CN102702851B - 一种白色水性喷墨油墨 - Google Patents

Abstract

一种白色水性喷墨油墨，以质量份数为基准，该油墨的配方包含10-50份作为白色颜料的中空聚合物微球乳液、5-30份成膜乳液及10-70份去离子水，所述中空聚合物微球乳液内包含以丙烯酸-苯乙烯或苯乙烯-聚氨酯或丙烯酸-聚氨酯共聚物为壳的中空微球状共聚物微粒中的一种或几种，微球空腔内充满去离子水。本发明所提供的白色喷墨油墨不沉淀，不易堵孔，白度高，遮盖力强，附着力良好，性能稳定，环保无刺激气味，适合应用于喷绘机、平板打印机和喷墨打印机。

Description

一种白色水性喷墨油墨

技术领域

本发明属于材料、化工技术领域，具体涉及一种白色水性喷墨油墨。 

背景技术

在对深色底材进行喷墨打印时，由于深色底材对光线的吸收，彩色图案无法显现出来，需要先在底材上喷涂白色油墨涂层，以减少对上层油墨颜色吸收，使上层油墨色彩表现得鲜艳亮丽。目前市场上的白色喷墨油墨多为油性，有机溶剂（甲苯、二甲苯、工业酒精等）的挥发对环境造成污染，有刺激气味，对人的健康造成危害。 

另外，市场上的白色喷墨大多使用钛白粉作为白色颜料，尚未开发出可替代的白色颜料。钛白粉原始粒径小、比表面能大，极易团聚形成二次粒子，分散极为困难，容易团聚沉降，贮存稳定性差。现有公开专利亦普遍使用无机颜料二氧化钛或氧化铝等金属化合物作为白色颜料。 

使用钛白粉等无机颜料作为白色颜料时，由于颜料比重大，容易沉淀，造成喷墨油墨品质不稳定。对于喷墨油墨，关键技术在颜料的分散及如何维持颜料分散的稳定性。喷墨打印机的喷头孔径比较小，油墨中颜料的粒径通常要求小于1μm。钛白粉的比表面（即单位质量或单位体积的物质所具有的表面积）较大，容易团聚成较大颗粒以减小表面能，达到较为稳定的状态。所以，使用钛白粉作为白色颜料，颜料的分散及分散的稳定性是一个的较难解决的问题。 

随着喷墨打印机的分辨率越来越高，打印机喷头的孔径也越来越小，使用钛白粉作为白色颜料所制备的喷墨油墨，极容易对打印机喷头造成不可修复的堵塞。钛白粉颜料的白色油墨，由于其自身的缺点，已很难满足打印的要求。 

发明内容

为了克服上述所指的现有技术中的不足之处，本发明提供一种不沉淀，不易堵孔，白度高，遮盖力强，附着力良好，性能稳定，环保无刺激气味的白色水性喷墨油墨。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种白色水性喷墨油墨，以质量份数为基准，该油墨的配方包含10-50份作为白色颜料的中空聚合物微球乳液、5-30份成膜乳液及10-70份去离子水。所述中空聚合物微球乳液内包含以丙烯酸-苯乙烯或苯乙烯-聚氨酯或丙烯酸-聚氨酯共聚物为壳的中空微球状共聚物微粒中的一种或几种，微球空腔内充满去离子水。

所述中空聚合物微球乳液的固含量为20-55wt%，乳液中聚合物的分子量为2000-20000。所述中空聚合物微球乳液中微球的平均粒径为0.2-1.5μm，微球的最大粒径小于2μm。该中空聚合物微球采用种子乳液聚合法制备而成。 

所述成膜乳液为丙烯酸乳液、丙烯酸-苯乙烯乳液和丙烯酸-聚氨酯乳液的一种或几种，固含量为20-50wt%，乳液中聚合物的分子量为2000-30000。 

该油墨配方还包含质量份数1-20份的成膜助剂，所述成膜助剂为乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、十二醇酯、乙二醇丙醚、三乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二乙二醇己醚、丙二醇丙醚、二丙二醇丙醚中的一种或几种。 

所述油墨配方还包含质量份数0.05-5份的附着力促进剂。该附着力促进剂的较佳用量为质量份数0.5-3份。所述附着力促进剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者几种。 

