Abstract

本發(fā)明屬于噴墨油墨領(lǐng)域，特別涉及一種用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿。將無機(jī)顏料加入到水中，攪拌后其混濁液選擇過30微米的篩選除雜，再在處理好的原料中加入包囊劑和表面活性劑涂層原料，在80～150MPa壓力下經(jīng)超高壓下的超高速湍流產(chǎn)生沖擊波或超聲波循環(huán)處理，經(jīng)過循環(huán)處理以后，將壓力調(diào)節(jié)在100～130MPa持續(xù)處理，得到納米級(jí)無機(jī)顏料色漿。所述的納米級(jí)無機(jī)顏料的包核顆粒粒徑分布為30～90納米，其至少部分表面形成包囊劑涂層；并且在所述包囊劑涂層的至少部分表面鍵合有表面活性劑涂層。本發(fā)明的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿可以改善墨水的耐光耐候性，同時(shí)顏色表現(xiàn)力突出并有效的避免了堵塞打印噴嘴現(xiàn)象的出現(xiàn)。 

Description

用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿

                          技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于噴墨油墨領(lǐng)域，特別涉及一種用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿。

                            背景技術(shù)

目前，國內(nèi)廣泛使用的噴墨打印墨盒為染料型。染料墨有難以克服的弱點(diǎn)：其一，對(duì)打印介質(zhì)很挑剔，好的打印效果往往需要專門的打印介質(zhì)支持才能實(shí)現(xiàn)，尤其是在普通的復(fù)印紙上打印，效果差強(qiáng)人意；其二，色彩耐久力不夠，光照和空氣的氧化作用都會(huì)使打印圖像褪掉原來靚麗的色彩。對(duì)于噴墨打印機(jī)來說，染料墨的這兩個(gè)弱點(diǎn)也是長久以來限制噴墨技術(shù)發(fā)展的技術(shù)障礙。

為了解決這些問題，曾經(jīng)試圖運(yùn)用顏料來代替染料。公開的日本專利申請(qǐng)(KOKAI)11-131001(1999)其中描述到“...染料因?yàn)槠涔逃械奶匦远嬖谝恍﹩栴}，如其打印圖像耐水性與耐光性較差。為解決這些問題，曾經(jīng)試圖運(yùn)用顏料來代替染料來開發(fā)墨水。”然而，這種噴墨墨水是以顏料粘附在硅石或硫酸鋇的精細(xì)顆粒上，其粘合力是非常微弱的，所以當(dāng)分散在噴墨打印墨水混合物中時(shí)，精細(xì)顆粒容易從顏料表面解吸附，這種顆粒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備方法很難獲得具有卓越分散穩(wěn)定性與防阻塞性能的防水耐光性噴墨打印用墨水。

其它相關(guān)的制備方法，如公開的中國專利申請(qǐng)CN 1310748A，優(yōu)選了珠磨機(jī)、濕式循環(huán)磨；公開的中國專利申請(qǐng)CN 1214473A則優(yōu)選了盤式磨和實(shí)驗(yàn)萬能磨；其它類似方法有球磨機(jī)、砂磨機(jī)、Artlighter、軋式磨碎器、膠體磨、超聲波勻化器、超高壓勻化器等。以上方法均不同程度的存在如下問題：粒度分布不均勻、能耗過高、容易混雜異物、不能連續(xù)處理、容易產(chǎn)生酸化現(xiàn)象等。

另外，由于廣泛運(yùn)用于普通噴墨打印中的墨水大部分由水組成，作為不溶性的顏料顆粒在水性環(huán)境中的分散和穩(wěn)定是很難的，且由于其可能的顆粒度大小和不均勻、以及顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，容易引起諸如在噴墨打印機(jī)噴墨口易于堵塞的問題。

                           發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種可以改善墨水的耐光耐候性，同時(shí)因?yàn)槠漕w粒細(xì)膩，顏色表現(xiàn)力突出，能有效的避免堵塞打印噴嘴現(xiàn)象出現(xiàn)的用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿。

本發(fā)明的再一目的是提供一種采用超高速?zèng)_擊波或者是超聲波加工方式，可以同時(shí)進(jìn)行原料的粉碎、乳化、分散、包覆，可以大幅度縮短工作時(shí)間和降低能耗，減少生產(chǎn)成本，同時(shí)由于在加工過程中不混雜雜質(zhì)，加工后粒子的直徑可以平均穩(wěn)定在30～90納米之間，可以實(shí)現(xiàn)高純度加工，適合制備用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿的方法。

