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        一種含納米色料的色漿及其制備方法和應用

        文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2023-10-30 15:16:00

         Abstract

        本發明屬于打印耗材技術領域,公開了一種含納米色料的色漿及其制備方法和應用。該色漿包含納米色料,納米色料由含環氧基的分散劑與交聯劑發生開環反應包覆而成,交聯劑為多元羧酸和/或多元胺。本發明選用多元羧酸和/或多元胺作為交聯劑,利用含環氧基的分散劑與交聯劑發生開環反應,形成三維網狀結構包覆納米色料。經過包覆的色料,不易受到墨水助劑競爭吸附的影響,使分散劑脫附失效,可以提高墨水分散穩定性,有效抑制色料的沉降,防止打印頭的堵塞,改善打印的流暢度及鮮艷度。本發明提供的色漿的制備方法簡單,包覆原料易得,包覆過程簡便易行,能夠實現大規模應用。

        Description

        一種含納米色料的色漿及其制備方法和應用
        技術領域
        本發明屬于打印耗材技術領域,具體涉及一種含納米色料的色漿及其制備方法和應用。
        背景技術
        傳統水性噴墨墨水具有低毒性,對環境親和性好,色彩鮮艷逼真,價格低廉等特性。廣泛的運用在家庭、辦公等需要打印輸出的地方。然而,噴墨墨水卻有以下的缺點:第一是不耐水,遇水會暈染溶解;第二是不耐光,在日光照射下,紫外線及臭氧會劣解染料,造成影像褪色失真。為了解決這些問題,耐光色料被開發出來,例如顏料或分散染料等。由于耐光色料本身不溶于水,故耐水好;而且耐光色料化學性質穩定,不容易受紫外線及臭氧的侵蝕,所以耐光性強。但因為耐光色料不溶于水,故耐光色料是以微粒形式分散于墨水中。因此,如何確保耐光色料微粒穩定分散于墨水中,便成為水性噴墨耐光色料墨水的重要課題。新型高分子分散劑能夠對耐光色料,以及其他功能性要求較高的納米色料起到良好的分散效果。但是噴墨墨水配方中的助劑,例如醇醚類溶劑、潤濕劑或表面張力調節劑等,卻易與分散劑發生競爭吸附,導致納米色料上的分散劑脫附失效,引起噴墨墨水的穩定性下降,甚至導致噴墨墨水打印質量直線下降。
        因此,亟需提供一種含納米色料的色漿,能夠有效避免分散劑脫附失效,使制備的噴墨墨水穩定性強。
        發明內容
        本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此,本發明提出提供一種含納米色料的色漿,在制備噴墨墨水時,能夠有效避免墨水中助劑與分散劑的競爭吸附,防止分散劑脫附失效,使制備的噴墨墨水穩定性強。
        發明構思:本發明通過含環氧基的分散劑與交聯劑的反應,在納米色料的表面形成包覆層或實現微膠囊化,使色料與分散劑結合緊密,在制備噴墨墨水時,能夠有效避免墨水中助劑與分散劑的競爭吸附,分散劑不易脫附失效。
        本發明第一方面提供了一種含納米色料的色漿。
        具體的,所述含納米色料的色漿包含納米色料,所述納米色料由含環氧基的分散劑與交聯劑發生開環反應包覆而成,所述交聯劑為多元羧酸和/或多元胺。
        本發明選用多元羧酸和/或多元胺作為交聯劑,利用含環氧基的分散劑與交聯劑(多元羧酸和/或多元胺)發生開環反應,形成三維網狀結構包覆納米色料。經過包覆的色料,不易受到墨水助劑競爭吸附的影響,使分散劑脫附失效,可以提高墨水分散穩定性,有效抑制色料的沉降,提高打印品質。
        優選的,所述多元羧酸選自C2-C18脂肪多元酸、檸檬酸、酒石酸或蘋果酸中的至少一種。所述C2-C18脂肪多元酸可以為C2-C18脂肪二酸、C2-C18脂肪三酸等。
        優選的,所述多元胺選自C3-C18脂肪胺和/或醚胺化合物。
        優選的,所述C3-C18脂肪胺為C3-C18脂肪二胺、C3-C18脂肪三胺、雙(六亞甲基)三胺或季戊四胺中的一種。
        優選的,所述醚胺化合物為4,9-二噁-1,12十二烷二胺、4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺或聚醚多元胺中至少一種。
        優選的,所述納米色料包括以下顏料或分散染料:藍色顏料PB15:1、PB15:2、PB15:3、PB15:4;黃色顏料PY12、PY13、PY74、PY138、PY139、PY150、PY151、PY155、PY180、PY183、PY185、PY194;紅色顏料PV19、PR122、PR146、PR254、PR269;黑色顏料為碳黑;藍色分散染料14、28、56、60、72、87、165、291、359、360、366;紅色分散染料4、11、22、54、60、74、82、92、146、278、343;黃分散染料3、23、42、51、54、60、65、82、98、114、160、211;棕色分散染料27;橙色分散染料25、73。
        本發明第二方面提供了一種含納米色料的色漿的制備方法。
        具體的,一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        將所述納米色料與含環氧基的分散劑、溶劑混合,研磨,得到色料分散液;然后將所述色料分散液加熱,加入交聯劑,反應,得到所述含納米色料的色漿。