该油墨配方还包括质量份数0.03-3份的消泡剂和质量份数0.05-3份的表面活性剂。 

本发明提供一种使用中空的聚合物微球作为白色颜料的白色水性喷墨油墨，该油墨使用的中空聚合物微球由于空芯部分的空气与成壳的聚合物的折光率不同，对光线产生折射而实现对底色的遮盖，并显现白色。与现有技术相比较，该白色喷墨油墨不沉淀，不易堵孔，白度高，遮盖力强，附着力良好，性能稳定，环保无刺激气味，适合应用于喷绘机、平板打印机和喷墨打印机。 

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。 

一种白色水性喷墨油墨，以质量份数为基准，该油墨的配方包含10-50份作为白色颜料的中空聚合物微球乳液、5-30份成膜乳液及10-70份去离子水。所述中空聚合物微球乳液内包含以丙烯酸-苯乙烯或苯乙烯-聚氨酯或丙烯酸-聚氨酯共聚物为壳的中空微球状共聚物微粒中的一种或几种，微球空腔内充满去离子水。（聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。） 

所述中空聚合物微球乳液的固含量为20-55wt%，乳液中聚合物的分子量为2000-20000。所述中空聚合物微球乳液中微球的平均粒径为0.2-1.5μm，微球的最大粒径小于2μm。

所述中空聚合物微球采用现有技术中的种子乳液聚合法制备而成。所谓种子乳液聚合是先将少量单体按一般乳液聚合法（即乳液聚合是指借助乳化剂的作用，在机械搅拌或振荡下，单体在水中形成乳液而进行的聚合）制得种子胶乳(100-150nm)，然后将少量种子胶乳(1wt%-3wt%)，加入正式乳液聚合的配方中，种子胶乳粒将被单体所溶胀并吸附水相中产生的自由基而引发聚合，逐步使粒子增大，最终可达0.1-2μm，形成以共聚物为壳的中空聚合物微球。 

所述成膜乳液为丙烯酸乳液、丙烯酸-苯乙烯乳液和丙烯酸-聚氨酯乳液的一种或几种，固含量为20-50wt%，乳液中聚合物的分子量为2000-30000。 

该油墨配方还包含质量份数1-20份的成膜助剂，以提高油墨的喷墨后的干燥速度。所述成膜助剂为乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、十二醇酯、乙二醇丙醚、三乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二乙二醇己醚、丙二醇丙醚、二丙二醇丙醚中的一种或几种。 

所述的白色喷墨油墨，为了提高油墨与底材的附着力，使油墨适用于木材、塑胶、金属、陶瓷、玻璃等基材，从而使油墨的应用范围更广，在光滑材料表面具有良好的附着力，使用了附着力促进剂。该油墨配方还包含质量份数0.05-5份的附着力促进剂。在本发明的较佳实施例中，所述附着力促进剂的用量为质量份数0.5-3份。所述附着力促进剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者几种。 

该油墨配方还包括质量份数0.03-3份的消泡剂和质量份数0.05-3份的表面活性剂。所述消泡剂可采用聚二甲基硅氧烷、丙二醇、苯乙醇油酸酯等常用的消泡剂。所述表面活性剂可采用硫酸盐、磺酸盐、羧酸盐、磷酸酯等常用阴离子表面活性剂或者烷基苯基聚氧乙烯、烷基聚氧乙烯、聚氧乙烯酯、乙炔二醇的聚氧乙烯加合物等非离子表面活性剂或者其他已知的表面活性剂。 

在本发明的实施例中，技术方案实施如下： 

一种水性白色喷墨油墨，以质量份数为基准，其配方组成为：

成膜乳液5-30份，

中空聚合物微球乳液10-50份，

去离子水10-70份，

成膜助剂1-20份，

附着力促进剂0.05-5份，

消泡剂0.03-3份，

表面活性剂0.05-3份。

本发明使用中空聚合物微球代替了钛白粉作为白色颜料，中空聚合物微球干燥后，由于微球壳的聚合物与内部空芯空气的折光率差别较大，对空气的不同折射而呈现白色。 

实施例1 

以每份2g计，取50g的成膜乳液，加入50g中空聚合物微球乳液，分散机搅拌30分钟，加入100g去离子水，成膜助剂5g，附着力促进剂0.1g， 消泡剂1 g，表面活性剂0.1g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能如表1所示。所述成膜乳液的固含量为30%，中空聚合物微球乳液的固含量为35%。

实施例2 

以每份2g计，取50g成膜乳液，加入50g中空聚合物微球乳液，分散机搅拌30分钟，加入100g去离子水，成膜助剂5g，附着力促进剂1 g，消泡剂1 g，表面活性剂1g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能如表1所示。所述成膜乳液的固含量为30%，中空聚合物微球乳液的固含量为35%。

