溶剂基喷墨油墨组合物制造技术

本发明专利技术提供了喷墨油墨组合物，其包含油墨溶剂、粘合剂、添加剂、和着色剂，所述着色剂包含超顺磁性表面改性的氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子，其中所述纳米粒子涂覆有二氧化硅基涂层的层或/和官能聚合物层。所述纳米粒子的超顺磁性确保了室温下所述纳米粒子之间无磁吸引力，并在所述喷墨油墨组合物中具有良好的分散稳定性。本发明专利技术公开的喷墨油墨组合物在喷墨印刷过程中不存在喷嘴的絮凝和堵塞，具有优异的印刷稳定性，并显示出与非颜料油墨相当的印刷稳定性。在无孔衬底上采用本发明专利技术所述的喷墨油墨组合物进行印刷具有优异的耐转印性。本发明专利技术公开的喷墨油墨组合物通过控制所述纳米粒子的晶体结构，从而使所述油墨颜色可调节。

Solvent based ink jet ink composition

The invention provides an inkjet ink composition comprising an ink solvent, an adhesive, an additive, and a colorant comprising a superparamagnetic surface modified iron oxide or/or ferric hydroxide nanoparticle, wherein the nanoparticle is coated with a layer of silica-based coating or/and a functional polymer layer. The superparamagnetism of the nanoparticles ensures no magnetic attraction between the nanoparticles at room temperature and good dispersion stability in the ink-jet ink composition. The ink-jet ink composition disclosed in the invention has excellent printing stability without flocculation and blockage of nozzles in the process of ink-jet printing, and shows printing stability equivalent to that of non-pigment ink. The ink-jet ink composition according to the invention has excellent transfer resistance for printing on a porous substrate. The ink-jet ink composition disclosed in the invention makes the ink color adjustable by controlling the crystal structure of the nanoparticles.