        優選的,所述溶劑為水。
        優選的,所述含環氧基的分散劑與所述交聯劑的質量比為(100-400):(3-40);更優選的,所述含環氧基的分散劑與所述交聯劑的質量比為(150-300):(5-30)。通過控制交聯劑與含環氧基的分散劑的用量比,能夠使納米色料被充分包覆,確保分散劑不脫附。
        優選的,所述納米色料與所述含環氧基的分散劑的質量比為(10-30):(5-60);進一步優選的,所述納米色料與所述含環氧基的分散劑的質量比為(15-25):(10-50)。通過所述納米色料和分散劑的用量,能夠使納米色料充分潤濕分散,有利于后續的包覆過程。
        優選的,所述納米色料與所述含環氧基的分散劑、所述溶劑的質量比為(10-30):(5-60):(10-85);進一步優選的,所述納米色料與所述含環氧基的分散劑、所述溶劑的質量比為(15-25):(10-50):(25-75)。
        優選的,所述研磨的過程為:在研磨的轉速為8-15m/s下,使用直徑為0.1-0.6mm、填充率為80-95%的研磨介質,研磨至平均粒徑為120±50nm,得到所述色料分散液。
        優選的,所述加熱的溫度為45-100℃;進一步優選的,所述述加熱的溫度為50-98℃。
        優選的,所述反應的溫度為45-100℃,所述反應的時間為3-15h;進一步優選的,所述反應的溫度為50-98℃,所述反應的時間為5-12h;優選的,所述反應的溫度為60-95℃,所述反應的時間為7-10h。
        優選的,所述含環氧基的分散劑的制備方法,包括以下步驟:
        將所述錨定基單體、可溶劑化單體和環氧基單體溶于溶劑中,加入引發劑,加熱反應,去溶劑,得到所述含環氧基的分散劑。
        由上述方法制備的所述含環氧基的分散劑,包括錨定基單體結構、可溶劑化單體結構和環氧基單體結構。錨定基單體結構形成的錨定鏈段對納米色料有高效吸附能力,且可溶劑化單體結構形成的溶劑化鏈段能產生有效空間障礙或靜電斥力。
        優選的,所述錨定基單體為含有芳香基或/和胺基。
        優選的,所述錨定基單體包括苯乙烯、2-甲基丙烯酸苯乙烯酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸芐酯或甲基丙烯酸芐酯中的至少一種。由于常見的色料結構,大多帶有芳香基結構或類似雜環結構,因此芳香基結構對色料的吸附性好,是優選的錨定基。
        優選的,所述胺基單體包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺、羥乙基丙烯酰胺、羥丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、二甲基丙烯酰胺或乙烯苯胺中的至少一種。對于含有偶氮或酰胺基團的色料,胺基單體結構是良好的色料錨定基團,可以提升分散劑在色料表面的附著力。
        優選的,所述環氧基單體包括甲基丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚、1,2-環氧-4-乙烯基環己烷或乙烯基芐基縮水甘油醚中的至少一種。
        優選的,所述可溶劑化單體包括聚醚丙烯酸酯或/和烯丙基聚醚等。
        優選的,所述聚醚丙烯酸酯選自聚氧乙烯醚丙烯酸酯、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、聚氧丙烯醚丙烯酸酯、聚氧丙烯醚甲基丙烯酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯醚丙烯酸酯或聚氧乙烯聚氧丙烯醚甲基丙烯酸酯中的至少一種。
        優選的,所述烯丙基聚醚選自烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧丙烯醚、甲基烯丙基聚氧丙稀烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少一種。
        優選的,所述錨定基單體、可溶劑化單體和環氧基單體的質量數比為(90-300):(190-350):(10-50);優選的,所述錨定基單體、可溶劑化單體和環氧基單體的質量數比為(100-250):(200-300):(15-35)。本發明優選控制反應單體比例的添加量在上述范圍內,能夠使反應單體充分聚合,得到錨定基與可溶劑化結構最適化的分散劑結構。
        優選的,所述錨定基單體、可溶劑化單體和環氧基單體的總質量與所述溶劑的質量比為(30-60):(40-60);進一步優選的,所述錨定基單體、可溶劑化單體和環氧基單體的總質量與所述溶劑的質量比為(45-55):(45-55)。本發明優選控制有機溶劑的添加量在上述范圍內,能夠使反應單體充分溶解,有利于聚合反應順利進行。
        優選的,所述反應的溫度為60-90℃,所述反應的時間為1-5h;進一步優選的,所述反應的溫度為70-80℃,所述反應的時間為1-3h。本發明優選通過檢測反應過程中體系中反應單體的總殘留量確定反應結束時間,具體的,當體系中反應單體的總殘留量低于3wt.%時,停止加熱,完成分散劑的聚合反應。