实施例3 

以每份2g计，取44g成膜乳液，加入100g中空聚合物微球乳液，分散机搅拌30分钟，加入20g去离子水，成膜助剂6g，附着力促进剂2 g，消泡剂3 g，表面活性剂1g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能与实施例2相同或相似，具有良好的附着力和稳定性。所述成膜乳液的固含量为25%，中空聚合物微球乳液的固含量为20%。

实施例4 

以每份2g计，取10g成膜乳液，加入40g中空聚合物微球乳液，分散机搅拌30分钟，加入140g去离子水，成膜助剂2g，附着力促进剂4g，消泡剂0.06g，表面活性剂1.94g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能与实施例2相同或相似，具有良好的附着力和稳定性。所述成膜乳液的固含量为50%，中空聚合物微球乳液的固含量为55%。

实施例5 

以每份2g计，取60g成膜乳液，加入20g中空聚合物微球乳液，分散机搅拌30分钟，加入70g去离子水，成膜助剂40g，附着力促进剂10g，消泡剂3g，表面活性剂6g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能与实施例1相同或相似，具有良好的附着力和稳定性。所述成膜乳液的固含量为20%，中空聚合物微球乳液的固含量为55%。

对比例1 

取50g固含量为35%的成膜乳液，加入15g钛白粉，分散机搅拌30分钟，加入100g去离子水，成膜助剂5g，消泡剂1 g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能如表1所示。

对比例2 

取50g固含量为35%的成膜乳液，加入15g钛白粉，分散机搅拌30分钟，加入100g去离子水，成膜助剂5g，附着力促进剂4 g，消泡剂1 g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能如表1所示。

对比例3 

取50g成膜乳液，加入50g中空聚合物微球乳液，分散机搅拌30分钟，加入100g去离子水，消泡剂1g，分散机搅拌10分钟，过滤，所得油墨的性能如表1所示。所述成膜乳液和中空聚合物微球乳液的固含量为35%。该对比例的配方中没有添加附着力促进剂。

所制备得的喷墨油墨性能如表1所示： 

试样	喷墨性能	附着力（百格法）	贮存稳定性
				实施例1	喷墨流畅	3B	不沉淀
实施例2	喷墨流畅	5B	不沉淀
				对比例1	易堵喷头	2B	易沉淀
对比例2	易堵喷头	5B	易沉淀
				对比例3	喷墨流畅	2B	不沉淀

    由表1可以看出，采用本发明配方所制备的油墨，喷墨性能良好，不堵喷头，附着力强，贮存稳定，不沉降。实施例2相对于实施例1附着力促进剂用量增加，从而增强了附着力。

以上所述的中空聚合物微球为中空苯乙烯-聚氨酯或中空丙烯酸-苯乙烯或或中空丙烯酸-聚氨酯的乳液，平均粒径为0.2-1.5μm，最大粒径小于2μm。 

上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种白色水性喷墨油墨，以质量份数为基准，该油墨的配方组成为：

作为白色颜料的中空聚合物微球乳液10-50份，

成膜乳液5-30份，

去离子水10-70份，

成膜助剂1-20份，

附着力促进剂0.05-5份，

消泡剂0.03-3份，

表面活性剂0.05-3份；

所述中空聚合物微球乳液内包含以丙烯酸-苯乙烯或苯乙烯-聚氨酯或丙烯酸-聚氨酯共聚物为壳的中空微球状共聚物微粒中的一种或几种，微球空腔内充满去离子水。

2.根据权利要求1所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述中空聚合物微球乳液的固含量为20-55wt%，乳液中聚合物的分子量为2000-20000。

3.根据权利要求2所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述中空聚合物微球乳液中微球的平均粒径为0.2-1.5μm，微球的最大粒径小于2μm。

4.根据权利要求3所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述成膜乳液为丙烯酸乳液、丙烯酸-苯乙烯乳液和丙烯酸-聚氨酯乳液的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述成膜乳液的固含量为20-50wt%，乳液中聚合物的分子量为2000-30000。

6.根据权利要求5所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述成膜助剂为乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、十二醇酯、乙二醇丙醚、三乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二乙二醇己醚、丙二醇丙醚、二丙二醇丙醚中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述附着力促进剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者几种。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的白色水性喷墨油墨，其特征在于：所述中空聚合物微球采用种子乳液聚合法制备而成。