具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物

摘要

一种具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物，该组合物由按重量百分比计的如下组分混合而成：多羟基醇6～12，溶剂13～30，表面活性剂0.1-3，pH调节剂0～0.5，杀菌剂0.1～0.3，媒介黑染料色浆20～40，余量为去离子水。本发明也提供了媒介黑染料色浆的纯化方法，媒介黑染料原粉与去离子水按1∶9重量比例混合加热，经过滤后再进行除盐处理，得媒介黑染料色浆。本发明的具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物具有极高的日晒牢度和耐臭氧性能，打印品质优良，光学密度高，保质期长，且不堵塞喷嘴。

说明书

【技术领域】

本发明涉及喷墨打印用的水溶性染料墨水组合物，特别是涉及一种具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。

【背景技术】

用于喷墨打印机的染料墨水是分子级全溶解的墨水，是完全的复合溶液。染料墨水喷绘后易于被材料吸收，其打印在平整光滑的纸张上，对光的放射表现优异，色彩还原能力较强，因此得到广泛用应用。但由于染料墨水不像颜料墨水一样表面有一层聚合物的保护，染料墨水的色材是单个分子独立存在，在紫外光的照射和臭氧等气体腐蚀下，分子容易分解和破坏，导致颜色产生变化，造成褪色，使得户外使用的应用周期缩短。

【发明内容】

本发明旨在解决水性染料墨水的耐日晒和耐臭氧问题，而提供一种通过对媒介黑色染料的纯化以提高水性黑色染料墨水的日晒牢度和耐臭氧性能，且不堵塞喷头的具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。

本发明的目的还在于提供一种媒介黑色染料色浆的纯化方法。

为实现上述目的，本发明提供一种具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物，该墨水组合物由按重量百分比计的如下组分混合而成：

本发明的具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物的优选配比为：

多羟基醇选自甘油、二甘醇、乙二醇、1，2-己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇中的一种或几种；

溶剂选自含氮的亲水性有机溶剂、醇醚类溶剂、高挥发亲水性溶剂中的一种或几种，溶剂在墨水组合物中的重量百分比含量为：

含氮的亲水性有机溶剂    5～12

醇醚类溶剂              8～12

高挥发亲水性溶剂        0～6；

含氮的亲水性有机溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑啉酮、2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或几种；醇醚类溶剂选自二甘醇单丁醚、三甘醇单丁醚、乙二醇丁醚中的一种；高挥发亲水性溶剂选自异丙醇、乙二醇乙醚中的一种；

表面活性剂选自消烦恼104、消烦恼TG、消烦恼440、消烦恼465、消烦恼485中的一种；

pH调节剂选自二乙醇胺、三乙醇胺、三羟基氨基甲烷中的一种；

杀菌剂选自衙盾GXL、朗盛D7、P 91防腐杀菌剂中的一种；

媒介黑染料色浆选自媒介黑PV、媒介黑P2B、媒介黑T或酸性黑172中的一种；

余量为去离子水。

本发明的贡献在于，其有效解决了染料墨水的耐日晒和耐臭氧问题。由于本发明的墨水组合物中含有经媒介黑染料色浆，该媒介黑染料色浆具有优良的染色性能，染色重现性极佳，着色强度高，均染性良好，且有极高的日晒牢度和耐臭氧性能，用本发明的墨水组合物打印的图像品质优良，光学密度高，保质期长，且不堵塞喷嘴。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

实施例1

1、媒介黑染料色浆的纯化

取媒介黑PV原粉30公斤，加入到盛有270公斤的去离子水的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后再搅拌1小时，以保证加入的染料粉体全部溶解后，再用5微米的PP滤芯进行粗过滤，当温度低于60度时再用超滤膜和能去除氯化钠的纳滤膜组合过滤器进行过滤处理，以去除分子量在3万以上物质的副产物和氯化钠。在纯化的过程中补充去离子水，以保证膜的通透量，并检测滤出的液体的电导率，电导率在20ms/cm以下时，停止加去离子水，继续纳滤并将色浆的体积控制在200升左右，即达到要求；停止纯化，装桶。

取上述纯化后的媒介黑PV色浆100公斤，加入到体积为200升的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后，加入重铬酸钾10.1公斤，边搅拌边加热，加热到96度后，加入0.345摩尔的冰醋酸或酒石酸，在96到99度的条件下保温反应3小时后，降温到50度，用氢氧化钠调pH值为7到9左右，再用纳滤设备进行除盐并控制色浆的浓度在13～18％，得高耐候性黑色PV色浆，此时可停止纯化并装桶，待配制墨水。