        更為具體的,一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        (1)將含環氧基的分散劑、溶劑和納米色料混合,使納米色料充分潤濕,得到色料預分散液;
        (2)將步驟(1)制得的所述色料預分散液導入研磨機中,研磨分散得到粒徑分布均勻且吸附分散劑的色料分散液;
        (3)將步驟(1)制得的所述色料分散液加熱至45-100℃,然后在攪拌條件下,加入交聯劑,持續反應5-12h,對納米色料進行包覆,得到表層由分散劑與交聯劑聚合包覆的納米色料,即為所述含納米色料的色漿。
        本發明第三方面提供了一種含納米色料的色漿的應用。
        具體的,所述含納米色料的色漿在制備噴墨墨水中的應用。
        一種噴墨墨水,包含所述含納米色料的色漿。
        優選的,所述噴墨墨水還包括助劑。所述助劑為噴墨墨水中常用的助劑。所述助劑選自保濕劑、表面張力調整劑、消泡劑、流平劑、增滑劑、潤濕劑、滲透劑、接著劑、防腐劑或抗氧化劑中的至少一種。
        優選的,所述噴墨墨水還包括溶劑。所述溶劑包括水和非水溶劑。
        優選的,所述非水溶劑為醇、醚、醇醚、酮、酯、醚酯中的至少一種。
        所述的潤濕劑包括動態張力低的表面活性劑等;所述的保濕劑包括高沸點吸水性強的多元醇等;所述的滲透劑包括表面張力低的表面活性劑或溶劑等;所述的接著劑包括丙烯酸酯樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、氯醋樹脂、醋酸乙烯樹脂等附著性良好的樹脂;所述的表面張力控制劑包括表面張力低的表面活性劑或溶劑等;所述的消泡劑包括表面張力低的抑泡劑等。
        進一步優選的,所述噴墨墨水,按質量份數計,包括以下組分:
        所述含納米色料的色漿10-80份;
        助劑0.1-40份;
        非水溶劑0-20份;
        水30-80份。
        進一步優選的,所述含納米色料的色漿為20-70份;更優選的,所述所述含納米色料的色漿為30-60份。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        將所述含納米色料的色漿、溶劑和助劑混合,過濾,取濾液即制得所述噴墨墨水。
        優選的,所述過濾過程為依次利用0.45μm孔徑玻纖濾膜和0.45μm孔徑聚丙烯濾膜過濾去除膠體及大粒徑顆粒,得到分散穩定的所述噴墨墨水。
        相對于現有技術,本發明的有益效果如下:
        (1)本發明選用多元羧酸和/或多元胺作為交聯劑,利用含環氧基的分散劑與交聯劑(多元羧酸和/或多元胺)發生開環反應,形成三維網狀結構包覆納米色料。經過包覆的色料,不易受到墨水助劑競爭吸附的影響,使分散劑脫附失效,可以提高墨水分散穩定性,有效抑制色料的沉降,防止打印頭的堵塞,改善打印的流暢度及鮮艷度。
        (2)本發明提供的色漿的制備方法簡單,包覆原料易得,包覆過程簡便易行,能夠實現大規模應用。
        具體實施方式
        為了讓本領域技術人員更加清楚明白本發明所述技術方案,現列舉以下實施例進行說明。需要指出的是,以下實施例對本發明要求的保護范圍不構成限制作用。
        以下實施例中所用的原料、試劑或裝置如無特殊說明,均可從常規商業途徑得到,或者可以通過現有已知方法得到。
        實施例1
        一種含環氧基的分散劑的制備方法,包括以下步驟:
        將錨定基單體223.1g 2-苯氧基乙基丙烯酸酯、可溶劑化單體193.9g聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(韓國美源MIRAMER M193)與環氧基單體33g甲基丙烯酸縮水甘油酯混合得到預混液A;再將96g丁酮及24偶氮二異庚腈混合攪拌至溶解,得到預混液B;在架有冷凝回流裝置的反應瓶中通入氮氣,并加入溶劑430g丁酮及攪拌加熱至80℃;然后將預混液A及預混液B,各別以2.5g/min及0.6g/min添加速率,同時加入反應瓶中進行反應;添加完畢后持續反應2小時,檢測殘留的單體量小于3wt%終止反應,得到45%固含量的聚合物溶液;將聚合物溶液進行減壓蒸餾,去除溶劑后,得到含環氧基的分散劑SA1。所得分散劑重均分子量Mw=25371,數均分子量Mn=13788,分子量分布Mw/Mn=1.84。
        實施例2
        一種含環氧基的分散劑的制備方法,包括以下步驟:
        將錨定基單體112.5g甲基芐基丙烯酸酯、可溶劑化單體319.3g烯丙基聚氧乙烯醚(中國海安石化APEG2000)與環氧基單體18.2g烯丙基縮水甘油醚混合得到預混液A;再將40g乙酸乙酯及10g偶氮二異丁腈混合攪拌至溶解,得到預混液B;在架有冷凝回流裝置的反應瓶中通入氮氣,并加入溶劑500g乙酸乙酯,加熱至90℃;然后將預混液A及預混液B,各別以2.5g/min及0.2g/min添加速率,同時加入反應瓶中進行反應;添加完畢后持續反應1小時,檢測殘留的單體量小于3wt%終止反應,得到45%固含量的聚合物溶液;將聚合物溶液進行減壓蒸餾,去除溶劑后,得到含環氧基的分散劑SA2。所得分散劑重均分子量Mw=26834,數均分子量Mn=13976,分子量分布Mw/Mn=1.92。