本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用于噴墨打印墨水技術(shù)的弱點(diǎn)而開發(fā)出來的換代技術(shù)。影響打印品保存的主要因素是紫外線的照射和空氣的氧化，通過優(yōu)選制備穩(wěn)定性極強(qiáng)的無機(jī)顏料顆粒，并采用具有防水、防紫外線保護(hù)作用的樹脂粘合劑作為包囊材料，使無機(jī)顏料顆粒免受外界侵蝕，提高無機(jī)顏料顆粒在水性環(huán)境中的分散能力和在不同打印介質(zhì)上的附著力。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種新的制備方法，利用濕式線性連續(xù)裝置提供循環(huán)處理功能，同時(shí)通過往復(fù)活塞產(chǎn)生超高壓、造成瞬間超高流速?zèng)_擊波達(dá)到1,000kgf/cm²以上的處理壓力，能夠給予足夠的能量分散和粉碎原料以達(dá)到100nm以下的顆粒直徑分布，同時(shí)產(chǎn)生的湍流和超聲波效應(yīng)可以幫助包囊劑涂層在包核顆粒表面的附著。

本發(fā)明的用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿是通過下面制備方法得到的。以重量份計(jì)，將4.2～15.6份的無機(jī)顏料加入到64.2～84.2份的水中，攪拌后其混濁液選擇過30微米的篩選除雜，再在處理好的原料中加入3.5～18.3份的包囊劑、2.3～7.5份的表面活性劑涂層原料，在80～150MPa壓力下(優(yōu)選為100～130MPa)經(jīng)超高壓下的超高速湍流產(chǎn)生沖擊波或超聲波循環(huán)處理，在經(jīng)過1～30個(gè)循環(huán)以后，將壓力調(diào)節(jié)在100～130MPa持續(xù)處理，持續(xù)處理時(shí)間為5分鐘～2小時(shí)，優(yōu)選為10分鐘～1小時(shí)；使納米級(jí)無機(jī)顏料達(dá)到高度的乳化、分散、破碎、包覆的效果。

本發(fā)明得到的無機(jī)顏料包核顆粒粒徑分布為30～90納米，所述包核顆粒的至少部分表面形成包囊劑涂層；并且在所述包囊劑涂層的至少部分表面鍵合有表面活性劑涂層。

所述的沖擊波或超聲波的瞬間強(qiáng)度達(dá)到1,000kgf/cm²以上。

本發(fā)明中所選用的納米級(jí)無機(jī)顏料顆粒原料的粒徑為30～200納米，通過控制加入包囊劑的多少，及超高速?zèng)_擊波或超聲波處理的時(shí)間，在各個(gè)包核顆粒的至少部分表面形成包囊劑涂層，和在包囊劑涂層的至少部分表面形成表面活性劑涂層。

本發(fā)明中所用包核無機(jī)顏料顆粒，為結(jié)晶粒度均勻的氧化鐵紅、氧化鐵黃、群藍(lán)或碳黑，結(jié)晶顆粒粒徑為30～200納米，優(yōu)選的是30～100納米，更優(yōu)選的是30～90納米。包核無機(jī)顏料顆粒具有的BET比表面積值20m²/g～1000m²/g，通過沖擊處理的壓力和處理時(shí)間可以在一定程度上控制，但主要還是通過原材料的選擇，比如原材料顆粒由結(jié)晶顆粒粒徑100納米團(tuán)聚，則處理后比表面值約為50m²/g，如果是30納米的結(jié)晶顆粒團(tuán)聚，則處理后比表面值約為200m²/g，因?yàn)檫€要考慮包覆涂層的影響，所以比表面值要小于通常情況。比表面積值優(yōu)選的是不小于20m²/g，更優(yōu)選的是不小于50m²/g。考慮到在包核材料表面形成均勻包囊涂層，包核無機(jī)顏料顆粒的BET比表面積的上限優(yōu)選的是1000m²/g。

本發(fā)明所用的包囊劑可以是任何種類的粘合劑，只要能使雙親的表面活性分子能夠比較容易的鍵合在無機(jī)顏料顆粒的表面。優(yōu)選的包囊劑包括有機(jī)硅化合物、偶合劑、樹脂類或它們的任意混合物等。所述的有機(jī)硅化合物包括烷氧基硅烷、含氟烷基硅烷或它們的任意混合物。

所述的偶合劑包括硅烷基偶合劑、鈦酸鹽基偶合劑、鋁酸鹽基偶合劑或它們的任意混合物。

所述的樹脂類包括高透明的雜環(huán)或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，其分子量優(yōu)選在300～2000之間。

本發(fā)明所用的表面活性劑選自陰離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、高分子聚合物分散劑或它們的任意混合物。

