喷墨打印机用颜料黑色墨水，是先用１０～３０％炭黑、０．１～１．２５％两性聚合物、０．１～１．５％流平剂、１０～３０％润湿剂、０．０５～０．５％消泡剂和去离子水经润湿、砂磨、分散制成炭黑分散液，而后用２０～３３％炭黑分散液、０．０５～２％表面活性剂、５～５０％保湿剂、０．１～２％ｐＨ调节剂、０．５～２％催干剂、０．１～０．５％防腐剂、０．１～０．５％防霉剂、０．０１～０．５％螯合剂、０．１～２％树脂和去离子水配制而成。该墨水可以实施连续打印，字迹清晰不断线、无毛刺，耐磨不掉色；在喷墨打印机中存放一周后使用仍有如上述效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是喷墨打印机用颜料黑色墨水领域。
技术介绍
随着电脑技术和数码科技的不断发展，喷墨打印机作为一种极有用的输出设备已越来越多的被广大用户所接受，普及率也日渐提高，使得家庭及办公事务更趋于便捷、高效、规范。目前喷墨市场上的主流仍然是染料型墨水，它具有色彩艳丽、还原率高等特点，但是其较差的防水及耐光能力使得它的应用受到一定限制；而颜料型墨水却具有优异的防水耐光性能，因为颜料本身防水，所以打印或喷绘出来的产品也就防水了。在这一点上，黑色墨水表现得更为突出。在喷墨打印机墨水中，黑色墨水的市场份额是最大的。用颜料墨水打印出来的文件即使在其印刷面沾上水，墨水也几乎不会洇染纸张；其耐光性强，不易褪色，可以用来打印长久保存的档案文件；而且墨水干燥快，不渗入纸内可以实现双面打印，降低打印成本。炭黑是最重要的黑色颜料，喷墨的着色剂基本上都是使用炭黑，以炭黑作为着色剂，就存在这样一个问题，由于它的表面是亲油性的，在水中的分散性差，会发生堵塞喷头的事情，在保存中会生成凝聚物、异质，以至于不能使用等现象，因此必须通过添加分散剂或其他方法得到分散稳定的炭黑溶液。最常见的分散方法就是在分散设备的作用下通过传统的表面活性剂对炭黑进行分散，虽然该方法简单易行，但是由于分散剂分子结构存在着以下局限性(1)亲水基团在极性较低或非极性的颗粒表面结合不牢靠，易解吸而导致分散后粒子的重新絮凝；(2)亲油基团不具备足够的碳链长度(一般不超过18个碳原子)，因此不能在分散体系中产生足够多的空间位阻效应起到稳定作用，所得到的分散液如果用于喷墨墨水，长时间就会出现分层、凝聚现象，上机后就会堵塞喷头。还有一种比较常见的分散方法是通过在炭黑表面包覆一种树脂来实现对炭黑稳定分散的，比较典型的是US 6232369中所述的。这是一种含有水性介质、水不溶的着色剂、聚合物分散剂、水溶胶聚合物的一种喷墨打印机墨水，水溶胶作为聚合物添加剂来使用，主要是丙烯酸类的，其含量为0.1到20％，墨水中炭黑的固含量为2.75％。用树脂分散存在这样的缺点由于树脂分散剂与炭黑表面结合以期待发挥其效果，因此添加的树脂的量就必须超过与炭黑表面结合的量，否则就不能得到好的分散效果。为此，分散液中就必然会残留多余的树脂分散剂，而墨水在喷头处由于挥发作用，使得这些树脂凝固从而堵塞喷头。此外，添加树脂分散剂后，墨水的粘度增大，不能得到稳定的墨水喷射。1996年10月，US 5749952号及US 5830265分别发表了一种全新的喷墨墨水色料，称为巨分子发色团。目前这种色料在Cabot和Orient等公司有提供。这种色料的特别之处就是利用化学修饰或是粒子交换方式，将一般的颜料制成阴离子发色团与阳离子发色团，以增进颜料的水溶性。以炭黑的化学修饰为例，所谓阴离子发色团就是在一般炭黑表面导入羧酸根或磺酸根，反应形成表面带有阴离子官能团的炭黑。而阳离子发色团则是在炭黑表面导入铵官能团或者膦官能团进行反应，而形成表明带有阳离子的炭黑。由这种技术做出的分散液被称为自分散体系，炭黑的相关专利有US5554739，US5571311，US5609671等。