        實施例3
        一種含環氧基的分散劑的制備方法,包括以下步驟:
        將錨定基單體94.8g苯乙烯、可溶劑化單體332.6g烯丙基聚氧烷基醚(中國海安石化F-6)與環氧基單體22.6g1,2-環氧-4-乙烯基環己烷混合得到預混液A;再將64g異丙醇及16g偶氮二異戊腈混合攪拌至溶解,得到預混液B;在架有冷凝回流裝置的反應瓶中通入氮氣,并加入470g溶劑異丙醇,加熱至70℃;然后將預混液A及預混液B,各別以2.5/min及0.4g/min添加速率,同時加入反應瓶中進行反應;添加完畢后持續反應3小時,檢測殘留的單體量小于3wt%終止反應,得到45%固含量的聚合物溶液;將聚合物溶液進行減壓蒸餾,去除溶劑后,得到含環氧基的分散劑SA3。所得分散劑重均分子量Mw=24317,數均分子量Mn=13661,分子量分布Mw/Mn=1.78。
        實施例4
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例1制備的含環氧基的分散劑SA1 400g、水400g及R60分散染料200g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為100±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把納米色料分散液加熱至70℃,然后在攪拌下加入交聯劑己二酸24.4g,對納米色料包覆,持續反應7h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿300g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為紅色噴墨墨水。
        實施例5
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例1制備的含環氧基的分散劑SA1 160g、水440g及PR122色料400g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為130±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至90℃,然后在攪拌下加入交聯劑辛二酸11.6g,對納米色料進行包覆,持續反應5h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿150g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為紅色噴墨墨水。
        實施例6
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例2制備的含環氧基的分散劑SA2 150g、水550g及PB15:3色料300g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為120±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至80℃,然后在攪拌下加入交聯劑己二酸5g,對納米色料進行包覆,持續反應6h,得到含納米色料的色漿
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿200g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為藍色噴墨墨水。
        實施例7
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例2制備的含環氧基的分散劑SA2 100g、水800g及碳黑色料100g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為100±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至60℃,然后在攪拌下加入交聯劑辛二酸3.9g,對納米色料進行包覆,持續反應8h,得到含納米色料的色漿
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿600g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為黑色噴墨墨水。
        實施例8
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取含實施例3制備的環氧基的分散劑SA3 200g、水500g及PY74色料300g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為90±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至50℃,然后在攪拌下加入交聯劑辛二酸12g,對納米色料進行包覆,持續反應10h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿200g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為黃色噴墨墨水。
        實施例9
