一种液体墨粉

技术领域

本发明属于印刷技术领域，具体涉及一种液体墨粉。

背景技术

随着印刷技术的高速发展，实现印刷的方式不断变革，例如将液体墨粉与具有对应的光电性能的基体表面接触，将液体墨粉沉积在基体表面能够显示出各种色彩丰富的图像。液体墨粉通常包含墨粉颗粒、载液和电荷导向剂，其中，墨粉颗粒是由着色剂(颜料或染料)、分散剂和粘结剂组成，载液是非极性液体，电荷导向剂用于增强墨粉颗粒携带的电荷。液体墨粉中的电荷导向剂与墨粉颗粒黏附并固定在选中的特定区域中成像。

目前大多液体墨粉中电荷导向剂与墨粉颗粒间结合力较弱，电荷导向剂和墨粉在载液中的分散性较差且电荷迁移率较高，从而降低了成像的彩色密度与分辨率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种液体墨粉，利用本发明提供的液体墨粉打印成像的图片具有较高的彩色密度和分辨率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液体墨粉，包括分散于载液中的墨粉颗粒和电荷导向剂；

所述电荷导向剂由有机铝盐和有机锆盐发生络合反应制备得到；所述有机铝盐为脂肪酸铝和/或芳族酸铝，所述脂肪酸铝中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，所述芳族酸铝中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸；所述有机锆盐为脂肪酸锆和/或芳族酸锆，所述脂肪酸锆中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，所述芳族酸锆中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸。

优选的，所述电荷导向剂的制备方法包括以下步骤：

将所述有机铝盐、有机锆盐和非极性烃类溶剂混合进行络合反应，得到所述电荷导向剂。

优选的，所述络合反应的温度为70～100℃，所述络合反应的时间为5～240min。

优选的，所述电荷导向剂中铝元素和锆元素的质量比为1:4～200。

优选的，所述络合反应后体系中固含量为5～20％，所述络合反应后体系的粘度为5～300厘帕。

优选的，所述脂肪酸铝中脂肪酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、癸酸、2-乙基己酸、硬脂酸、油酸和月桂酸中的一种或多种；

所述芳族酸铝中芳族酸为苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸、3-吲哚丁酸、9-菲基丁酸和1-芘基丁酸中的一种或多种。

优选的，所述脂肪酸锆中脂肪酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、异辛酸、癸酸、2-乙基己酸、硬脂酸、油酸和月桂酸中的一种或多种；

所述芳族酸锆中芳族酸为苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸、3-吲哚丁酸、9-菲基丁酸和1-芘基丁酸中的一种或多种。

优选的，所述载液为非极性液体，所述载液的电阻率大于10

优选的，所述墨粉颗粒包括着色剂和粘结剂；所述着色剂在液体墨粉中的质量百分含量为1～60％；所述粘结剂在液体墨粉中的质量百分含量为3～20％。

优选的，所述电荷导向剂在液体墨粉中的质量百分含量为5～25％。

本发明提供了一种液体墨粉，包括分散于载液中的墨粉颗粒和电荷导向剂；所述电荷导向剂由有机铝盐和有机锆盐发生络合反应制备得到；所述有机铝盐为脂肪酸铝和/或芳族酸铝，所述脂肪酸铝中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，所述芳族酸铝中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸；所述有机锆盐为脂肪酸锆和/或芳族酸锆，所述脂肪酸锆中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，所述芳族酸锆中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸。在本发明中，所述电荷导向剂中含有较多芳香环；所述电荷导向剂与墨粉颗粒通过静电作用和π-π堆叠紧密结合，提高了电荷导向剂与墨粉颗粒复合物在载液中的分散性；并且所述电荷导向剂对墨粉颗粒有锚定作用，使墨粉颗粒不容易散落到载液里面，显示出对载液的极少迁移；这种低迁移率的电荷导向剂可直接用于液体墨粉的补充剂制备液体墨粉，提高印刷的彩色密度与分辨率，实现高速印刷时的优良印刷适应性。

附图说明

图1为Indigo设备上用来检测打印质量的CATP标准测试图；

图2为使用实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉打印图1中红色长方形框内区域的打印效果的对比图。

具体实施方式

本发明提供了一种液体墨粉，包括分散于载液中的墨粉颗粒和电荷导向剂。

所述电荷导向剂由有机铝盐和有机锆盐发生络合反应制备得到；所述有机铝盐为脂肪酸铝和/或芳族酸铝，所述脂肪酸铝中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，所述芳族酸铝中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸；所述有机锆盐为脂肪酸锆和/或芳族酸锆，所述脂肪酸锆中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，所述芳族酸锆中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸。