由自分散炭黑做出的喷墨打印机墨水色密度高，墨水分散稳定，堵塞喷头的几率较低很小，但是它也有不可回避的缺点，那就是防水性能和耐摩擦性能比用常规方法做出来的墨水要差，既便是加入树脂也没有太大的提高。日本公开特许公报96年第3498号公开了这样一种尝试将次氯酸钠溶液与炭黑反应，对市售的炭黑进一步进行氧化处理，利用炭黑氧化的方法来提高炭黑表面的羟基含量并以此来提高炭黑的亲水性。然而，这种方法中由于分散液中含有很多作为氧化剂而使用的钠粒子和氯离子，将该分散液作为墨水使用时，需要先滤去反应物，然后通过反渗透膜和超滤等方式进行纯化。此外，由于在100℃的高温下进行长达12h的氧化处理，所以会有可溶于水的腐蚀酸生成，这对于喷头是很不利的。
技术实现思路
为了克服上述技术中的缺陷，本专利技术提供了一种使用两亲性聚合物对炭黑进行分散的工艺以及黑色颜料喷墨打印机墨水的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一是采用砂磨工艺，使用商业上可获得的两亲性聚合物Solsperse20000以及荷兰埃夫卡公司的EFKA-3570、EFKA-3580流平剂对市售炭黑进行分散，得到分散性能优良的炭黑分散液；二是制备了稳定喷射的打印机墨水。所述的两亲性聚合物是指二十世纪八十年代发展起来的一类特殊的聚合物型颜料分散剂，其分子结构可根据不同颜料表面的性质和分散介质的极性进行特殊设计。其分子结构有两部分组成，一部分为锚固基团，它能以单点化学键结合或多点氢键结合的形式牢固地吸附于颜料表面，防止脱落。常见的基团有-R2、-NR3+、-COOH、-COO-、-SO3H、-SO32-、-P042-、多元胺、多元醇及聚醚等；另一部分为溶剂化链，它是具有一定分子量的聚合物长链，与分散介质有良好的相容性，常见的基团有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等。两亲性聚合物可以在颜料表面形成十几纳米的保护层，通过空间位阻的作用有效地阻止粒子之间的团聚，提高颜料的分散性能。目前，两亲性聚合物在市场上已经有成熟的产品供应，如上海三正CH系列超分散剂、汉高760、ICI公司的Solsperse 20000。ICI公司的SOLSPERSE系列产品在市场上有着广泛的影响。SOLSPERSE系列聚合物是12-羟基硬脂酸的聚合物，聚合物度＞4，是一种聚酯型的两亲性聚合物。本专利技术所使用的SOLSPERSE-20000是非常典型的应用于醇水系统的聚合物，加入量为炭黑量的1.00％～7.00％(即为炭黑分散液的0.10～2.10％)，优选为2.00％～5.00％(即为炭黑分散液的0.30～1.25％)。分散剂用量通常以其在颜料粒子表面形成致密单分子吸附层为最佳值，这要取决于被分散的固体颗粒的比表面积(BET)，实际上这一数值是通过试验以分散体系粘度随两亲性聚合物用量曲线的最低点来确定的，分散剂过多会提高成本，影响产品质量；过少则到不到作用效果。流平剂可以选择荷兰埃夫卡公司的改性有机硅氧烷流平剂EFKA-3570、EFKA-3580，前者为氟碳改性硅氧烷，后者为有机改性硅氧烷，流平剂用量为0.10～1.50％，优选为0.40～1.00％。润湿剂的主要作用是加快炭黑的润湿，赶走炭黑表面的气泡。润湿剂可以是二甘醇、三甘醇、N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、甘油等，优选为二甘醇或甘油，其用量为10.00％～30.00％，优选为15.00％～25.00％。消泡剂采用聚醚改性有机硅类化合物，主要是可以抑制和消除在砂磨过程中产生的气泡，可以为德国汉高公司的SN313、NXZ、NDW以及毕克公司的BYK024等，优选为SN313、BYK024，用量为0.05％～0.50％，优选为0.10％～0.20％。