所述的陰離子型表面活性劑包括烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鹽或它們的任意混合物。

所述的非離子型表面活性劑包括聚丁基樹脂、聚氧乙烯烷基酚醚甲醛縮合物或它們的任意混合物。

所述的高分子聚合物分散劑包括纖維素衍生物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物或它們的任意混合物。

通過本發(fā)明方法能夠連續(xù)穩(wěn)定地獲得粒徑分布在30～90納米的包核顆粒的無機(jī)顏料色漿，并且在所述包核顆粒的至少部分表面形成包囊劑涂層；和在所述包囊劑涂層的至少部分表面鍵合有表面活性劑涂層。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：原料配置簡便，工藝合理，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)粒子的直徑，可以大幅度降低能耗，節(jié)約能源；與以往的加工方法相比，混雜異物的比例極少，不需要媒介，實(shí)現(xiàn)高純度加工，大量生產(chǎn)，非常適合用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿的制備。所制得的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿應(yīng)用于噴墨打印墨水，可以大大改善墨水的耐光耐候性，同時(shí)顏色表現(xiàn)力突出并有效的避免了堵塞打印噴嘴現(xiàn)象的出現(xiàn)。添加的毒性有機(jī)成分和以往相比使用量極少，能促進(jìn)更安全的產(chǎn)品的開發(fā)；由于采用了線性連續(xù)處理，在加工過程中最大限度的抑制了酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。

以下結(jié)合實(shí)施例作詳述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

                         具體實(shí)施方式

實(shí)施例.

首先將表一所述的內(nèi)核原料過30微米篩選除雜，然后按照表二所示進(jìn)行原料配比并將各種材料攪拌混合，獲得實(shí)施例1～24和比較例1～4；將實(shí)施例1～24按照表三的實(shí)施方案加載于NANOMIZER處理機(jī)上在80～150MPa壓力下超高速?zèng)_擊波循環(huán)處理(再優(yōu)選為100～130MPa)，在經(jīng)過1～30個(gè)循環(huán)以后，將壓力調(diào)節(jié)在130MPa左右持續(xù)處理5分鐘～2小時(shí)；比較例和實(shí)施例產(chǎn)品性能檢測(cè)結(jié)果如表四所示。

性能評(píng)價(jià)包括：1)產(chǎn)品平均顆粒度測(cè)定；2)接觸角的測(cè)定；3)低溫儲(chǔ)藏穩(wěn)定性測(cè)定；4)熱穩(wěn)定性測(cè)定；5)耐光性測(cè)定。

其中，平均顆粒度的測(cè)定采用了Zeta粒度儀作為檢測(cè)器，在樣品池中注入樣品100毫升，在中速攪拌下測(cè)定粒度分布；接觸角的測(cè)定采用接觸角儀，以0.4微升的樣品滴在參照表面(EPSON專用照片紙)測(cè)量；低溫穩(wěn)定性測(cè)定是在零下10攝氏度的情況下貯藏3小時(shí)，觀察是否有沉淀或其他變化；熱穩(wěn)定性測(cè)定則是在80攝氏度水浴加熱3小時(shí)，觀察是否有沉淀或其他變化；耐光性測(cè)定是將樣品平涂在普通打印紙表面，然后在500瓦的紫外燈照射下12小時(shí)，觀察是否有顏色的變化。以上低溫穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐光性評(píng)價(jià)分為三個(gè)等級(jí)：A表示品質(zhì)優(yōu)良，B表示品質(zhì)一般，C表示質(zhì)量較差。

       表一  內(nèi)核顆粒材料和性能

內(nèi)核顆粒種類	內(nèi)核材料	形狀	平均顆粒直徑(nm)
				內(nèi)核顆粒1	氧化鐵紅	球狀	200
內(nèi)核顆粒2	氧化鐵紅	球狀	150
				內(nèi)核顆粒3	氧化鐵紅	球狀	100
內(nèi)核顆粒4	氧化鐵黃	粒狀	80
				內(nèi)核顆粒5	群蘭	球狀	100
內(nèi)核顆粒6	碳黑	球狀	50

