CN115961487A - 一种抗菌、防霉的色浆及抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌、防霉的色浆及抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水，色浆按照重量百分比计包含以下组分：颜料12‑30％，苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂10‑30％，气相二氧化硅0.1‑5％，石墨烯量子点0.1‑10％，去离子水40‑78％。包含上述色浆的涂料数码直喷墨水，按照重量百分比计包含以下组分：色浆15‑40％，聚乙二醇1‑20％，山梨醇1‑20％，醚类溶剂2‑10％，水性聚氨酯类共聚物5‑25％，水性封闭型固化剂1‑5％，酸碱调节剂0.1‑0.5％，炔二醇类表面活性剂1‑5％，氟碳类表面活性剂0.1‑1％，水20‑60％。本发明所述抗菌、防霉的色浆和涂料数码直喷墨水，实现了对涂料墨水运用场景的拓展，满足行业发展需求，具有广泛的运用前景。
Description
技术领域
本发明涉及涂料墨水技术领域，尤其是一种抗菌、防霉的色浆及抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水。
背景技术
涂料墨水属于颜料墨水，其化学稳定性和光学稳定性好，而且耐水性和耐光性好，安全性比较高，在打印时颜色的锐度和密度也比较高。
与涂料墨水相对应的染料墨水，由于着色剂会直接暴露在空气中，所以在光线和臭氧等的作用下，会让染料着色剂的化学链断裂，导致着色剂变色等现象，从而会让打印稿褪色，那么就影响其保存性能。
涂料墨水运用在棉、麻、棉混纺等布料材质时采用直喷喷印；如：胶浆丝印、数码印花等，由于不需要复杂的前处理和后处理工艺，直接对织物进行喷墨印花，然后仅需简单的焙烘即可，因此在工业上具有应用前景。
专利申请CN 110591448 A公开了一种高颜料浓度数码直喷纺织涂料墨水，由以下重量份数的原料制成：颜料色浆：400-500份；聚合物树脂：150-200份；溶剂：150-200份；分散剂：10-30份；固化剂：20-40份；杀菌剂：1-10份；PH值调节剂：2-10份；去离子水：50-250份；所述树脂为水性聚氨酯树脂；所述溶剂包括二甘醇、丙二醇、聚乙二醇、丙三醇，三甘醇、乙二醇、甘油中的一种或几种；所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。该方案中颜料色浆的选择比较单一，尤其是黑色，难以满足市场对不同色相黑色图案效果的要求，且墨水的呈色效果与色浆关系密切，由于颜料色浆比较单一，难以实现丰富的色彩效果。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的颜料墨水存在的不足，提供一种抗菌、防霉的色浆，采用高分子分散树脂、气相二氧化硅和颜料形成稳定的色浆体系，同时添加石墨烯量子点起到抗菌防霉效果，制得的色浆稳定性高。
本发明还提供上述色浆用于制成涂料墨水的方案，采用聚乙二醇、山梨醇和醚类溶剂，形成墨水分散体系，结合聚合物和固化剂的粘接作用，使得墨水便于运用直喷工艺，与纺织面料结合，呈现稳定的色彩效果，同时还具有抗菌、防霉的优势。
具体方案如下：
一种抗菌、防霉的色浆，按照重量百分比计包含以下组分：
进一步的，所述抗菌、防霉的色浆按照重量百分比计由以下组分组成：
进一步的，所述颜料为黑色颜料，粒径为200-500nm，由碳黑和苯胺黑组成，按照重量百分比计在所述色浆中碳黑占10-30％，苯胺黑占0-10％；优选地，碳黑占15-25％，苯胺黑占1-10％，粒径为200-300nm；更优选地，所述颜料为蓝相黑，采用欧励隆SB-100和苯胺黑，重量占比分别为12-28％：1-8％，或者所述颜料为红相黑，采用三菱色素MA-100和苯胺黑，重量占比分别为15-30％：2-7％。
进一步的，所述颜料为彩色颜料，粒径为200-500nm，为颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料红122、颜料红205、颜料黄14、颜料黄95、颜料黄155或颜料黄74中任意一种。