2、具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物按如下配比进行制备，参见表1。

表1

  配比  重量(WT％)  三甘醇  6  N-甲基-2-吡咯烷酮  8  三甘醇单丁醚  8  异丙醇  3  消烦恼104  0.2  高耐候性喷墨黑色PV色浆  30  三羟基氨基甲烷  0.1  杀菌剂朗盛D7  0.1  去离子水  44.6  合计  100

3、测试方法：

按实例1配比成的墨水组合物，在经过高速搅拌均匀、静止，用1un，0.45un，0.2un的滤膜逐级过滤后，得到具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。将其用Epson stylus Photo T50型号喷墨打印机将以上墨水组成物打印于市场上销售的相纸上。

实施例2：

1、媒介黑染料色浆的纯化

取媒介黑P2B原粉30公斤，加入到盛有270公斤的去离子水的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后再搅拌1小时，以保证加入的染料粉体全部溶解后，再用5微米的PP滤芯进行粗过滤，当温度低于60度时再用超滤膜和能去除氯化钠的纳滤膜组合过滤器进行过滤处理，以去除分子量在3万以上物质的副产物和氯化钠。在纯化的过程中补充去离子水，以保证膜的通透量，并检测滤出的液体的电导率，电导率在20ms/cm以下时，停止加去离子水，继续纳滤并将色浆的体积控制在200升左右，即达到要求；停止纯化，装桶。

取上述纯化后的媒介黑P2B色浆100公斤，加入到体积为200升的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后，加入重铬酸钾9.19公斤，边搅拌边加热，加热到96度后，加入0.314摩尔的冰醋酸或酒石酸，在96到99度的条件下保温反应3小时后，降温到50度，用氢氧化钠调pH值为7到9左右，再用纳滤设备进行除盐并控制色浆的浓度在13～18％，得高耐候性喷墨黑色P2B色浆，此时可停止纯化并装桶，待配制墨水。

2、具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物按如下配比进行制备，参见表2。

表2

 配比  重量(WT％) 丙二醇  8 1，3-二甲基咪唑啉酮  8 二甘醇单丁醚  12 乙二醇乙醚  3 消烦恼465  1 高耐候性喷墨黑色P2B色浆  20 三乙醇胺  0.3 杀菌剂朗盛P91  0.3 去离子水  47.4  合计  100

3、测试方法：

按实例2配比成的墨水组合物，在经过高速搅拌均匀、静止，用1un，0.45un，0.2un的滤膜逐级过滤后，得到具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。将其用Epson stylus Photo T50型号喷墨打印机将以上墨水组成物打印于市场上销售的相纸上。

实施例3

1、媒介黑染料色浆的纯化

取媒介黑T原粉30公斤，加入到盛有270公斤的去离子水的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后再搅拌1小时，以保证加入的染料粉体全部溶解后，再用5微米的PP滤芯进行粗过滤，当温度低于60度时再用超滤膜和能去除氯化钠的纳滤膜组合过滤器进行过滤处理，以去除分子量在3万以上物质的副产物和氯化钠。在纯化的过程中补充去离子水，以保证膜的通透量，并检测滤出的液体的电导率，电导率在20ms/cm以下时，停止加去离子水，继续纳滤并将色浆的体积控制在200升左右，即达到要求；停止纯化，装桶。

取上述纯化后的媒介黑T色浆100公斤，加入到体积为200升的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后，加入重铬酸钾8.55公斤，边搅拌边加热，加热到96度后，加入0.292摩尔的冰醋酸或酒石酸，在96到99度的条件下保温反应3小时后，降温到50度，用氢氧化钠调pH值为7到9左右，再用纳滤设备进行除盐并控制色浆的浓度在13～18％，得高耐候性喷墨黑色黑T色浆，此时可停止纯化并装桶，待配制墨水。

2、具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物按如下配比进行制备，参见表3。

  配比  重量(WT％)  聚丙二醇  6 2-吡咯烷酮  5 乙二醇丁醚中  8 消烦恼440  0.3 高耐候性喷墨黑色黑T色浆  40 二乙醇胺  0.1 杀菌剂衙盾GXL  0.1 去离子水  40.5 合计  100

3、测试方法：

按实例3配比成的墨水组合物，在经过高速搅拌均匀、静止，用1un，0.45un，0.2un的滤膜逐级过滤后，得到具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。将其用Epson stylus Photo T50型号喷墨打印机将以上墨水组成物打印于市场上销售的相纸上。