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例1制備的含環氧基的分散劑SA1 300g、水550g及R60分散染料150g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為100±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至80℃,然后在攪拌下加入交聯劑己二胺9g,對納米色料進行包覆,實現微膠囊化,持續反應7h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿400g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為紅色噴墨墨水。
        實施例10
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例1制備的含環氧基的分散劑SA1 150g、水700g及PR122色料150g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為130±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至90℃,然后在攪拌下加入交聯劑辛二胺5.6g,對納米色料進行包覆,實現微膠囊化,持續反應5h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿400g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為紅色噴墨墨水。
        實施例11
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例2制備的含環氧基的分散劑SA2 150g、水550g及PB15:3色料300g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為120±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至80℃,然后在攪拌下加入交聯劑,7.8g聚醚多元胺(美國亨斯邁T403),對納米色料進行包覆,實現微膠囊化,持續反應6h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿200g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為藍色噴墨墨水。
        實施例12
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例3制備的含環氧基的分散劑SA3 100g、水800g及碳黑色料100g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為100±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至90℃,然后在攪拌下加入交聯劑,3.9g 4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺(德國巴斯夫EC130),對納米色料進行包覆,實現色料微膠囊化,持續反應8h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿600g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為黑色噴墨墨水。
        實施例13
        一種含納米色料的色漿的制備方法,包括以下步驟:
        取實施例3制備的含環氧基的分散劑SA3 200g、水500g及PY74色料300g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為90±20nm,研磨分散得到納米色料分散液;然后,把色料濃縮液加熱至50℃,然后在攪拌下加入交聯劑,36.4g聚醚多元胺(美國亨斯邁ED-900),對納米色料進行包覆,實現色料微膠囊化,持續反應10h,得到含納米色料的色漿。
        一種噴墨墨水的制備方法,包括以下步驟:
        取上述制備的含納米色料的色漿200g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-3485g,溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為黃色噴墨墨水。
        對比例1
        取SA3含環氧基的分散劑200g、水500g及PY74色料300g攪拌混合,使色料充分潤濕,得到色料預分散液;再將色料預分散液導入納米研磨機中,研磨轉速10m/s,研磨介質直徑0.3mm,研磨介質填充率88%,研磨至平均粒徑為90±20nm,研磨分散得到色料濃縮液;
        再取色料濃縮液200g,保濕劑丙三醇300g,表面張力調整劑BYK-348 5g及溶劑乙二醇丁醚100g混合攪拌均勻,再加水調至黏度3.5±0.5cp,經0.45玻纖濾膜及0.45PP濾膜過濾后,所得濾液既為黃色噴墨墨水。
        產品效果測試
