一种高稳定性喷墨打印墨水及其制备方法与流程

本申请涉及墨水，更具体地说，它涉及一种高稳定性喷墨打印墨水及其制备方法。

背景技术：

1、喷墨印刷机是众所周知的。普通类型的喷墨印刷使用一组容纳墨水的印刷墨盒，该印刷墨盒安装在托架上，该托架响应于电信号而相对于印刷基底的表面移动。通过将墨水配方的细滴通过墨盒的印刷头的小喷嘴喷射到印刷基底（例如纸、透明薄膜聚合片材）上来产生图像。水性墨水配方通常用于喷墨印刷。水性喷墨墨水组合物通常包含水、着色剂（染料、颜料）和分散粘合剂，且还可包含水混溶性的有机共溶剂（保湿剂）和添加剂，例如表面活性剂。一旦沉积，印刷的图像通过蒸发和吸收到印刷基底中而干燥。

2、目前市场上的喷墨打印墨水基本上分为染料型墨水和颜料型墨水两种，染料墨水中的染料是以分子状态存在的，易于制备，获得的印刷品图像清晰，色阶过渡均匀，但其因容易褪色且耐水性差，难于满足户外广告、重要档案和文件的长期保存要求，因此，染料墨水的这些缺点限制了喷墨打印技术的发展。与染料墨水相比，颜料型墨水中的颜料是颗粒状的，由此获得的印刷品具有耐光、耐水等优点。但因制备水性颜料墨水的关键组分水性颜料分散液体系为热力学不稳定体系，如果分散剂分散效果差的话，颜料粒子容易慢慢聚集，直至沉淀，导致墨水易堵喷头，这是颜料型墨水的最大缺点。

3、随着喷墨印刷继续向更高速度的印刷前进，喷墨墨水需要具有高度的储存稳定性且在不堵塞印刷喷嘴的情况下满足可靠的可喷射性的要求。同时还需要保证较高的印刷品质，避免出现墨水渗出和羽化以及污迹等问题。

技术实现思路

1、为了进一步解决喷墨印刷中颜料的稳定性差，易堵头的问题，本申请提供一种高稳定性喷墨打印墨水及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种高稳定性喷墨打印墨水，采用如下的技术方案：

3、一种高稳定性喷墨打印墨水，按质量配比包括分散颜料纳米液（100-120）g、1，2-丙二醇（40-60）g、木质素磺酸钠（1-1.5）g、消泡剂at-610n（0.1-0.2）g；所述分散颜料纳米液由以下步骤制备：s1，将分散剂溶解到去离子水中，加入颜料和氧化锆珠，混合均匀后转移到珠研磨机中，在3000-4500r/min条件下研磨分散，当分散体平均粒径为100-110nm时，停止研磨得到颜料纳米分散体；s2，将去离子水加入颜料纳米分散体进行稀释，然后加入分散剂，以4000-5000rpm的速度搅拌，同时通入氮气，升温至70-80℃，然后加入引发剂继续搅拌5-10min，再在40-60min内缓慢加入混合均匀的聚合单体，继续反应6-8h，然后降至室温，得分散颜料纳米液；所述聚合单体包括酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯。

4、通过采用上述技术方案，采用分散剂对颜料进行珠研磨机研磨分散，并以酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯为聚合单体，以偶氮二异丁酸二甲酯为引发剂，通过乳液聚合法制备了壳-核结构的分散颜料纳米液，使颜料被包裹，减少溶解和析晶现象的发生，并通过与1，2-丙二醇、木质素磺酸钠混合进一步增加其分散稳定性，制备出了热稳定和常温储存稳定的高稳定性喷墨打印墨水，解决喷墨印刷中颜料的稳定性差，易堵头的问题。

5、优选的，所述s1中分散剂为dm-2408，s2中分散剂为byk-161。

6、通过采用上述技术方案，通过在两次步骤采用两种不同的分散剂，分散剂dm-2408有助于研磨中颜料分散，减小粘度，而分散剂byk-161则有助于减少添加聚合单体后，颜料稳态改变而发生团聚现象。

7、优选的，所述引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，添加量为聚合单体总质量的1.2-1.8%。

8、通过采用上述技术方案，在该比例的引发剂作用下，聚合单体聚合充分，效果好。

9、优选的，所述s1中分散剂、去离子水、颜料、氧化锆珠的质量体积比为：（30-50）g:（150-200）ml:（20-30）g:（120-150）g。

10、通过采用上述技术方案，颜料在该比例下能够得到充分研磨。

11、优选的，所述s2中颜料纳米分散体、去离子水、分散剂、聚合单体的质量体积比为：（100-120）ml:（400-600）ml:（15-25）g:（30-50）g。

12、通过采用上述技术方案，该比例下制备的分散颜料纳米液中的颜料粒子壳核比最优，粒径分布小且均一。

13、优选的，所述酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯的摩尔比为：（7-9）:（10-12）:（1-3）:（2-4）。

14、通过采用上述技术方案，聚合单体各组分配比最优，在该比例下制备的分散颜料纳米液中的颜料粒子，包裹完全，粒径之间无黏结现象。

15、优选的，所述颜料包括pb15:3、py155、pr122、炭黑中的一种或多种。

16、通过采用上述技术方案，采用上述颜料制备的高稳定性喷墨打印墨水具有更为优异的染色性能。

17、第二方面，本申请提供一种高稳定性喷墨打印墨水的制备方法，包括以下步骤：将1,2-丙二醇、分散颜料纳米液、木质素磺酸钠、消泡剂混合搅拌均匀，用滤膜过滤，得到高稳定性喷墨打印墨水，所述滤膜的绝对孔径为1μm。