                                   表二  產(chǎn)品主要配方

實(shí)施例	內(nèi)核材料及重量份數(shù)	包囊材料及重量份數(shù)	表面活性劑涂層材料及重量份數(shù)
				實(shí)施例1	內(nèi)核顆粒1(4.2)	烷氧基硅烷(8.2)	苯乙烯-甲基丙烯酸(5.2)
實(shí)施例2	內(nèi)核顆粒2(15.6)	烷氧基硅烷(8.2)	苯乙烯-甲基丙烯酸(5.2)
				實(shí)施例3	內(nèi)核顆粒3(10.3)	烷氧基硅烷(8.2)	苯乙烯-甲基丙烯酸(5.2)
實(shí)施例4	內(nèi)核顆粒3(10.0)	烷氧基硅烷(18.3)	苯乙烯-甲基丙烯酸(7.5)
				實(shí)施例5	內(nèi)核顆粒3(10.0)	烷氧基硅烷(3.5)	苯乙烯-甲基丙烯酸(2.3)
實(shí)施例6	內(nèi)核顆粒3(10.0)	烷氧基硅烷(8.0)	十二烷基苯磺酸鈉(2.3)
				實(shí)施例7	內(nèi)核顆粒3(10.0)	烷氧基硅烷(8.0)	聚丁基樹脂(2.3)
實(shí)施例8	內(nèi)核顆粒3(10.0)	烷氧基硅烷(8.0)	纖維素衍生物等(2.3)
				實(shí)施例9	內(nèi)核顆粒3(10.0)	硅烷基偶合劑(10.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(7.5)
實(shí)施例10	內(nèi)核顆粒3(10.0)	硅烷基偶合劑(10.0)	十二烷基苯磺酸鈉(7.5)
				實(shí)施例11	內(nèi)核顆粒3(10.0)	硅烷基偶合劑(10.0)	聚丁基樹脂(7.5)
實(shí)施例12	內(nèi)核顆粒3(10.0)	硅烷基偶合劑(10.0)	纖維素衍生物等(7.5)
				實(shí)施例13	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鋁酸鹽基偶合劑(8.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(3.2)
實(shí)施例14	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鋁酸鹽基偶合劑(8.0)	十二烷基苯磺酸鈉(3.2)
				實(shí)施例15	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鋁酸鹽基偶合劑(8.0)	聚丁基樹脂(3.2)
實(shí)施例16	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鋁酸鹽基偶合劑(8.0)	纖維素衍生物等(3.2)
				實(shí)施例17	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鈦酸鹽基偶合劑(8.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(3.2)
實(shí)施例18	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鈦酸鹽基偶合劑(8.0)	十二烷基苯磺酸鈉(3.2)
				實(shí)施例19	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鈦酸鹽基偶合劑(8.0)	聚丁基樹脂(3.2)
實(shí)施例20	內(nèi)核顆粒3(10.0)	鈦酸鹽基偶合劑(8.0)	纖維素衍生物等(3.2)
				實(shí)施例21	內(nèi)核顆粒3(10.0)	環(huán)氧樹脂偶合劑(8.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(3.2)
實(shí)施例22	內(nèi)核顆粒4(10.0)	環(huán)氧樹脂偶合劑(8.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(3.2)
				實(shí)施例23	內(nèi)核顆粒5(10.0)	烷氧基硅烷(8.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(3.2)
實(shí)施例24	內(nèi)核顆粒6(10.0)	鈦酸鹽基偶合劑(8.0)	苯乙烯-甲基丙烯酸(3.2)
				比較例1	內(nèi)核顆粒3(10.0)
比較例2	內(nèi)核顆粒4(10.0)
				比較例3	內(nèi)核顆粒5(10.0)
比較例4	內(nèi)核顆粒6(10.0)

表二  產(chǎn)品主要配方(續(xù))

實(shí)施例	加入水的份數(shù)
		實(shí)施例1	82.4
實(shí)施例2	71.0
		實(shí)施例3	76.3
實(shí)施例4	64.2
		實(shí)施例5	84.2
實(shí)施例6	79.7
		實(shí)施例7	79.7
實(shí)施例8	79.7
		實(shí)施例9	72.5
實(shí)施例10	72.5
		實(shí)施例11	72.5
實(shí)施例12	72.5
		實(shí)施例13	78.8
實(shí)施例14	78.8
		實(shí)施例15	78.8
實(shí)施例16	78.8
		實(shí)施例17	78.8
實(shí)施例18	78.8
		實(shí)施例19	78.8
實(shí)施例20	78.8
		實(shí)施例21	78.8
實(shí)施例22	78.8
		實(shí)施例23	78.8
實(shí)施例24	78.8
		比較例1	90.0
比較例2	90.0
		比較例3	90.0
比較例4	90.0

