技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方。
背景技術(shù)
隨著電腦應(yīng)用的普及，彩色打印市場日益繁榮。尤其是彩色噴墨打印機，它既能提供高質(zhì)量的文本打印又能打印出高質(zhì)量的圖形。近年來，彩色噴墨打印機以其接近彩色激光打印機的打印質(zhì)量和僅是彩色激光打印機十幾分之一的低廉價格，而越來越受到用戶的青睞，尤其受到家庭用戶的歡迎。
但是其配套的噴墨打印墨水，在性能和價格上，目前仍然不能令人滿意。從價格上看，數(shù)只專用墨盒就相當(dāng)于一臺低端噴墨打印機的價格；從耐光、耐水、耐保存等角度看，目前使用的染料型墨水，即使生產(chǎn)廠配套的價格昂貴的專用墨水，也不能滿足要求。因此，國內(nèi)對噴墨打印墨水的研制，近幾年做了大量的工作。但是，使一種墨水產(chǎn)品在性能上滿足不同的甚至相差很大的要求，并且價格低廉，是難以做到的。對用戶的需求應(yīng)當(dāng)進行適當(dāng)?shù)募毞?，從多個方向來滿足用戶的需求。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中打印用墨水性能指標差、雜質(zhì)較多且制造成本較高的問題，本發(fā)明提供一種通過添加有特殊添加劑能夠改善現(xiàn)有墨水性能的復(fù)合水性噴墨打印用墨水。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，所述配方材料包括以質(zhì)量分數(shù)計的水溶性染料3-5％、有機溶劑15-25％、表面活性劑0.8-1.5％、緩沖劑0.5-1.5％、二亞乙基三胺五乙酸0.2-0.4％和去離子水70-85％。
墨水有很多種分類方法，其中按照溶劑類型可分為水性和有機溶劑型，而本發(fā)明是一種水性噴墨打印墨水，其采用的
染料為水溶性染料，然后添加離子水作為溶劑，適當(dāng)增加一些有機溶劑能夠提高相容度，而所述的有機溶劑是一種親水有機溶劑，能夠溶解在水中。噴墨打印墨水在打印性能上的要求主要有:圖像清晰、色彩逼真、具有良好的耐水、耐光牢度及光密度,干燥速度快、不易沾污、在噴嘴前端不易形成硬殼、長期存放穩(wěn)定性好、不應(yīng)有化學(xué)變化或沉淀生成等。而本發(fā)明中添加的表面活性劑、緩沖劑和二亞乙基三胺五乙酸是用來提高墨水的各項指標的添加劑。
其中，所述的表面活性劑是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)。具有固定的親水親油基團，在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩親性：一端為親水基團，另一端為疏水基團；親水基團常為極性基團，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團；而疏水基團常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑(包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑)、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復(fù)配表面活性劑、其他表面活性劑等。而所述的緩沖劑主要是用來調(diào)節(jié)pH值的溶劑，一般是鹽類，如強酸弱堿或弱酸強堿鹽類，在反應(yīng)或保存中逐漸釋出鹽中的酸或堿以保持穩(wěn)定的酸堿值。
而所述的二亞乙基三胺五乙酸是一種金屬螯合劑，評價墨水性能的另一個重要指標是電導(dǎo)率值。電導(dǎo)率數(shù)值是用來反映其中鹽含量的高低。該參數(shù)受墨水中的鹽和染料的離子性這兩個因素影響,雖然染料的離子性不會像鹽一樣對墨盒造成損害,但墨水中的鹽(如氯化鈉)會損害墨盒甚至使墨盒失效。為此有時需在墨水配制過程中加金屬螯合劑。
進一步地，所述表面活性劑為三烷基磷酸酯。所述的三烷基磷酸酯是一種表面活性劑，主要是由三氯氧磷和過量的醇在低溫下進行合成反應(yīng)，通過真空排出反應(yīng)中生成的氯化氫，然后回收過量的醇，然后用堿中和，最后減壓蒸餾得到成品。而本發(fā)明中的三烷基磷酸酯是直接在市場上采購成熟產(chǎn)品，其具體的制備方法均為現(xiàn)有技術(shù)，故在此不再詳述。
進一步地，所述表面活性劑為松子油。所述的松子油是一種天然的表面活性劑，不僅成本較為便宜，而且更加的綠色環(huán)保。而且松子油具有一定的分撒和消泡作用，在墨水制造的不同階段加入松子油作為抗發(fā)泡劑或消泡劑來控制發(fā)泡程度。
進一步地，所述緩沖劑為磷酸二氫鉀。磷酸二氫鉀，是無色四方晶體或白色結(jié)晶性粉末。相對密度2.338。熔點252.6℃。易溶于水，90℃時，溶解度為83.5g/100ml水，水溶液呈酸性，1％磷酸二氫鉀溶液的pH值為4.6。工業(yè)上常常使用磷酸二氫鉀作為緩沖劑，不僅具有較好的水溶性，而且便于調(diào)節(jié)其pH值。
