一种石墨烯的热发泡墨水及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯的热发泡墨水及其制备方法和用途，所述热发泡墨水包括如下质量百分含量的各组分：苯乙烯‑丙烯酸酯类树脂：2‑15％；碳材料：2‑15％；聚硅氧烷类助剂：0.01‑1.0％；溶剂：70‑95.98％。所述热发泡墨水是基于溶剂性体系(例如以乙醇为主要溶剂)。所述热发泡墨水与基材之间具有较强的附着力，特别是与铜版纸之间具有优异的附着力；所述热发泡墨水还具有较好的存储稳定性；另外，打印后的字迹清晰且附着力佳，耐擦拭；同时具有导电性能和热发泡墨水应满足的综合打印性能。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯的热发泡墨水及其制备方法和用途
本专利技术属于打印墨水
，具体涉及一种具有优异粘附力和导电性能的热发泡墨水及其制备方法和用途。
技术介绍
热发泡喷印技术是由美国惠普公司专利技术的打印技术，主要工作原理是墨水在喷头内部瞬间被加热，加热后产生气泡，依靠气泡的压力将墨水喷出，配合被喷印物体的运动成像。而用于该打印工艺的墨水统称为热发泡墨水，要求具有打印的流畅性，间歇打印性能，不堵头及打印后的耐擦拭性和持久性等。一般分为溶剂性和水性两种。溶剂性热发泡墨水一般是以乙醇，酮类作为主要溶剂，水性热发泡墨水以水为主要溶剂。目前，由于水这种溶剂的无毒无害的特点，研究者对其展开了广泛的研究，但是现有的水性热发泡墨水普遍存在与基材表面接触不牢靠、与基材之间的附着力较低，使得打印后的制品易脱落等问题，且无法制备得到兼具导电性能和粘附力性能的墨水。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术提供了一种热发泡墨水及其制备方法和用途，所述热发泡墨水具有优异的粘附力和导电性能，特别适用于铜版纸表面的喷印，同时所述热发泡墨水还具有优异的打印性能，例如流畅性，不堵头，耐擦性好，耐刮性好，高光和耐水性等。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种热发泡墨水，所述墨水包括如下质量分数的组分：苯乙烯-丙烯酸酯类树脂：2-15％；碳材料：2-15％；聚硅氧烷类助剂：0.01-1.0％；溶剂：70-95.98％。根据本专利技术，所述墨水包括如下质量分数的组分：苯乙烯-丙烯酸酯类树脂：4-10％；碳材料：4-10％；聚硅氧烷类助剂：0.01-0.5％；溶剂：80-92％。根据本专利技术，所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂的质量分数为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％；所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂具有较好的成膜性，且与基材(特别是铜版纸等)之间的粘附力较强，可以实现高粘附力的热发泡墨水的制备。根据本专利技术，所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂具有式(I)所示结构：式(I)中，x为1-300的整数，y为0-300的整数，z为0-300的整数，且y+z大于等于1；M相同或不同，彼此独立地选自H或甲基；R为C1-20的烷基。优选地，y为1-300的整数。z为1-300的整数。优选地，R为C4-20的直链或支链烷基，优选为C8-20的直链或支链烷基，例如为C10-20的直链或支链烷基。根据本专利技术，所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂的数均分子量为1000-30000，例如为1500-20000，例如为1800-15000；所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂的玻璃化温度Tg为50-80摄氏度。根据本专利技术，所述墨水中，苯乙烯-丙烯酸酯类树脂可以为固体形式加入，也可以以其铵盐或钠盐的水溶液的形式加入。若采用固体形式的苯乙烯-丙烯酸酯类树脂，则可将该固体形式的苯乙烯-丙烯酸酯类树脂用NaOH水溶液中和并溶在溶剂中形成溶液，然后再加入。根据本专利技术，所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂例如可以是Afuron5022，其含有的侧链基团(式(I)中的R基团)含有20个碳原子，数均分子量约14000。还可以是日本昭和公司生产的CSE系列，例如CSE-1000、CSE-2000、CSE-3000等。也可以是BASF公司生产的JoncrylHPD系列，例如JoncrylHPD296、JoncrylHPD396、JoncrylHPD496等。根据本专利技术，所述碳材料包括石墨烯、超导碳墨和碳纳米管中的至少一种，所述石墨烯、超导碳墨和碳纳米管均为本领域已知的用于制备墨水的石墨烯、超导碳墨和碳纳米管；所述碳材料的质量分数为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％。所述碳材料的加入可以使得所述墨水具有较好的导电性，且所述墨水的颜色也可以根据碳材料的加入量调整。根据本专利技术，所述聚硅氧烷类助剂的质量分数为0.01％、0.02％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％；所述聚硅氧烷类助剂起到润湿和保湿作用，可以提高墨水打印的流畅性，不干涩性，及墨水对基材的润湿性能。根据本专利技术，所述聚硅氧烷类助剂选自烷基或聚醚改性硅氧烷。示例性地，所述聚硅氧烷类助剂选自德国BYK公司生产的如BYK307，BYK323，BYK333等；美国迈图公司生产的如SilwetL-7001，L-7600，L-7622等；日本DIC公司生产的如MegafacR-47等。根据本专利技术，所述溶剂的质量分数为70％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％或95.98％；所述溶剂的引入，可以很好将其他组分分散均匀，制备得到综合性能较好的墨水，同时提高了墨水与基材表面的粘附力。根据本专利技术，所述溶剂选自乙醇，水，丙酮，丁酮，环己酮，乙酸丁酯，丙二醇甲醚，丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种；优选地，所述溶剂选自乙醇，丙酮，丁酮，环己酮，乙酸丁酯，丙二醇甲醚中的一种或多种；还优选地，所述溶剂选自乙醇，水，丙酮，环己酮，丙二醇甲醚醋酸酯的混合体系。示例性地，所述溶剂中，所述环己酮的质量百分含量为10wt％，PMA的质量百分含量为2wt％，丙酮的质量百分含量为5wt％，水的质量百分含量为3wt％，余量为乙醇，此时限定的墨水的组分含量为百分之百。根据本专利技术，所述墨水还包括聚酯类助剂：0.01-1.0％。根据本专利技术，所述聚酯类助剂的质量分数为0.01％、0.02％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％。根据本专利技术，所述聚酯类助剂选自聚酯类附着力促进剂，优选地，所述聚酯类附着力促进剂由包括下述组分的组合物制备得到：二聚松香、多元脂肪醇、羟基脂肪酸和酸酐。所述聚酯类助剂的引入在于进一步加强墨水与基材(特别是铜版纸等)之间的粘附力。根据本专利技术，所述组合物包括如下质量百分数的各组分：二聚松香：2-10％；多元脂肪醇：20-50％；羟基脂肪酸：20-50％；酸酐：3-30％。根据本专利技术，所述多元脂肪醇可以是英国禾大公司生产的Priplast3174。根据本专利技术，所述羟基脂肪酸选自12-羟基硬脂酸或蓖麻油脂肪酸的一种或两者的混合物。根据本专利技术，所述酸酐选自芳香族多元酸酐，例如选自偏苯三酸酐等。根据本专利技术，所述促进剂是由所述组合物经过聚合反应制备得到。根据本专利技术，所述促进剂的数均分子量为1000至10000，最优为2000-5000。根据本专利技术，所述促进剂是通过如下方法制备得到的：将二聚松香、多元脂肪醇和羟基脂肪酸混合，进行酯化反应；待酯化反应结束后，加入酸酐进行酸化处理，即制备得到所述聚酯类附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热发泡墨水，其中，所述墨水包括如下质量分数的组分：/n苯乙烯-丙烯酸酯类树脂：2-15％；/n碳材料：2-15％；/n聚硅氧烷类助剂：0.01-1.0％；/n溶剂：70-95.98％。/n