实施例4

1、媒介黑染料色浆的纯化

取酸性黑172原粉30公斤，加入到盛有270公斤的去离子水的电加热搅拌釜中，边搅拌边加热，待温度达到80度后再搅拌1小时，以保证加入的染料粉体全部溶解后，再用5微米的PP滤芯进行粗过滤，当温度低于60度时再用超滤膜和能去除氯化钠的纳滤膜组合过滤器进行过滤处理，以去除分子量在3万以上物质的副产物和氯化钠。在纯化的过程中补充去离子水，以保证膜的通透量，并检测滤出的液体的电导率，电导率在20ms/cm以下时，停止加去离子水，继续纳滤并将色浆的体积控制在200升左右，浓度控制在13～18％即达到要求；得喷墨黑色172色浆，此时可停止纯化并装桶，待配制墨水。

2、具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物按如下配比进行制备，参见表4。

表4

 配比  重量(WT％) 1，2-己二醇  12 N，N-二甲基乙酰胺  5 二甘醇单丁醚  12 乙二醇乙醚  3 消烦恼TG  0.5 经纯化后酸性黑172色浆  22 三乙醇胺  0.1 杀菌剂朗盛D7  0.3 去离子水  45.1 合计  100

3、测试方法：

按实例4配比成的墨水组合物，在经过高速搅拌均匀、静止，用1un，0.45un，0.2un的滤膜逐级过滤后，得到具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。将其用Epson stylus Photo T50型号喷墨打印机将以上墨水组成物打印于市场上销售的相纸上。

实施例5

1、具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物按如下配比进行制备，参见表5。

表5

  配比  重量(WT％)  三甘醇  6

  N-甲基-2-吡咯烷酮  12  三甘醇单丁醚  8  乙二醇乙醚  1  消烦恼485  1  朗盛黑色SP色浆  30  三羟基氨基甲烷  0.3  杀菌剂朗盛P91  0.1  去离子水  41.6  合计  100

2、测试方法：

按实例5配比成的墨水组合物，在经过高速搅拌均匀、静止，用1un，0.45un，0.2un的滤膜逐级过滤后，得到具有高耐候性黑色染料的喷墨打印用墨水组合物。将其用Epson stylus Photo T50型号喷墨打印机将以上墨水组成物打印于市场上销售的相纸上。

实例1到实例5的墨水经过零下24度一周的冷冻和60度一周的高温存放，性能稳定，注入墨盒可以不用清洗连续打印至墨尽，证实本发明所选择高耐候性黑色染料经纯化后能满足喷墨的要求。

耐候性测试：

引起耐候性降低主要是日光中紫外线和大气中的臭氧，据此提出了简易的日晒牢度测试方法和耐臭氧的测试方法。经反复试验逐步完善测试过程。利用色差的原理对该方法追加了定量评价，通过分析建立起色差和日晒牢度级别及耐臭氧级别之间的联系，可以通过衰减率或色差值ΔE推算出日晒牢度的级别、耐臭氧级别，简单快捷。

用光学透视仪Eye-one测试实例1、实例2、实例3、实例4、实例5打印色块的色密度，然后在UV灯下照3小时，在测试其色密度，计算色块在UV灯照射前后的色密度衰减率。色密度衰减率越大，表明耐晒性越差。相反，色密度衰减率越低，耐晒性越好。

用光学透视仪Eye-one测试实例1、实例2、实例3、实例4、实例5打印色块的色密度，然后在臭氧环境下(臭氧消毒柜)3小时，在测试其色密度，计算色块在臭氧消毒柜存放前后的色密度衰减率。色密度衰减率越大，表明耐臭氧越差。相反，色密度衰减率越低，耐臭氧越好。

耐晒详细数据如下：

表1

耐臭氧详细数据如下：

表2

从以上测试结果发现，通过实例1、实例2、实例3都有很好的日晒牢度和耐臭氧性能，实例5的衰减率较大，日晒牢度和耐臭氧性能较差，从实例1到实例5的对比，说明在经过纯化后的染料色浆配制的墨水耐晒和耐臭氧很好，而市面销售的朗盛黑色SP色浆配制的墨水(实例5)耐晒和耐臭氧很差。表1和表2光学密度的变化数据中，证实实例1到实例3达到了本发明所要求的黑色染料墨水耐候性能的效果。从实例4的测试数据看，酸性黑172因为是金属络合染料，所以在耐晒性能上较好，但是在耐臭氧性能上和目前用的普通喷墨染料没有太多的提升，只有像实例1到实例3通过选择媒介黑色染料来进行纯化后再配置成墨水才能解决水性黑色墨水的耐晒和耐臭氧问题。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等(比如包括把金属络合染料酸性黑172用于喷墨墨水)，均应仍归属本发明的专利涵盖范围之内。