進一步地，配方材料內(nèi)還添加有以質(zhì)量分數(shù)計的用來提高耐光性能的紫外線吸收劑0.8-2.1％，所述的紫外線吸收劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸。普通染料墨水在日光作用下，染料吸收光能，分子處于激化態(tài)而變得極不穩(wěn)定，很容易產(chǎn)生某些化學(xué)反應(yīng)，使染料分解褪色，導(dǎo)致打印圖案經(jīng)日曬后產(chǎn)生非常明顯的褪色現(xiàn)象。而且普通染料墨水因不同顏色的衰減速率不同而導(dǎo)致打印作品“變色”。為了克服其耐光性較差的問題，從而通過添加的紫外線吸收劑增加其耐光性能。所述的2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸是一種白色或淺黃色粉末，是一種廣譜紫外線吸收劑，具有吸收效率高、無毒、無致畸性副作用，對光、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，不易腐敗、使用周期長；水溶性好，溶于水后呈高透明液體；能提高水性體系中各種物質(zhì)的穩(wěn)定性。一般的紫外線吸收劑的水溶性較差，不能夠溶解于水性墨水中，而2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸具有較好的水溶性，從而在多次過濾成品后能夠維持較高的含量，避免在生產(chǎn)墨水時因過濾掉有效成分而降低耐光性。
進一步地，所述的有機溶劑為丙三醇和四氫呋喃的混合物，丙三醇和四氫呋喃的混合比為4：3。其中添加有的有機溶劑為混合物，所述的丙三醇和四氫呋喃均為高溶解度的有機溶劑，又能互溶，并且能夠溶解部分微溶于水的添加劑，從而改善整個墨水的性能。
進一步地，配方材料內(nèi)還添加有以質(zhì)量分數(shù)計用來提高耐水牢度的二甲基二丙烯基氯化銨0.9-1.2％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點及有益效果為：本發(fā)明為了滿足打印的要求，在制備噴墨打印墨水時，添加有的各種添加劑和按照優(yōu)化的比例選用的著色劑從而全面提高墨水的性能，提高穩(wěn)定性；另外還要根據(jù)需要添加溶劑、助溶劑、表面活性劑、緩沖劑和水等，從而使墨水在耐水、耐光、耐日曬牢度及圖像清晰度方面有了很大的進步。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此，在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實施例1：
本實施例公開了一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，所述配方材料包括以質(zhì)量分數(shù)計的水溶性染料3-5％、有機溶劑15-25％、表面活性劑0.8-1.5％、緩沖劑0.5-1.5％、二亞乙基三胺五乙酸0.2-0.4％、二甲基二丙烯基氯化銨0.9-1.2％、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸0.8-2.1％和去離子水70-85％。其制作步驟如下：
1、首先按照質(zhì)量分數(shù)計算取用以下材料：
19％的有機溶劑
1.2％的三烷基磷酸酯
1.5％的磷酸二氫鉀
0.3％的二亞乙基三胺五乙酸
0.9％的二甲基二丙烯基氯化銨
1％的2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸
71.1％的去離子水
將上述作為原材料單獨放置備用，其中以質(zhì)量分數(shù)比4：3取用丙三醇和四氫呋喃放入攪拌釜中進行混合12min使其相溶得到有機溶劑并存放備用；然后將準備好的水溶性染料和有機溶劑放入攪拌釜中加熱到60℃的溫度范圍內(nèi)攪拌12min，使其相溶為溶劑A。
2、向已經(jīng)攪拌均勻的溶劑A中分別添加三烷基磷酸酯和二亞乙基三胺五乙酸，每添加一種添加劑時須保持攪拌，其然后再攪拌8min后加入磷酸二氫鉀調(diào)節(jié)其pH值形成溶劑B。
3、最后向溶劑B中緩慢加注去離子水并攪拌30min即得到墨水粗產(chǎn)品；將得到的墨水粗產(chǎn)品放在超聲波處理設(shè)備中以1040kHz高頻超聲處理150h，然后檢測其各項指標。
4、將過濾設(shè)備準備好，所述過濾設(shè)備包括靜置池、多層濾紙過濾器和聚四氟乙烯濾布過濾機；將經(jīng)過超聲波處理后的墨水粗產(chǎn)品通入靜置池中進行冷卻靜置沉淀，靜置時長為30min。
5、然后將靜置池中的墨水粗產(chǎn)品依次通入多層過濾器和聚四氟乙烯濾布過濾機中進行過濾，將墨水粗產(chǎn)品中的小粒徑雜質(zhì)過濾；最終將從聚四氟乙烯濾布過濾機出來的墨水產(chǎn)品存儲在高分子儲存桶中進行儲存。所述多層過濾器中設(shè)有5層聚丙烯棉過濾層，所述聚四氟乙烯濾布過濾機內(nèi)設(shè)有6層聚四氟乙烯濾布。