                       表三  實(shí)施方法

實(shí)施例	循環(huán)次數(shù)	處理壓力(MPa)	持續(xù)處理時(shí)間(分鐘)
				實(shí)施例1	2	130	5
實(shí)施例2	3	130	8
				實(shí)施例3	4	130	10
實(shí)施例4	5	100	12
				實(shí)施例5	8	150	15
實(shí)施例6	12	130	30
				實(shí)施例7	20	150	60
實(shí)施例8	30	150	120
				實(shí)施例9	10	150	30
實(shí)施例10	10	150	30
				實(shí)施例11	10	130	30
實(shí)施例12	10	130	30
				實(shí)施例13	10	100	30
實(shí)施例14	10	100	30
				實(shí)施例15	10	150	30
實(shí)施例16	10	150	30
				實(shí)施例17	10	150	30
實(shí)施例18	10	150	30
				實(shí)施例19	10	150	30
實(shí)施例20	10	130	30
				實(shí)施例21	10	130	30
實(shí)施例22	10	100	30
				實(shí)施例23	10	100	30
實(shí)施例24	10	150	30

                                 表四  產(chǎn)品性能檢測(cè)

實(shí)施例	平均顆粒直徑(nm)	接觸角	冷貯藏穩(wěn)定性	熱穩(wěn)定性	耐光性
						實(shí)施例1	150	43	B	A	A
實(shí)施例2	100	41	B	A	A
						實(shí)施例3	83	42	A	A	A
實(shí)施例4	80	45	A	A	A
						實(shí)施例5	75	42	A	A	A
實(shí)施例6	82	48	A	A	A
						實(shí)施例7	73	51	A	A	A
實(shí)施例8	70	36	A	A	A
						實(shí)施例9	76	39	A	A	A
實(shí)施例10	78	48	A	A	A
						實(shí)施例11	74	47	A	A	A
實(shí)施例12	80	41	A	A	A
						實(shí)施例13	85	43	A	A	A
實(shí)施例14	86	31	A	A	A
						實(shí)施例15	79	62	A	A	A
實(shí)施例16	75	47	A	A	A
						實(shí)施例17	74	45	A	A	A
實(shí)施例18	78	46	A	A	A
						實(shí)施例19	78	44	A	A	A
實(shí)施例20	80	44	A	A	A
						實(shí)施例21	81	49	A	A	A
實(shí)施例22	50	65	A	A	A
						實(shí)施例23	65	42	A	A	A
實(shí)施例24	50	50	A	A	A
						比較例1	100	18	C	C	A
比較例2	80	21	C	C	A
						比較例3	100	15	C	C	A
比較例4	50	19	C	C	A

Claims (5)

 

1.一種用于噴墨打印墨水的納米級(jí)無機(jī)顏料色漿，其特征是：所述的顏料色漿是通過下面制備方法得到的，以重量份計(jì)，將4.2～15.6份的無機(jī)顏料加入到64.2～84.2份的水中，攪拌后其混濁液選擇過30微米的篩選除雜，再在處理好的原料中加入3.5～18.3份的包囊劑、2.3～7.5份的表面活性劑涂層原料，在80～150MPa壓力下經(jīng)超高壓下的超高速湍流產(chǎn)生沖擊波或超聲波循環(huán)處理，經(jīng)過循環(huán)處理以后，將壓力調(diào)節(jié)在100～130MPa持續(xù)處理，得到納米級(jí)無機(jī)顏料色漿；

所述的無機(jī)顏料是氧化鐵紅、氧化鐵黃、群藍(lán)或碳黑，其顆粒粒徑為30～200納米；

所述的包囊劑包括烷氧基硅烷、含氟烷基硅烷、硅烷基偶合劑、鈦酸鹽基偶合劑、鋁酸鹽基偶合劑、高透明的雜環(huán)或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂或它們的任意混合物。

2.如權(quán)利要求1所述的顏料色漿，其特征是：所述的納米級(jí)無機(jī)顏料的包核顆粒粒徑分布為30～90納米，所述包核顆粒的至少部分表面形成包囊劑涂層；并且在所述包囊劑涂層的至少部分表面鍵合有表面活性劑涂層。

3.如權(quán)利要求1或2所述的顏料色漿，其特征是：所述的納米級(jí)無機(jī)顏料的包核顆粒具有BET比表面積值20m²/g～1000m²/g。

4.如權(quán)利要求1所述的顏料色漿，其特征是：所述的表面活性劑選自陰離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、高分子聚合物分散劑或它們的任意混合物。

5.如權(quán)利要求4所述的顏料色漿，其特征是：所述的陰離子型表面活性劑包括烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鹽或它們的任意混合物；

所述的非離子型表面活性劑包括聚丁基樹脂、聚氧乙烯烷基酚醚甲醛縮合物或它們的任意混合物；

所述的高分子聚合物分散劑包括纖維素衍生物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物或它們的任意混合物。