制造近红外光转可见光上转换喷墨油墨的组合物和方法技术

本发明专利技术公开了一种上转换颜料分散体，其包含上转换颜料，例如掺杂有铒、镱或铥中的至少一种的β‑NaYF4晶体。该上转换颜料分散体是水性的，因此包括水。添加一种分散剂来提高该分散体的上转换颜料的稳定性。

Composition and method of making ink jet ink for near infrared light conversion to visible light

The invention discloses a conversion pigment dispersion comprising upconversion pigments, such as doped with erbium and ytterbium and thulium in at least one of the beta NaYF4 crystal. The upconversion pigment dispersions are waterborne and therefore include water. A dispersant is added to improve the stability of the upconversion pigments of the dispersion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造近红外光转可见光上转换喷墨油墨的组合物和方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年5月18日提交的名称为“近红外光转可见光上转换喷墨油墨加工方法”的美国临时专利申请序列号62/163,237的权利和优先权，在此将其引入作为完全参考。专利技术背景
本专利技术涉及用于制造将红外光上转换为可见光并且可使用喷墨打印机进行打印的油墨的组合物和方法。相关技术的说明。在紫外光照射时发荧光的油墨和调色剂是公知的并且已使用多年。这些紫外光油墨是下转换的，因为它们发射波长大于紫外光波长的光。也即，发射光的频率低于紫外光的频率。例如，当被波长约200nm(1,500THz，其处于紫外光谱内)的光照射时，紫外光油墨可以在约500纳米(nm，相当于600太赫(THz)的频率，其处于可见光谱内)的波长下发荧光。下转换/紫外光油墨用于文件安全。例如，可以使用紫外光油墨将安全图像打印到文件例如支票上。因为紫外光油墨在被可见光照射时是无色的，所以伪造者不能观察到该图像，因此制造出没有紫外光油墨安全图像的伪造文件。因为紫外光油墨已经用于文件安全很多年，所以伪造者现在已了解到它们的存在，且会使用紫外光来照射文件以确定紫外光安全图像是否是该文件的一部分。一旦伪造者知晓了紫外光安全图像，紫外光图像的复制是想对容易的。紫外光油墨容易获得。供喷墨打印机使用的紫外光油墨也可获得。使用紫外光油墨在家用打印机上进行打印现在是比较简单的工作。为了提供安全特征，包括发荧光，本专利技术人们已经实验了上转换油墨和调色剂。与下转换油墨相反，上转换油墨将红外光谱中的光转换为可见光谱中的光。例如，当被波长约900nm(331THz，其处于红外光谱内)的光照射时，这些上转换油墨可以在约500nm(600THz，其处于可见光谱内)的波长下发荧光。上转换红外光响应性油墨提供了优于紫外光油墨的优点。红外光响应性安全特征未被广泛使用。目前为了照射大部分的上转换图像所需的大型红外光源使其应用不受欢迎。制造水性基上转换油墨的尝试已得到不能用于喷墨打印机的油墨。例如，Kellar等人(美国专利公开号2014/0261031)通过合成和掺杂上转换纳米晶体来形成油墨。Kellar等人然后将上转换纳米晶体分散进入溶剂体系中。但是，他们不能将上转换纳米晶体粒子分散进入水基体系中。保持上转换纳米粒子悬浮或分散在水基体系中仍是一项挑战。此外，由于合成上转换纳米晶体的原料和工艺成本，Kellar等人的油墨价格高。因此，需要一种可用于喷墨打印机中的相对廉价和稳定的水性基上转换油墨。
技术实现思路
本专利技术的水性上转换颜料分散体可以用于形成喷墨油墨。该分散体的上转换特性使得喷墨油墨将红外光上转换为可见光。该水性上转换颜料分散体包括上转换颜料，例如掺杂有铒、镱或铥中的至少一种的β-NaYF4晶体。该分散体还包含分散剂和水。该上转换颜料是水不溶性粉末，需要被分散在水性体系中以便用于喷墨打印。但是，使用的所选择的分散剂提高了上转换颜料粒子在水基体系中的稳定性。形成分散体之后，优选向分散体中混合额外的成分以形成油墨。例如，可以将润湿剂、表面活性剂和其它添加剂与水性颜料分散体混合。优选通过首先制备上转换颜料分散体来制备喷墨油墨。为了制备分散体，预混合上转换颜料、分散剂和水。然后使用湿介质磨机碾磨该混合物，直到记录到所需的粒度，以形成稳定的水基颜料分散体。碾磨过程中可以周期性测量粒度，直到达到所需粒度。然后向分散体中混合润湿剂、表面活性剂和其它添加剂，形成上转换喷墨油墨。附图说明参考以下说明书结合附图，本专利技术的确切特性及其目的和优点将变得立即显而易见，其中贯穿附图，相同的参考数字表示相同的部分，和其中：图1为说明制备上转换颜料分散体的优选方法的框图。图2为说明制备上转换油墨的优选方法的框图。