一种具有耐醇性能的水性墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性墨水，尤其涉及一种具有耐醇性能的水性墨水及其制备方法。

背景技术

喷墨打印是一种快捷、可变的印刷方式。随着打印设备成本的降低以及打印速度、分辨率和打印质量的提高，喷墨打印机已在家庭、办公、商业打印中广泛采用，在大幅面广告、工业印刷中得到快速增长。喷墨打印有基材适应性广、非接触打印的优势。

喷墨打印有多种墨水类型，工业喷墨打印通常由压电喷头打印溶剂型和UV固化墨水。溶剂型墨水成本较低、打印适性好，但应用中会释放大量被视为有害空气污染物的挥发性有机物（VOC）。

UV喷墨墨水在多种基材上有较好的粘附性能并具有低VOC含量。但是，UV墨水通常具有难闻的气味，且对皮肤和眼睛有刺激。使用UV墨水打印的图像有一定凸起，对卷材和堆叠印刷品平整性影响很大，难以应用。

水性喷墨墨水主要用于家庭和办公环境。许多商业喷墨印刷机使用水性乳胶墨水，如惠普公司采用热喷墨技术的宽幅喷墨打印机。相对溶剂和UV墨水，水性墨水有较好的环保性，更适用于建筑物内印品。

通过性能优化，水性胶乳墨水已经在塑料基材上实现了较好的粘附和耐久性，可以用于广告卷材打印。水性胶乳墨水干燥后通常对水具有一定的耐抗能力，但是对于醇类溶剂没有耐受能力。在一些工业应用中，要求印品可以耐受醇类溶剂清洗，普通水性胶乳墨水不能达到要求。

发明内容

本发明提供一种具有耐醇性能的水性墨水及其制备方法，解决水性墨水醇类溶剂耐受性不足的问题，通过在墨水组合物中加入含羟基丙烯酸单体，有效提升喷墨印刷制品对醇类溶剂的耐抗能力。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：水、聚合物胶乳乳液、羟基丙烯酸酯单体、功能助剂，以及根据墨水颜色需要加入的颜料。

所述的羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的至少一种。

所述的羟基丙烯酸酯单体占水性墨水的重量为大于0%小于等于20%，优选的为大于0.2%小于等于10%，更加优选的为大于0.5%小于等于5%。

所述的羟基丙烯酸酯单体大于聚合物胶乳重量的0%小于等于聚合物胶乳重量的50%；优选的，所述的羟基丙烯酸酯单体大于聚合物胶乳重量的0.5%小于等于聚合物胶乳重量的20%；更加优选的，所述的羟基丙烯酸酯单体大于聚合物胶乳重量的2%小于等于聚合物胶乳重量的10%。

功能助剂为助溶剂、润湿剂、流平剂、分散剂、乳化剂中的至少一种。助溶剂如丙二醇、二甘醇、甘油、二丙二醇醚等，如BYK330、BYK348既可以作为润湿剂也可以作为流平剂，分散剂如Disponer W-18等、乳化剂如司盘80等。

水性墨水常用的颜料品种有：颜料蓝15:3，颜料红202与颜料紫19的混合体、颜料红122，颜料黄155、颜料黄74，炭黑，以及白色颜料二氧化钛。

一种制备具有耐醇性能的水性墨水的方法，包括以下步骤，在含有水、聚合物胶乳乳液的水性墨水中加入羟基丙烯酸单体。

一种制备具有耐醇性能的水性墨水的方法，包括以下步骤，（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒；（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、功能助剂、丙烯酸羟乙酯，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

本发明具有如下有益效果：本发明的水性墨水可以有效提升喷墨印刷制品对醇类溶剂的耐抗能力，用于需醇类清洗，或者使用含有醇类助剂的工艺应用。而且本发明提供的制备方法制备的具有耐醇性能的水性墨水高速打印（5kHz以上）打印性能良好，相对本发明，如本申请对比例2在聚合物胶乳乳液制备中，加入羟基丙烯酸酯单体共聚，得到的聚合物胶乳表面亲水性过强，粘滞性增大，与喷墨打印头管道、腔体作用大，喷出性能下降，在喷墨频率较高时即出现断墨问题，所以高速打印（5kHz）打印性能差。

具体实施方式

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括水、颜料颗粒、丙烯酸聚合物胶乳乳液、羟基丙烯酸酯单体、功能助剂等。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域）。胶乳包封可采用原位聚合方式（颜料改性后表面聚合单体），也可采用聚合物胶乳乳液预先独立制备后与颜料颗粒在球磨、分散等机械作用下混合。这些方案经过合理优化后，均可实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水及功能助剂（助溶剂、润湿剂、流平剂、分散剂等），混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水。

在本发明中，羟基丙烯酸酯单体可以在墨水配制过程中加入，也可以在墨水配制完成后再加入，墨水的功能和效果没有显著差异。

实施例1

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括按重量百分数即的以下原料：颜料（黑色）1.5%，聚合物胶乳乳液 15%，丙烯酸羟丙酯 1.5%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先可采用原位聚合方式完成胶乳包封颜料颗粒，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水；