进一步的，所述苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂为亨斯迈TERSPERSE 2700或2610，荷兰SOLEWEND AN33、25或44中的任意一种；
任选的，所述气相二氧化硅的粒径为5-50nm，比表面积为100-500m2/g。
一种抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水，包含所述抗菌、防霉的色浆，按照重量百分比计包含以下组分：
进一步的，按照重量百分比计由以下组分组成：
进一步的，所述醚类溶剂为二乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇二甲醚中至少一种；
任选的，所述水性聚氨酯类共聚物为拜耳的Acure502或日本三井W-6110聚氨酯；
任选的，所述水性封闭型固化剂为封闭型固化剂BL-2130；
任选的，所述酸碱调节剂为AMP-95；
任选的，所述氟碳类表面活性剂为杜邦FS3100。
本发明还保护所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水的制备方法，包括以下步骤：
制备色浆：按照重量百分比称取各原料，进行混合后分散搅拌均匀，然后送入研磨机进行研磨，之后进行过滤，得到所述色浆；
制备涂料数码直喷墨水：按照墨水配方称取各原料，进行混合后分散搅拌均匀，对混合液体进行对色处理，确认颜色满足要求后进行过滤，得到所述涂料数码直喷墨水；
优选地，制备色浆过程中，分散搅拌采用转速为1000-1500转/min，搅拌时间30-120分钟，之后进行研磨，所述研磨时间为4-6小时，研磨粒径在200-500nm；制备涂料数码直喷墨水过程中，分散搅拌均匀转速为800-1200转/min，搅拌时间30-60分钟，之后对色处理，取墨水样在对色卡上进行刮涂，放置晾干后进行颜色对比，用对色仪进行对色。
本发明还保护所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水在纺织印染上的运用。
有益效果：
本发明中，所述色浆采用苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂对颜料进行分散，降低颜料团聚沉降速度，结合气相二氧化硅发挥防沉淀效果，制成的墨水分散体系具有较高的稳定性，以保证打印中的流畅性，避免喷头堵塞。
再则，本发明中色浆添加石墨烯量子点，使得打印图案具有抗菌、防霉优势，适用于需要人体接触的纺织品运用领域，提升产品的品质。
进一步地，本发明中通过改进黑色颜料，获得两种色相的黑色，提高了墨水的黑度值，使得墨水的运用场景更加多样化。
总之，本发明所述抗菌、防霉的色浆和涂料数码直喷墨水，实现了对涂料墨水运用场景的拓展，满足行业发展需求，具有广泛的运用前景。
具体实施方式
下面给出本发明中使用的部分术语的定义，其他未述及的术语具有本领域所公知的定义和含义：
本发明中的抗菌、防霉的色浆，按照重量百分比计包含以下组分：
优选地，所述抗菌、防霉的色浆按照重量百分比计由以下组分组成：
当需要黑色色浆时，采用由碳黑和苯胺黑组成的颜料。其中黑色按色相分为红相黑、蓝相黑和棕相黑，对应的颜料选不同。同时颜料的粒径也是影响色相的关键，优选地黑色颜料的粒径为200-500nm，由碳黑和苯胺黑组成，按照重量百分比计在所述色浆中碳黑占10-30％，苯胺黑占0-10％，更优选地，碳黑占15-25％，苯胺黑占1-10％，粒径为200-300nm，此时对光的遮盖力和散射力最佳，图案的黑度较高。
其中，碳黑是主体颜料，苯胺黑是辅助颜料，后者可提高图案黑度。例如，为了实现较佳的蓝相黑图案效果，所述色浆中颜料采用欧励隆SB-100和苯胺黑，重量占比分别为12-28％：1-8％。为了实现较佳的红相黑图案效果，三菱色素MA-100和苯胺黑，重量占比分别为15-30％：2-7％。
当需要彩色色浆时，可以采用颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料红122、颜料红205、颜料黄14、颜料黄95、颜料黄155或颜料黄74中任意一种。颜料粒径为200-500nm，有利于形成稳定的色浆体系。