實施例2：
根據(jù)實施例1中的制備方法，將原材料中的有機溶劑去掉，并添加19％的等離子水作為代替，制成對比組1進行測試備用。
實施例3：
根據(jù)實施例1中的制備方法，將原材料中的三烷基磷酸酯去掉，并添加等質(zhì)量分數(shù)的等離子水作為代替，制成對比組2進行測試備用。
實施例4：
根據(jù)實施例1中的制備方法，將原材料中的二亞乙基三胺五乙酸去掉，并添加等質(zhì)量分數(shù)的等離子水作為代替，制成對比組3進行測試備用。
實施例5：
根據(jù)實施例1中的制備方法，將原材料中的二甲基二丙烯基氯化銨去掉，并添加等質(zhì)量分數(shù)的等離子水作為代替，制成對比組4進行測試備用。
實施例6：
根據(jù)實施例1中的制備方法，將原材料中的2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸去掉，并添加等質(zhì)量分數(shù)的等離子水作為代替，制成對比組5進行測試備用。
實施例7：
根據(jù)實施例1中的制備方法，將原制備方法中的超聲波處理工藝去掉，將得到的墨水粗產(chǎn)品直接過濾得到最終產(chǎn)品最為對比組6進行測試備用。
將上述對比組和實施例1中的樣品進行統(tǒng)一測試，值得說明的是，所有的對比組均包括10-15組樣品，然后將每組對比組進行測試的結(jié)果取平均值作為最終的測定值。
其中所要測試的指標包括穩(wěn)定性測試、耐水性測試、耐堿性測試、光密度測試、干燥時間和色度的測試。
其中所述的耐水性實驗方法是將制備出來的噴墨打印墨水(包括標準樣)均勻涂抹在塑料薄膜上，盡量使不同樣品的厚度一致，烘干后在冰水混合物中進行擦拭，記錄剛好能將樣品擦拭掉的次數(shù)，與標準樣品進行性能對比。耐堿性測試方法與耐水性測試方法相同，堿液選擇質(zhì)量分數(shù)為3％的氫氧化鈉溶液。
而所述的體系不穩(wěn)定的墨水在靜置過程中會發(fā)生清液析出的現(xiàn)象，即發(fā)生沉降現(xiàn)象，墨水層高度下降。實驗中，將被測試的墨水倒入具有刻度的量筒內(nèi)，測試其析出的液體和下沉的固體物界面的下移情況，繪制液面下移和放置時間的關(guān)系曲線，作為體系分散穩(wěn)定性的表征，并與標準樣品進行對比。
而所述的干燥時間則是將每組樣品均用玻璃棒蘸取一點墨水(約為0.01ml)到普通的打印紙上，觀察其色度和干燥時間。
測試結(jié)果如下表：
根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)分析，實施例1中的樣品的所有指標均為最佳，而缺少相應(yīng)功能添加劑便會存在一定的指標下降，其中對比組1中將有機溶劑全部去掉，導(dǎo)致許多添加劑無法與水完全相容，則各方面性能指標均有下降。而其中對于對比組3中去掉了金屬螯合劑，利用單獨的電導(dǎo)率試驗得出其中鹽含量較高，對墨盒造成的腐蝕程度最高。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
1.一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：所述配方材料包括以質(zhì)量分數(shù)計的水溶性染料3-5%、有機溶劑15-25%、表面活性劑0.8-1.5%、緩沖劑0.5-1.5%、二亞乙基三胺五乙酸0.2-0.4%和去離子水70-85%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：所述表面活性劑為三烷基磷酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：所述表面活性劑為松子油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：所述緩沖劑為磷酸二氫鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：配方材料內(nèi)還添加有以質(zhì)量分數(shù)計的用來提高耐光性能的紫外線吸收劑0.8-2.1%，所述的紫外線吸收劑為 2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：所述的有機溶劑為丙三醇和四氫呋喃的混合物，丙三醇和四氫呋喃的混合比為4：3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種復(fù)合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：配方材料內(nèi)還添加有以質(zhì)量分數(shù)計用來提高耐水牢度的二甲基二丙烯基氯化銨0.9-1.2%。
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