炭黑选用的是市售的上海特焦高色素炭黑，砂磨添加量为10.00％～30.00％，优选为15.00％～25.00％。在砂磨阶段，本专利技术采用如下的优选配方(均为质量百分含量)炭黑 15.00～25.00两性聚合物 炭黑的2.00～5.00流平剂 0.40～1.00润湿剂 15.00～25.00消泡剂 0.10～0.2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷墨打印机用颜料黑色墨水，含有炭黑、水性介质、聚合物分散剂，其特征在于ｐＨ值７～１０，重量百分组成为： 炭黑分散液 ２０．００～３３．００ 表面活性剂 ０．０５～２．００ 保湿剂 ５．００～５０．００ ｐＨ调节剂 ０．１０～２．００ 催干剂 ０．５０～２．００ 防腐剂 ０．１０～０．５０ 防霉剂 ０．１０～０．５０ 螯合剂 ０．０１～０．５０ 树脂 ０．１０～２．００ 去离子水 余量 其中所述表面活性剂可以是乙氧基化的炔二醇类化合物Ｓｕｒｆｙｎｏｌ系列、Ｄｙｎｏｌ↑［ＴＭ］系列及氟碳表面活性剂Ｎｏｎｙｌ＠系列； 所述保湿剂为丙二醇、１，３－丙二醇、１，４－丁二醇、甘油、二甘醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、三甘醇单丁基醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、α－吡咯烷酮、Ｎ－甲基吡咯烷酮以及两种或两种以上组分的混合物； 所述ｐＨ调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、Ｎ，Ｎ－二甲基乙醇胺、二异丙胺、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、２－氨基－１－丙醇、Ｎ－甲基吗啉、Ｎ－乙基吗啉和氨水； 所述催干剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等； 所述螯合剂为乙二胺四乙酰胺、乙二胺四乙酰胺的钠盐、乙二胺四乙酰胺的二胺盐、乙二胺四乙酰胺的四胺盐或乙醇酸； 所述树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基苯烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸２－羟基酯、甲基丙烯酸２－氯乙酯的聚合物及苯乙烯丙烯酸树脂，平均分子量一般在２０００～２００００；以固态树脂计量； 所述炭黑分散液为由炭黑、两性聚合物、流平剂、润湿剂、消泡剂经研磨分散而得，其重量百分组成为： 炭黑 １０．００～３０．００ 两性聚合物 ０．１０～２．１０ 流平剂 ０．１０～１．５０ 润湿剂 １０．００～３０．００ 消泡剂 ０．０５～０．５０ 去离子水 余量 其中所述两性聚合物为１２－羟基硬脂酸的聚合物，聚合物度＞４，是一种聚酯型的两亲性聚合物； 所述流平剂为氟碳改性硅氧烷ＥＦＫＡ－３５７０、有机改性硅氧烷ＥＦＫＡ－３５８０； 所述润湿剂为二甘醇、Ｎ－甲基吡咯烷酮、２－吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、甘油； 所述消泡剂为聚醚改性有机硅类化合物：ＳＮ３１３、ＮＸＺ、ＮＤＷ、ＢＹＫ０２...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲作祥，
申请(专利权)人：大连思创信息材料有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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