本发明所述色浆中苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂和气相二氧化硅，匹配颜料、石墨烯量子点等固体颗粒原料的分散要求，获得稳定性较高的涂料墨水。其中，苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂为亨斯迈TERSPERSE 2700或2610，荷兰SOLEWEND AN33、25或44中的任意一种。气相二氧化硅含有羟基，在色浆中容易形成三维网状结构，有效分散颜料、石墨烯量子点，降低固体絮凝沉淀速度，同时还能在墨水中起到消泡作用，并改善打印环境的墨水流入面料经纬孔隙的速度，起到防止涂料流挂、结块的作用。
优选地，气相二氧化硅的粒径为5-50nm，比表面积为100-500m2/g。这样的气相二氧化硅重量轻、密度低，具有更好的分散作用和防止涂料流挂、结块的作用。
石墨烯量子点在本发明中发挥抗菌、防霉作用，质量用量为0.1-10％，优选为1-8％，更优选为4-6％。
本发明还提供包含上述色浆的墨水配方，按照重量百分比计包含以下组分：
优选地，所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水按照重量百分比计由以下组分组成：
本发明墨水中，所述醚类溶剂为二乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇二甲醚中至少一种。醚类溶剂的作用是配合聚乙二醇、山梨醇等对氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、水性封闭型固化剂进行分散。
水性聚氨酯类共聚物具有粘接作用，在涂料墨水与面料结合时起到粘接剂作用，采用醚类溶剂结合色浆中高分子分散树脂的作用，在墨水中将水性聚氨酯类共聚物分散均匀。
本发明中采用酸碱调节剂，调节墨水的pH为7.5-8.5，常规的酸碱试剂均可，优选为AMP-95酸碱调节剂，其对涂料墨水体系的稳定性更佳。
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
以下使用的主要试剂包括：
苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂为亨斯迈TERSPERSE 2700；气相二氧化硅为德国瓦克气相二氧化硅亲水型N20，比表面积为200m2/g；水性聚氨酯类共聚物为日本三井W-6110聚氨酯；酸碱调节剂为AMP-95；氟碳类表面活性剂为杜邦FS3100；水性封闭型固化剂为封闭型固化剂BL-2130(广州高态化工)。
实施例1-5
制备抗菌、防霉的色浆，各原料如表1所示，制备方法如下：
称取各原料，进行混合后分散搅拌均匀，转速为1500转/min，搅拌时间40分钟，然后送入研磨机进行研磨，研磨时间为6小时，研磨粒径在200-300nm，之后进行过滤，过滤采用精度为1.0μm的PP滤纸过滤第一遍，再用0.5μm的PP滤纸过滤第二遍，得到色浆。
表1色浆组成表(重量百分比)
| 物料名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 颜料 | 15 | 18 | 20 | 25 | 22 |
| 苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂 | 25 | 25 | 20 | 10 | 16 |
| 气相二氧化硅 | 2 | 2 | 2 | 3 | 5 |
| 石墨烯量子点 | 10 | 7 | 8 | 5 | 6 |
| 去离子水 | 48 | 48 | 50 | 57 | 51 |
| 合计 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
其中，实施例1中颜料采用碳黑(欧励隆SB-100)和苯胺黑，重量占比分别为12％：3％，色彩效果为蓝相黑；实施例2中颜料采用碳黑(三菱色素MA-100)和苯胺黑，重量占比分别为15％：3％，色彩效果为红相黑；实施例3、4、5中颜料分别采用颜料红122、颜料蓝15:3、颜料黄95。
采用上述方法制备得到的色浆制备墨水，配方件表2。其中，实施例1-2采用的醚类溶剂为二乙二醇丁醚，实施例3、4、5采用的醚类溶剂为丙二醇甲醚。
表2墨水组成表(重量百分比)