        對實施例4-13和對比例1制得的噴墨墨水進行穩定性測試,穩定性測試包括環境穩定性測及加速沉降測試。環境穩定性測指的是高溫加速老化測試。將墨水置于60℃高溫老化7天,加速色料凝聚后,檢測墨水的黏度、表面張力、粒徑及濾性變化。QC評判標準:老化后粒徑變化小于10%,表面張力變化小于5%及黏度變化小于10%,濾性小于5min/1kg,則為合格。粒徑檢測,采用英國馬爾文(Malvern)Nano S90納米粒徑儀。黏度檢測,采用美國博勒飛(Brookfield)Wells錐板粘度計。表面張力測試,采用日本協和(KYOWA)CBVP型表面張力儀。濾性測試,采用1.0μm孔徑PVDF濾膜過濾。測試結果如表1所示。
        加速沉降測試是指利用離心機,增加離心力加速色料沉降,并檢測上層液色濃度。離心機采用國產鹽城凱特實驗儀器TG20G,最大轉速20000rpm。QC評判標準:在10000rpm轉速下,離心30min,上層液色濃度≥90%未離心墨水色濃度。測試結果如表2所示。
        表1實施例4-8得到的噴墨墨水的穩定性結果
        Figure BDA0003127497100000111
        Figure BDA0003127497100000121
        表2實施例9-13及對比例1得到的噴墨墨水的穩定性結果
        Figure BDA0003127497100000122
        表3實施例4-8得到的噴墨墨水的加速沉降結果
        Figure BDA0003127497100000123
        表4實施例9-13及對比例1得到的噴墨墨水的加速沉降結果
        Figure BDA0003127497100000124
        Figure BDA0003127497100000131
        由表1-4可知,本發明實施例4-13提供的含納米色料的色漿,通過采用含環氧基的分散劑和交聯劑進行對色料進行包覆,在制備噴墨墨水時,醇醚類溶劑、潤濕劑、表面張力調節劑等助劑不會導致納米色料上的分散劑脫附失效,噴墨墨水的穩定性強,耐溶劑性佳,且儲存沉降低,在老化7天后,粒徑、黏度、表面張力、濾性及沉降色濃度均變化小。而反觀對比例1,因為未對色料進行包覆,表面張力調整劑以及溶劑乙二醇丁醚均與分散劑產生競爭吸附,導致分散劑脫附失效,在老化過程中,粒徑、黏度、表面張力、濾性及沉降色濃度變化大,穩定性差,打印質量低。

        Claims (10)
        Hide Dependent 
         

        1.一種含納米色料的色漿,其特征在于,所述色漿包含納米色料,所述納米色料由含環氧基的分散劑與交聯劑發生開環反應包覆而成,所述交聯劑為多元羧酸和/或多元胺。
        2.根據權利要求1所述的色漿,其特征在于,所述多元羧酸選自C2-C18脂肪多元酸、檸檬酸、酒石酸或蘋果酸中的至少一種。
        3.根據權利要求1所述的色漿,其特征在于,所述多元胺選自C3-C18脂肪多元胺和/或醚胺化合物。
        4.權利要求1-3中任一項所述的色漿的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
        將所述納米色料與含環氧基的分散劑、溶劑混合,研磨,得到色料分散液;然后將所述色料分散液加熱,加入交聯劑,反應,得到所述含納米色料的色漿。
        5.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述含環氧基的分散劑與所述交聯劑的質量比為(100-400):(3-40)。
        6.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述納米色料與所述含環氧基的分散劑的質量比為(10-30):(5-60)。
        7.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述含環氧基的分散劑的制備方法,包括以下步驟:
        將所述錨定基單體、可溶劑化單體和環氧基單體溶于溶劑中,加入引發劑,加熱反應,去溶劑,得到所述含環氧基的分散劑;
        所述錨定基單體為含有芳香基或/和胺基;
        所述環氧基單體包括甲基丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚、1,2-環氧-4-乙烯基環己烷或乙烯基芐基縮水甘油醚中的至少一種;
        所述可溶劑化單體包括聚醚丙烯酸酯或/和烯丙基聚醚等。
        8.權利要求1-3中任一項所述的含納米色料的色漿在制備噴墨墨水中的應用。
        9.一種噴墨墨水,其特征在于,包含權利要求1-3中任一項所述的含納米色料的色漿。
        10.根據權利要求9所述的噴墨墨水,其特征在于,所述噴墨墨水還包括助劑,所述助劑選自保濕劑、表面張力調整劑、消泡劑、流平劑、增滑劑、潤濕劑、滲透劑、接著劑、防腐劑或抗氧化劑中的至少一種。
        納米色料的色漿

        此文關鍵字:一種含納米色料的色漿及其制備方法和應用
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