【技术实现步骤摘要】
溶剂基喷墨油墨组合物专利
本专利技术涉及喷墨油墨组合物，其包含粘合剂、油墨溶剂、一种或多种任选的添加剂、和着色剂，所述着色剂包含具有超顺磁性或/和顺磁性表面改性的氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子。专利技术背景当通过使用包含炭黑作为着色剂的喷墨油墨组合物通过喷墨印刷机进行印制而产生印记时，印刷机喷嘴经常由于喷墨组合物中炭黑分散不良而造成堵塞，由此导致印刷质量差。已进行各种尝试来制备无凝集的炭黑喷墨油墨组合物。水基碳黑喷墨油墨组合物的一些实例包括在美国专利号5,571,311A、美国专利号4,530,961、美国专利号5,085,698、美国专利号20040123773A1、美国专利号6,328,393B1、欧洲专利号EP1887058A1、和欧洲专利号EP2290021A1中公开的那些。对于溶剂型喷墨油墨体系，美国专利公开号20130030099A1已公开了炭黑油墨组合物，其包含烷烃腈和选自由甲基乙基酮和环己酮组成的组的溶剂，以防止炭黑形成完整无缺结构。结果，可得到良好分散。美国专利号8,586,656B2已公开了特定喷墨油墨组合物，其提供了炭黑的良好分散稳定性。它包括溶剂混合物、颜料、粘合剂树脂、颜料分散剂、和溶剂的组合，其中在所述溶剂中是由(1)至少一种乙二醇醚以及内酯化合物与2-吡咯烷酮中的至少一种，或(2)至少一种乙二醇醚乙酸酯以及环己烷与异佛尔酮中的至少一种形成。然而，使用大量非极性溶剂由于其低介电常数而导致低油墨电导率，从而限制了它们在连续喷墨印刷机中的适用性。由上述专利公开的所有喷墨油墨组合物主要研究了溶剂组合对炭黑在溶剂中的分散的影响，以提高其分散稳定性。尽管其方法成功，但在连续喷墨打印机中，炭黑基油墨经常会遭受差的印刷可靠性，因为导电碳黑在电场存在的情况下，容易在印刷机的高压偏转板上形成不溶性导电膜。随着时间推移，所述不溶性膜的厚度增加，形成致密膜，并最终导致印刷失败。因此，需要特殊的清洗液来清洗所述不溶性薄膜。为了防止在连续喷墨印刷机的印刷头上形成不溶性膜，美国专利申请号2013/0027478已公开了包含有机溶剂、粘合剂和着色剂的油墨组合物，其中所述着色剂选自具有或不具有炭黑的至少两种颜色的颜料以产生黑色喷墨油墨。据称在配方中减少或不含炭黑可显著提高印刷稳定性。然而，由于颜料的每种颜色在特定溶剂体系中可能具有不同的分散稳定性，所以对色彩分离存在备受关注的问题。一些常规的颜料油墨组合物包含黑色氧化铁颜料粒子、粘合剂、溶剂或溶剂混合物，诸如欧洲专利号1840178A1、美国专利号8,303,838B2、加拿大专利号2,770,959A1、美国专利号8,597,420B2中公开的那些。然而，所有此类常规油墨组合物均需要高能量和耗时的研磨过程来将所述氧化铁颜料分散在溶剂中。此外，油墨配方中的氧化铁颜料由于其高密度而经常发生严重沉淀。所有常规油墨组合物从未使用自下而上法来制作表面改性的氧化铁或氢氧化铁纳米粒子作为着色剂。特别是，没有现有技术文献公开含有超顺磁性氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子作为着色剂的油墨组合物以提供优异的印刷稳定性。此外，没有现有技术文献公开在制作油墨组合物中使用磁铁矿纳米粒子作为炭黑的替代物。并且，没有现有技术文献公开通过改变氧化铁或/和氢氧化铁晶体的晶体结构而将油墨颜色调节成，譬如，黄色、红色、棕色和黑色。因此，需要克服上述缺点和问题。而本专利技术克服了与上面提及的现有技术相关的问题。专利技术摘要上述问题可通过本专利技术公开的各个方面和实施方案来解决。在其中一个方面，本专利技术提供了喷墨油墨组合物，其包含：a)着色剂，所述着色剂包含表面改性的纳米粒子，其中所述表面改性的纳米粒子在室温下表现出超顺磁性或/和顺磁性，和其中所述表面改性的纳米粒子涂覆有二氧化硅层的层、官能聚合物层、或其组合；b)油墨溶剂；c)粘合剂或粘合剂树脂；和d)一种或多种任选的添加剂。在一些实施方案，所述表面改性的纳米粒子包含表面改性的氧化铁纳米粒子、表面改性的氢氧化铁纳米粒子、或其组合。在一些实施方案，所述表面改性的纳米粒子包含表面改性的氧化铁纳米粒子。在其他实施方案，所述表面改性的纳米粒子包含超顺磁性表面改性的磁铁矿或磁赤铁矿纳米粒子、或其组合。在一些实施方案，所述表面改性的纳米粒子是由自下而上合成法制成。在一些实施方案，所述表面改性的纳米粒子的平均直径是从约1nm至约150nm，或从约1nm至约90nm。在其他实施方案，所述表面改性的纳米粒子的平均直径小于约90nm，小于约80nm，或小于约50nm。在一些实施方案，所述官能聚合物起到稳定剂或粘合剂或其组合的作用。在一些实施方案，基于所述喷墨油墨组合物的总重量，所述着色剂是以约0.1重量％至约30重量％，或约1重量％至约30重量％的量存在。在一些实施方案，所述油墨溶剂是选自由酮类、醇类、酯类、和其组合组成的组。在一些实施方案，所述油墨溶剂包含甲基乙基酮、乙酸乙酯和乙醇的混合物。在其他实施方案，基于所述喷墨油墨组合物的总重量，所述油墨溶剂是以约50重量％至约85重量％，或约65重量％至约80重量％的量存在。在一些实施方案，基于所述喷墨油墨组合物的总重量，所述粘合剂或粘合剂树脂是以约0.1重量％至约35重量％的量存在。在一些实施方案，所述添加剂选自由增塑剂类、表面活性剂类、光稳定剂类、消泡剂类、抗氧化剂类、UV稳定剂类、杀菌剂类、导电剂类、耐摩擦剂类、和其组合组成的组。在其他实施方案，所述添加剂包含用于增溶所述粘合剂的一种或多种增塑剂。在一些实施方案，所述喷墨油墨组合物在喷墨印刷期间不絮凝。在一些实施方案，在第一无孔衬底上由所述喷墨油墨组合物形成的印记在测试条件后基本上不转印至第二无孔衬底上，所述测试条件为将所述第一无孔衬底和所述第二无孔衬底通过用聚乙烯包装材料包裹捆扎，然后在50℃下在500g的负荷下压制24小时，其中所述印记在所述第一和所述第二衬底之间。在其他实施方案，在测试条件后从所述第一无孔衬底向所述第二无孔衬底转印的所述印记的量，按重量或面积计，小于所述印记的1％，所述测试条件为将所述第一无孔衬底和所述第二无孔衬底通过用聚乙烯包装材料包裹捆扎，然后在50℃下在500g的负荷下压制24小时，其中所述印记在所述第一和所述第二衬底之间。在一些实施方案，所述第一无孔衬底和所述第二无孔衬底各自独立地由聚合物制成，所述聚合物选自由聚烯烃类、交联聚烯烃类、乙烯乙酸乙烯酯共聚物类、聚(苯基醚)、氯化聚合物类、苯乙烯聚合物类、聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、聚碳酸酯类、环氧树脂类、和其组合组成的组。在一些实施方案，所述表面改性的纳米粒子的晶体结构可调节以显示黑色、棕色、黄色或红色。在另一方面，本专利技术提供了制作本专利技术所述表面改性的氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子的方法。在一些实施方案，所述表面改性的氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子是由自下而上合成法制成，其中所述自下而上合成法包括以下步骤：a)在一种或多种官能聚合物或稳定剂存在下，由铁盐溶液形成氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子；b)通过以下步骤使硅烷醇前体与所述氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子的官能团的表面反应：i)水解所述硅烷醇前体以形成硅烷醇；和ii)使所述硅烷醇缩合在氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子的表面上，以形成二氧化硅涂覆的氧化铁或/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.喷墨油墨组合物，其包含：a)着色剂，所述着色剂包含表面改性的纳米粒子，其中所述表面改性的纳米粒子在室温下表现出超顺磁性或/和顺磁性，和其中所述表面改性的纳米粒子涂布有二氧化硅层的层、官能聚合物层、或其组合；b)油墨溶剂；c)粘合剂；和d)添加剂。

