢氧化钠和58.8份去离子水混合均匀，得到墨水溶液。
将制备的墨水溶液滴加到10份上述比较例3制备的分散液D中，混合均匀后，使用孔径为0.5微米的过滤器过滤，得到品红色水性颜料墨水。
为了更直观的说明，下面以表格的形式将各个例子的配方列举如下：
表1实施例1、比较例1-3的品红墨水配方表
(其中数值表示质量份数)
| 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |
| 2-吡咯酮 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 丙三醇 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| BYK 348 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Joncryl 67 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 氢氧化钠 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 去离子水 | 41.8 | 51.8 | 41.8 | 41.8 |
| 分散液A | 40 | |||
| 分散液B | 30 | |||
| 分散液C | 40 | |||
| 分散液D | 40 |
表2实施例2、比较例4-6的淡品红墨水配方表
(其中数值表示质量份数)
| 实施例2 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 |
| 2-吡咯酮 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 丙二醇 | 22 | 25 | 25 | 25 |
| 二乙二醇正丁醚 | 3 | |||
| BYK348 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Joncryl 67 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 氢氧化钠 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 去离子水 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 |
| 分散液A | 10 | |||
| 分散液B | 10 | |||
| 分散液C | 10 | |||
| 分散液D | 10 |
测试结果说明：
根据表3和表4的测试结果可以看出采用本发明所记录的方法获得的品红色墨水和淡品红色墨水都具有良好的分散稳定性。另外采用本发明所记录的方法如实施例2，不但能获得良好的分散稳定性，而且墨水在快速喷头上也具有良好的喷射稳定性和间歇喷射稳定性。
表3品红墨水测试结果
| 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |
| D50/初始(纳米) | 81 | 88 | 81 | 90 |
| D50/2周后(纳米) | 81 | 94 | 90 | 177 |
| 分散稳定性 | 良好 | 良好 | 良好 | 极差 |
表4淡品红墨水测试结果
| 实施例2 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | |
| D50/初始(纳米) | 96 | 90 | 96 | 91 |
| D50/2周后(纳米) | 105 | 614 | 189 | 463 |
| 分散稳定性 | 良好 | 极差 | 极差 | 极差 |
| 喷射稳定性评价(慢速喷头) | 良好 | / | / | / |
| 喷射稳定性评价(快速喷头) | 良好 | / | / | / |
| 间歇喷射稳定性 | 良好 | / | / | / |
测试方法说明
红外光谱分析：使用傅立叶变换红外光谱仪对分散剂进行测试，分辨率设定为4cm-1，扫描次数设定为16。
喷射稳定性评价：分别使用Epson Stylus Pro7880C和Epson Stylus Pro 7910打印机对待测墨水进行连续喷墨输出，当连续输出5平方米后，检查喷嘴状态，喷嘴完好没有断线记录为良好，有1至5个喷嘴断线记录为差，有多于5个喷嘴断线记录为极差。
间歇喷射稳定性评价：使用Epson Stylus Pro 7910打印机对待测墨水进行连续喷墨输出，当连续输出5平方米后，静置打印机12小时，之后检查喷嘴状态，喷嘴完好没有断线记录为良好，有1至5个喷嘴断线记录为差，有多于5个喷嘴断线记录为极差。
分散稳定性评价：首先使用动态激光散射粒度仪测量墨水的粒度，标记为D50/初始；然后将待测墨水密封放置在恒温60℃的培养箱中，两周后取出待测墨水，仍然使用动态激光散射粒度仪再次测量墨水的粒度，标记为D50/2周后；如果两次测量的粒度差值变化小于10纳米记录为良好，如果两次测量的粒度差值变化大于10纳米而小于30纳米记录为中等，如果两次测量的粒度差值变化大于30纳米记录为差。
测试墨水在慢速喷头上的喷射稳定性时，使用Epson Stylus 7880C打印机，其打印速度：A1幅面：大约2.2分钟(普通纸：草图模式)，大约4.2分钟(普通纸：速度模式)，大约5.0分钟(普通纸：质量模式)，大约7.2分钟(涂料纸：速度模式)，大约9.9分钟(涂料纸：质量模式)，大约14.3分钟(1440dpi×720dpi/照片模式)，大约26.9分钟(2880dpi×1440dpi/卓越照片模式)。
测试墨水在快速喷头上的喷射稳定性时，使用Epson Stylus 7910打印机，其打印速度：A1幅面：大约0.8分钟(普通纸：草图模式)，大约1.5分钟(普通纸：一般模式)，大约2.7分钟(粗面纸：一般模式)，大约4.5分钟(照片纸：优质模式)，大约6.8分钟(照片纸：超优质模式)。
Claims (10)
1.一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：该墨水包括品红色颜料、分散剂和水，所述的品红色颜料为喹吖啶酮类颜料，所述的分散剂包括一种或两种以上在如下位置区间都具有红外光谱吸收峰的物质：
3300cm-1至3500cm-1
2070cm-1至2170cm-1
1590cm-1至1690cm-1
1490cm-1至1530cm-1
1436cm-1至1476cm-1
1329cm-1至1369cm-1
1277cm-1至1317cm-1
1229cm-1至1269cm-1
1163cm-1至1203cm-1
1034cm-1至1132cm-1。
2.根据权利要求1所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：所述品红色颜料质量百分比为1％-6％；所述分散剂的质量百分比为0.5％-10％。
3.根据权利要求1或2所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：所述品红色颜料包括C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19其中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：所述的分散剂含有亨斯曼产品Jeffsperse X3204。
5.根据权利要求1-4任一项所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：所述品红色水性颜料墨水还含有质量百分比为1％-8％的二元醇醚或二元醇醚组合物，其中二元醇醚具有如下结构：
m＝1～2，n＝1～4
或者具有如下结构：
m＝1～4，n＝1～4。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：该品红色水性颜料墨水还含有质量百分比为0.5％-7％的高分子聚合物，其中高分子聚合物的玻璃化温度Tg大于50℃，重均分子量Mw大于5000。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：该品红色水性颜料墨水还含有质量百分比为0.5-3.0％的表面活性剂。优选地，所述表面活性剂至少含有有机硅类表面活性剂中的一种，其中所述有机硅类表面活性剂分子中至少含有以下四种结构中的一种：
8.根据权利要求1-7任一项所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：所述品红色水性颜料墨水中还含有质量百分比为4％-30％的高沸点难挥发的溶剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述一种品红色水性颜料墨水，其特征在于：该品红色水性颜料墨水中还含有质量百分比为0.05％-1％的pH调节剂。
10.权利要求1-9所述品红色水性颜料墨水在喷墨打印，尤其是快速喷墨打印中的应用。
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Effective date of abandoning: 20161116 |
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