（3）在步骤（2）得到的水性墨水中加入丙烯酸羟丙酯，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例2

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（黑色）1.5%，聚合物胶乳乳液 15%，丙烯酸羟乙酯 1%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先可采用原位聚合方式完成胶乳包封颜料颗粒，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂、丙烯酸羟乙酯，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例3

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（黑色）1.5%，聚合物胶乳乳液 15%，甲基丙烯酸羟丙酯 0.5%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒，采用聚合物胶乳乳液与颜料颗粒在球磨、分散等机械作用下混合，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水；

（3）在步骤（2）得到的水性墨水中加入甲基丙烯酸羟丙酯，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例4

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（黑色）1.5%，聚合物胶乳乳液 15%，丙烯酸羟丁酯 2%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒，采用聚合物胶乳乳液与颜料颗粒在球磨、分散等机械作用下混合，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂、丙烯酸羟丁酯，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例5

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（红色）1.5%，聚合物胶乳乳液 15%，甲基丙烯酸羟丁酯0.2%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先可采用原位聚合方式完成胶乳包封颜料颗粒，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水；

（3）在步骤（2）得到的水性墨水中加入甲基丙烯酸羟丁酯，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例6

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（红色）1.5%，聚合物胶乳乳液 25%，甲基丙烯酸羟乙酯5%，丙二醇 11%，二丙二醇醚DPG6%，BYK330流平剂 3%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先可采用原位聚合方式完成胶乳包封颜料颗粒，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂、甲基丙烯酸羟乙酯，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例7

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（红色）1.5%，聚合物胶乳乳液 30%，丙烯酸羟丁酯5%、丙烯酸羟乙酯5%，丙二醇 11%，二丙二醇醚DPG 7%，BYK330流平剂 3%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒，采用聚合物胶乳乳液与颜料颗粒在球磨、分散等机械作用下混合，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水；

（3）在步骤（2）得到的水性墨水中加入丙烯酸羟丁酯，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例8

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（红色）1.5%，聚合物胶乳乳液 40%，丙烯酸羟乙酯10%、丙烯酸羟丙酯4%、甲基丙烯酸羟丁酯6%，丙二醇 13%，二丙二醇醚DPG 8%，BYK330流平剂 3%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒，采用聚合物胶乳乳液与颜料颗粒在球磨、分散等机械作用下混合，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂、丙烯酸羟乙酯，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例9

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（红色）1.5%，聚合物胶乳乳液 30%，丙烯酸羟丙酯0.06%，丙二醇 12%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先可采用原位聚合方式完成胶乳包封颜料颗粒，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水；

（3）在步骤（2）得到的水性墨水中加入丙烯酸羟丙酯，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

实施例10

一种具有耐醇性能的水性墨水，包括：颜料（红色）1.5%，聚合物胶乳乳液 20%，丙烯酸羟乙酯0.01%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

所述具有耐醇性能的水性墨水的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先完成胶乳包封颜料颗粒，采用聚合物胶乳乳液与颜料颗粒在球磨、分散等机械作用下混合，此操作的优点与技术方案已被业界公知（特别是喷墨打印领域），实现聚合物胶乳完全或均匀地包封颜料颗粒。

（2）在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂，混合均匀，过滤，即可得到适合喷墨打印的水性墨水；

（3）在步骤（2）得到的水性墨水中加入丙烯酸羟乙酯，即可得到适合喷墨打印的具有耐醇性能的水性墨水。

对比例1（不含羟基丙烯酸酯单体）

一种具有水性墨水，包括：颜料（黑色）1.5%，聚合物胶乳乳液 15%，丙二醇 10%，二丙二醇醚DPG 5%，BYK330流平剂 2%，余量为水。

对比例2

配方同实施例1，区别在于制备方法中：丙烯酸羟丙酯预先与聚合物胶乳共聚，形成含羟基丙烯酸酯聚合物胶乳乳液，然后如实施例1完成胶乳包封颜料颗粒，再在包封颜料颗粒的胶乳乳液中加入水、丙二醇、二丙二醇醚DPG、BYK330流平剂混合均匀，过滤，即得到水性墨水。

结果测试如下表表1

表1

耐醇性能测定：印刷品在异丙醇中室温浸泡8小时，测试图像完整为合格，记为“√”，测试图像不完整为不合格，记为“×”。

实验表明，在喷墨打印头频率提高到5kHz时，实施例1-10及对比例1样品墨水均能正常喷出，而对比例2墨水由于粘滞性较大，在喷头高频率打印时不能连续喷出，打印失败。

对比例1由于未采用本发明的方法，不能达到本发明实施例1-10的耐醇性能。

综上，本发明提供的具有耐醇性能的水性墨水，解决了水性墨水的醇类溶剂耐受性不足的问题，而且高速打印（5kHz）性能良好。

本发明的特征在于水性乳胶墨水组合物中加入羟基丙烯酸酯单体，有效提高了印品的醇类耐受能力，拓展了应用范围。本发明的方法不仅限于水性喷墨墨水，用于乳胶体系的水性墨及涂料等均能有效提高醇类耐受性能。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。