【技术特征摘要】
2016.12.02 US 62/4290821.喷墨油墨组合物，其包含：a)着色剂，所述着色剂包含表面改性的纳米粒子，其中所述表面改性的纳米粒子在室温下表现出超顺磁性或/和顺磁性，和其中所述表面改性的纳米粒子涂布有二氧化硅层的层、官能聚合物层、或其组合；b)油墨溶剂；c)粘合剂；和d)添加剂。2.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物，其中所述表面改性的纳米粒子包含表面改性的氧化铁纳米粒子、表面改性的氢氧化铁纳米粒子、或其组合。3.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物，其中所述表面改性的纳米粒子包含表面改性的氧化铁纳米粒子。4.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物，其中所述表面改性的纳米粒子包含超顺磁性表面改性的磁铁矿或磁赤铁矿纳米粒子、或其组合。5.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物，其中所述表面改性的纳米粒子是由自下而上合成法制成，其中所述自下而上合成法包括以下步骤：a)在一种或多种官能聚合物存在下，由铁盐溶液形成氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子；b)通过以下步骤使硅烷醇前体与所述氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子的官能团的表面反应：i)水解所述硅烷醇前体以形成硅烷醇；和ii)使所述硅烷醇缩合在氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子的表面上，以形成二氧化硅涂覆的氧化铁或/和氢氧化铁纳米粒子；和c)使硅烷偶联剂水解并缩合在二氧化硅涂覆的纳米粒子上，以形成硅氧烷聚合物涂层。6.根据权利要求1-5任一项所述的喷墨油墨组合物，其中所述表面改性的纳米粒子的平均直径是从约1nm至约90nm。7.根据权利要求1-5任一项所述的喷墨油墨组合物，其中所述表面改性的纳米粒子的平均直径小于约80nm。8.根据权利要求1-5任一项所述的喷墨油墨组合物，其中所述官能聚合物起到稳定剂或粘合剂或其组合的作用。9.根据权利要求1-5任一项所述的喷墨油墨组合物，其中基于所述喷墨油墨组合物的总重量，所述着色剂是以约0.1重量％至约30重量％的量存在。10.根据权利要求1-5任一项所述的喷墨油墨组合物，其中所述油墨溶剂选自由酮类、醇类、酯类、和其组合组成的组。11.根据权利要求10所述的喷墨油墨组...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蓓，何健民，任俊豪，陈小辛，吴葵生，
申请(专利权)人：内蒙古显鸿科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15