优选实施方案的详细说明本专利技术人发现了如何制备可用于喷墨打印机中的相对廉价和稳定的水性基上转换油墨或红外光响应性油墨。该上转换油墨基于上转换颜料分散体，所述上转换颜料分散体包括上转换颜料粉末和分散剂。上转换颜料分散体中使用的特定配制物允许上转换颜料粒子在水性溶液中保持稳定。上转换颜料分散体可以包括上转换颜料，分散剂，水，消泡剂和/或溶剂。将上转换颜料分散体的各成分碾磨来减小粒度。碾磨过程中，分散剂附着在颜料粒子到表面。本专利技术人已经发现这种分散剂对颜料粒子的附着作用提高了在水中悬浮的颜料粒子的稳定性，由此使得它们可能用于水性喷墨油墨。使用的特殊分散剂和使用的颜料粒子的比率提高了颜料粒子的稳定性。上转换颜料粒子提供光能的上转换。上转换颜料粒子将红外光上转换为可见光。当被红外光照射时，粒子发荧光。用于上转换颜料粒子的优选材料包括β-NaYF4晶体，其可以掺杂有铒(Er)、镱(Yb)或铥(Tm)的一种或多种。示例性的上转换颜料粒子包括对应于绿色的Er基晶体和Yb基晶体的混合物，对应于蓝色的Tm基晶体和Yb基晶体的混合物，和对应于红色的Tm基晶体和Er基晶体的混合物。例如，上转换颜料粒子可以包括以下的一种或多种：得自H.W.SandsofJupiter，FL的ADA-3251，ADA-3252或ADA-3253；得自LuminochemofBudapest，Hungary的LUUPC1，LUUPC2或LUUPC3；或购自中国潍坊精细化工有限公司的980上转换磷光体。上转换颜料粒子优选以5重量％至50重量％，或20重量％至40重量％，或约30重量％存在于分散体中。(当在本文中使用术语“约”时，其表示对应值+/-5％的对应值。)分散剂对上转换颜料粒子外表面的附着是使上转换颜料粒子在水性溶液中稳定化的重要特征。特殊分散剂的使用以及颜料粒子对分散剂的比率令人惊讶地提高了颜料粒子的稳定性。优选的分散剂包括丙烯酸系聚合物，磺化萘甲醛缩合物的碱金属盐，木质素或木质素衍生物例如木质素磺酸盐，碱金属亚硫酸盐与甲醛的反应产物，或其它具有颜料亲合基团的嵌段共聚物的一种或多种。示例性的丙烯酸系聚合物包括聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，或其混合物。作为特殊实例，分散剂可以包括以下的一种或多种：得自BASFCorp.ofWyandotte，MI的JoncrylTMHPD296，或得自BYKChemieofWesel，Germany的DisperBYKTM190。例如，按重量计算，上转换颜料分散体中上转换颜料粒子对分散剂的比率为1∶1至10∶1，或1∶1至5∶1，或2∶1至4∶1，或约3∶1。也可以使用消泡剂。使用时，消泡剂有助于控制碾磨过程中粒子的形成。优选消泡剂包括一种或多种硅氧烷基消泡剂。作为特殊实例，消泡剂可以包括得自AirProductsandChemicals，Inc.ofAllentown，PA的SurfynolTM。例如，消泡剂可以以0重量％至5重量％，或0重量％至1重量％存在于上转换颜料分散体中。溶剂或润湿剂是可用于形成上转换颜料分散体以及上转换油墨的任选成分。润湿剂可以是有机的，或可以不是有机的。润湿剂减少上转换颜料分散体的水分损失。其用来调节上转换颜料分散体的粘度。适用于润湿剂的示例性材料包括甘油，1，3-丙二醇或三甘醇的一种或多种。例如，润湿剂可以以0重量％至30重量％，或5重量％至25重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上转换颜料分散体，其包含：包括β‑NaYF4晶体的上转换颜料，所述晶体掺杂有铒、镱或铥中的至少一种；分散剂；和水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.18 US 62/163,237;2015.12.22 US 14/978,5301.一种上转换颜料分散体，其包含：包括β-NaYF4晶体的上转换颜料，所述晶体掺杂有铒、镱或铥中的至少一种；分散剂；和水。2.权利要求1的上转换颜料分散体，其中上转换颜料对分散剂的比率为1∶1至10∶1。3.权利要求1的上转换颜料分散体，其中分散剂为丙烯酸系聚合物分散剂，并包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物或苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物中的至少一种。4.权利要求1的上转换颜料分散体，其中上转换颜料以5重量％至50重量％存在。5.权利要求1的上转换颜料分散体，其进一步包含以0重量％至5重量％存在的消泡剂。6.一种上转换油墨，其包含：包括β-NaYF4晶体的上转换颜料，所述晶体掺杂有铒、镱或铥中的至少一种；分散剂；和润湿剂；和水。7.权利要求6的上转换油墨，其中在添加润湿剂之前混合上转换颜料和分散剂以形成上转换颜料分散体。8.权利要求6的上转换油墨，其中润湿剂以5重量％至30重量％存在。9.权利要求6的上转换油墨，其中上转换颜料对分散剂的比率为1∶1至10∶1。10.权利要求6的上转换油墨，其中分散剂为丙烯酸系聚合物分散剂，并包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡小荣，迈克尔·R·赖利，
申请(专利权)人：特洛伊集团公司，
类型：发明
国别省市：美国,US