墨水的制备方法为：分别称取各原料，进行混合后分散搅拌均匀，转速为1000转/min，搅拌时间30分钟，对混合液体进行对色处理，确认颜色满足要求后进行过滤，得到抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水。
对比例1
参照实施例1，区别在于色浆中不添加气相二氧化硅，色浆组成如下：碳黑(欧励隆SB-100)12％、苯胺黑3％、苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂27％、石墨烯量子点10％、去离子水48％。墨水配方与实施例1相同。采用相同的工艺制备成对比墨水。
对比例2
参照实施例1，区别在于色浆中不添加气相二氧化硅，用等质量的沉淀硫酸钡代替，色浆组成如下：碳黑(欧励隆SB-100)12％、苯胺黑3％、苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂25％、沉淀硫酸钡2％、石墨烯量子点10％、去离子水48％。墨水配方与实施例1相同。采用相同的工艺制备成对比墨水。
对比例3
参照实施例1，区别在于色浆中不添加石墨烯量子点，色浆组成如下：碳黑(欧励隆SB-100)12％、苯胺黑3％、苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂25％、气相二氧化硅2％、去离子水58％。墨水配方与实施例1相同。采用相同的工艺制备成对比墨水。
对比例4
参照实施例1，区别在于墨水中不添加醚类溶剂，用等质量的聚乙二醇代替。色浆配方与实施例1相同。采用相同的工艺制备成对比墨水。
对比例5
参照实施例1，区别在于色浆中不添加苯胺黑，用等质量的碳黑代替。色浆组成如下：碳黑(欧励隆SB-100)15％、苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂25％、气相二氧化硅2％、石墨烯量子点10％、去离子水58％。墨水配方与实施例1相同。采用相同的工艺制备成对比墨水。
性能检测
(1)理化性能
对实施例和对比例制备的涂料墨水进行检测，结果见表3。其中，老化测试是指把墨水放到60℃恒温箱中放置七天时间。到时间后取出墨水放置常温抽取墨水瓶中墨水的底部和顶部样品测试墨水的紫外光谱。其中，光谱差的计算方式为：(下层光谱-上层光谱)/上层光谱*100％。冷冻七天是在-20℃下冷冻168h，然后到时间后取出墨水放置常温解冻后抽取墨水瓶中墨水的底部和顶部样品测试墨水的紫外光谱。
表3墨水理化性能测试结果表
(2)直喷印花
将实施例和对比例制备的涂料墨水运用在纯棉布料上，工艺方法如下：首先进行直喷数码印花，采用常规直喷方法；然后进行烘焙固色，温度为100℃，得到成品。对印花结果进行评价，结果见表4。
表4墨水印花测试结果表
(3)黑度测试
将实施例和对比例制备的涂料墨水涂到对色卡上，进行刮涂，刮涂均匀后自然晾干，用爱色丽测色设备测试墨水亮度值L，结果如5所示。
测试颜色一般用Lab值标准，其中L值代表色彩亮度，越大表示越亮，越小表示越暗，其中a＞0表示偏红相，a＜0表示偏绿相；b＞0偏黄相，b＜0偏蓝相。本实验采用亮度值L来反应黑度情况，亮度值越小，表明黑度越高，即颜色效果越黑。
表5墨水黑度测试结果表
| 测试指标 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例5 |
| <![CDATA[亮度值L(单位，cd/m<sup>2</sup>)]]> | 23.6 | 25.5 | 25.3 | 23.8 | 26.4 |
(4)抗菌测试：将实施例和对比例的墨水印花成品送往检测机构(广州市微生物研究所有限公司)，按照标准进行测试，其中：
A、抗菌测试标准：GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第三部分：振荡法检测项目：1、大肠杆菌ATCC 25922；2、金黄色葡萄球菌ATCC-6538；3、白色念球菌ATCC-10231
B、防螨测试标准：GB/T 24253-2009纺织品防螨性能评价9.1驱避法
C、防霉测试标准：GB/T 24346-2009纺织品防霉性能评价
实验菌种：黑曲霉ATCC16404、绳状青霉ATCC10509、球毛壳霉ATCC6205、绿色木霉ATCC 28020。