【技术特征摘要】
1.一种热发泡墨水，其中，所述墨水包括如下质量分数的组分：
苯乙烯-丙烯酸酯类树脂：2-15％；
碳材料：2-15％；
聚硅氧烷类助剂：0.01-1.0％；
溶剂：70-95.98％。


2.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述墨水包括如下质量分数的组分：
苯乙烯-丙烯酸酯类树脂：4-10％；
碳材料：4-10％；
聚硅氧烷类助剂：0.01-0.5％；
溶剂：80-92％。


3.根据权利要求1或2所述的墨水，其中，所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂具有式(I)所示结构：



式(I)中，x为1-300的整数，y为0-300的整数，z为0-300的整数，且y+z大于等于1；M相同或不同，彼此独立地选自H或甲基；R为C1-20的烷基。
优选地，y为1-300的整数。
优选地，z为1-300的整数。
优选地，R为C4-20的直链或支链烷基，优选为C8-20的直链或支链烷基，例如为C10-20的直链或支链烷基。
优选地，所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂的数均分子量为1000-30000，例如为1500-20000，例如为1800-15000；所述苯乙烯-丙烯酸酯类树脂的玻璃化温度Tg为50-80摄氏度。


4.根据权利要求1-3任一项所述的墨水，其中，所述聚硅氧烷类助剂选自烷基或聚醚改性硅氧烷。示例性地，所述聚硅氧烷类助剂选自德国BYK公司生产的如BYK307，BYK323，BYK333等；美国迈图公司生产的如SilwetL-7001，L-7600，L-7622等；日本DIC公司生产的如MegafacR-47等。


5.根据权利要求1-4任一项所述的墨水，其中，所述溶剂选自乙醇，水，丙酮，丁酮，环己酮，乙酸丁酯，丙二醇甲醚，丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或多种；优选地，所述溶剂选自乙醇，丙酮，丁酮，环己酮，乙酸丁酯，丙二醇甲醚中的一种或多种；还优选地，所述溶剂选自乙醇，水，丙酮，环己酮，丙二醇甲醚醋酸酯的混合体系。


6.根据权利要求1-5任一项所述的墨水，其中，所述碳材料包括石墨烯、超导碳墨和碳纳米管中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海燕，
申请(专利权)人：九度上海化学有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31