18、通过采用上述技术方案，通过与1，2-丙二醇、木质素磺酸钠混合能够进一步增加分散颜料纳米液的分散稳定性。

19、第三方面，本申请提供一种高稳定性喷墨打印墨水的使用方法：将高稳定性喷墨打印墨水装入喷墨打印机的墨盒中，对待喷涂基材进行印刷，自然固化干燥后，得到喷墨印刷成品。

20、通过采用上述技术方案，颜料的发色效果好。

21、综上所述，本申请具有以下有益效果：

22、1、本申请采用分散剂对颜料进行珠研磨机研磨分散，并以酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯为聚合单体，以偶氮二异丁酸二甲酯为引发剂，通过乳液聚合法制备了壳-核结构的分散颜料纳米液，使颜料被包裹，减少颜料聚集现象的发生，并通过与1，2-丙二醇、木质素磺酸钠混合进一步增加其分散稳定性，制备出了热稳定和常温储存稳定的高稳定性喷墨打印墨水，解决喷墨印刷中颜料的稳定性差，易堵头的问题。

23、2、本申请中优选通过在两次步骤采用两种不同的分散剂，分散剂dm-2408有助于研磨中颜料分散，减小粘度，而分散剂byk-161则有助于减少添加聚合单体后，颜料稳态改变而发生团聚现象；此外，本申请通过在聚合单体中添加酞酸二丁酯引入不饱和键，可以进一步增加分散颜料纳米液的分散性。

24、3、采用本申请的制备方法制得的高稳定性喷墨打印墨水具有稳定性高，印刷性能优异的特点，可用于原纸、铜版纸、瓦楞纸等纸张打以及相纸，白画布、油画布、背胶pp等材质打印喷墨打印。

技术特征：

1.一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，按质量配比包括分散颜料纳米液（100-120）g、1，2-丙二醇（40-60）g、木质素磺酸钠（1-1.5）g、消泡剂at-610n（0.1-0.2）g；所述分散颜料纳米液由以下步骤制备：s1，将分散剂溶解到去离子水中，加入颜料和氧化锆珠，混合均匀后转移到珠研磨机中，在3000-4500r/min条件下研磨分散，当分散体平均粒径为100-110nm时，停止研磨得到颜料纳米分散体；s2，将去离子水加入颜料纳米分散体进行稀释，然后加入分散剂，以4000-5000rpm的速度搅拌，同时通入氮气，升温至70-80℃，然后加入引发剂继续搅拌5-10min，再在40-60min内缓慢加入混合均匀的聚合单体，继续反应6-8h，然后降至室温，得分散颜料纳米液；所述聚合单体包括酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯。

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，所述s1中分散剂为dm-2408，s2中分散剂为byk-161。

3.根据权利要求2所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，添加量为聚合单体总质量的1.2-1.8%。

4.根据权利要求3所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，所述s1中分散剂、去离子水、颜料、氧化锆珠的质量体积比为：（30-50）g:（150-200）ml:（20-30）g:（120-150）g。

5.根据权利要求4所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，所述s2中颜料纳米分散体、去离子水、分散剂、聚合单体的质量体积比为：（100-120）ml:（400-600）ml:（15-25）g:（30-50）g。

6.根据权利要求5所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，所述酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯的摩尔比为：（7-9）:（10-12）:（1-3）:（2-4）。

7.根据权利要求6所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，其特征在于，所述颜料包括pb15:3、py155、pr122、炭黑中的一种或多种。

8.一种高稳定性喷墨打印墨水的制备方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，包括以下步骤：将1,2-丙二醇、分散颜料纳米液、木质素磺酸钠、消泡剂混合搅拌均匀，用滤膜过滤，得到高稳定性喷墨打印墨水。

9.根据权利要求8所述的一种高稳定性喷墨打印墨水的制备方法，其特征在于，所述滤膜的绝对孔径为1μm。

10.一种高稳定性喷墨打印墨水的使用方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一所述的一种高稳定性喷墨打印墨水，将高稳定性喷墨打印墨水装入喷墨打印机的墨盒中，对待喷涂基材进行印刷，自然固化干燥后，得到喷墨印刷成品。

技术总结
本申请涉及墨水技术领域，具体公开了一种高稳定性喷墨打印墨水及其制备方法。一种高稳定性喷墨打印墨水，包括分散颜料纳米液、1，2‑丙二醇、木质素磺酸钠、消泡剂；所述分散颜料纳米液由以下步骤制备：S1，将分散剂DM‑2408溶解到去离子水中，加入颜料和氧化锆珠，然后转移到珠研磨机中研磨至平均粒径为100‑110nm；S2，将去离子水加入颜料纳米分散体，然后加入分散剂BYK‑161，升温后加入引发剂，再加入混合均匀的聚合单体，反应6‑8h，得分散颜料纳米液；所述聚合单体包括酞酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯。本申请制得的高稳定性喷墨打印墨水具有稳定性高，印刷性能优异的特点。

技术研发人员：李强,王学春,黄星周
受保护的技术使用者：山东力美喷墨科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10