注：对照样为不经任何处理的100％纯棉布样，经过高温蒸煮和清洗后作为对照布样；防螨效果评价要求：≥95％具有极强的防螨效果；≥80％具有较强的防螨效果；≥60％具有防螨效果。测试结果见表6。
表6抗菌测试结果表
防螨测试结果见表7。
表7防螨测试结果表
防霉测试结果见表8。
表8防霉测试结果表
评价标准：
0级在放大镜下无明显长霉；
1级霉菌生长稀少或局部生长，在样品表面覆盖面积小于10％；
2级在样品表面覆盖面积小于30％(10％-30％)；
3级在样品表面覆盖面积小于60％(30％-60％)；
3级在样品表面覆盖面积达到或超过60％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种抗菌、防霉的色浆，其特征在于：按照重量百分比计包含以下组分：
2.根据权利要求1所述抗菌、防霉的色浆，其特征在于：所述抗菌、防霉的色浆按照重量百分比计由以下组分组成：
3.根据权利要求1或2所述抗菌、防霉的色浆，其特征在于：所述颜料为黑色颜料，粒径为200-500nm，由碳黑和苯胺黑组成，按照重量百分比计在所述色浆中碳黑占10-30％，苯胺黑占0-10％；优选地，碳黑占15-25％，苯胺黑占1-10％，粒径为200-300nm；更优选地，所述颜料为蓝相黑，采用欧励隆SB-100和苯胺黑，重量占比分别为12-28％：1-8％，或者所述颜料为红相黑，采用三菱色素MA-100和苯胺黑，重量占比分别为15-30％：2-7％。
4.根据权利要求1或2所述抗菌、防霉的色浆，其特征在于：所述颜料为彩色颜料，粒径为200-500nm，为颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料红122、颜料红205、颜料黄14、颜料黄95、颜料黄155或颜料黄74中任意一种。
5.根据权利要求1或2所述抗菌、防霉的色浆，其特征在于：所述苯乙烯丙烯酸类高分子分散树脂为亨斯迈TERSPERSE 2700或2610，荷兰SOLEWEND AN33、25或44中的任意一种；
任选的，所述气相二氧化硅的粒径为5-50nm，比表面积为100-500m2/g。
6.一种抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水，包含根据权利要求1-5任一项所述抗菌、防霉的色浆，其特征在于：按照重量百分比计包含以下组分：
7.根据权利要求6所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水，其特征在于：按照重量百分比计由以下组分组成：
8.根据权利要求6或7所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水，其特征在于：所述醚类溶剂为二乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇二甲醚中至少一种；
任选的，所述水性聚氨酯类共聚物为拜耳的Acure502或日本三井W-6110聚氨酯；
任选的，所述水性封闭型固化剂为封闭型固化剂BL-2130；
任选的，所述酸碱调节剂为AMP-95；
任选的，所述氟碳类表面活性剂为杜邦FS3100。
9.权利要求6-8任一项所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备色浆：按照重量百分比称取各原料，进行混合后分散搅拌均匀，然后送入研磨机进行研磨，之后进行过滤，得到所述色浆；
制备涂料数码直喷墨水：按照墨水配方称取各原料，进行混合后分散搅拌均匀，对混合液体进行对色处理，确认颜色满足要求后进行过滤，得到所述涂料数码直喷墨水；
优选地，制备色浆过程中，分散搅拌采用转速为1000-1500转/min，搅拌时间30-120分钟，之后进行研磨，所述研磨时间为4-6小时，研磨粒径在200-500nm；
制备涂料数码直喷墨水过程中，分散搅拌均匀转速为800-1200转/min，搅拌时间30-60分钟，之后对色处理，取墨水样在对色卡上进行刮涂，放置晾干后进行颜色对比，用对色仪进行对色。
10.权利要求6-8任一项所述抗菌、防霉的涂料数码直喷墨水在纺织印染上的运用。
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