在本发明中，所述电荷导向剂的制备方法优选包括以下步骤：

将所述有机铝盐、有机锆盐和非极性烃类溶剂混合进行络合反应，得到所述电荷导向剂。

在本发明中，所述有机铝盐为脂肪酸铝和/或芳族酸铝，优选为脂肪酸铝或芳族酸铝，更优选为脂肪酸铝。在本发明中，所述脂肪酸铝中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，优选为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸

在本发明中，所述脂肪酸铝优选为甲酸铝、乙酸铝、丙酸铝、丁酸铝、戊酸铝、己酸铝、庚酸铝、硬脂酸铝、油酸铝、月桂酸铝、辛酸铝、六酸铝(2-乙基己酸铝)和癸酸铝中的一种或多种，更优选为硬脂酸铝和/或癸酸铝，进一步优选为硬脂酸铝和癸酸铝的混合物或硬脂酸铝。在本发明中，当脂肪酸铝包括两种以上上述具体物质时，本发明对具体物质的配比无特殊要求，采用任意配比即可。

在本发明中，所述芳族酸铝中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸，优选为苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸

在本发明中，所述芳族酸铝优选为苯甲酸铝、苯乙酸铝、苯丙酸铝、苯丁酸铝、3-吲哚乙酸铝、3-吲哚丙酸铝、3-吲哚丁酸铝、9-菲基丁酸铝和1-芘基丁酸铝中的一种或多种，更优选为苯甲酸铝或苯乙酸铝。在本发明中，当芳族酸铝包括两种以上上述具体物质时本发明对具体物质的配比无特殊要求，采用任意配比即可。

在本发明中，所述有机铝盐的含铝量优选为1～10％，更优选为3～8％。当有机铝盐包括两种以上上述具体物质时，本发明对具体物质的配比无特殊要求，只要能够达到所需的含铝量即可。

在本发明中，所述有机锆盐为脂肪酸锆和/或芳族酸锆，优选为脂肪酸锆和芳族酸锆的混合物或脂肪酸锆，更优选为脂肪酸锆。在本发明中，所述脂肪酸锆中脂肪酸为1～30个碳原子的脂肪酸，优选为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸

在本发明中，所述脂肪酸锆优选为甲酸锆、乙酸锆、丙酸锆、丁酸锆、戊酸锆、己酸锆、庚酸锆、异辛酸锆、硬脂酸锆、油酸锆、月桂酸锆、辛酸锆、六酸锆(2-乙基己酸锆)和癸酸锆中的一种或多种，更优选为异辛酸锆和/或硬脂酸锆，进一步优选为异辛酸锆和硬脂酸锆的混合物或异辛酸锆。在本发明中，当脂肪酸锆包括两种以上上述具体物质时本发明对具体物质的配比无特殊要求，采用任意配比即可。

在本发明中，所述芳族酸锆中芳族酸为6～20个碳原子的芳族酸，优选为苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸

在本发明中，所述芳族酸锆优选为苯甲酸锆、苯乙酸锆、苯丙酸锆、苯丁酸锆、3-吲哚乙酸锆、3-吲哚丙酸锆、3-吲哚丁酸锆、9-菲基丁酸锆和1-芘基丁酸锆中的一种或多种，更优选为苯甲酸锆或苯乙酸锆。在本发明中，当芳族酸锆包括两种以上上述具体物质时本发明对具体物质的配比无特殊要求，采用任意配比即可。

在本发明中，所述电荷导向剂中铝元素和锆元素的摩尔比优选为1:1～200，更优选为在1:1～50，更进一步优选为1:1～20。本发明对所述有机铝盐和有机锆盐的配比无特殊要求，只要能够满足电荷导向剂中铝和锆的质量比即可。

在本发明中，所述非极性烃类溶剂优选为轻质异链烷烃、芳香烃、碳氟化合物或硅油，更优选为轻质异链烷烃。在本发明中，所述轻质异链烷烃优选为异构十二烷。在本发明中，所述非极性烃类溶剂优选与载液一致。

在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为100～1000rmp，更优选为200～500rmp；所述搅拌的时间优选为5～240min，更优选为60～90min。

在本发明中，有机铝盐为固体不溶于非极性溶剂，升温至络合反应所需温度过程中有机铝盐溶解；以当温度达到70℃时，不溶于轻质异链烷烃油的有机铝盐开始溶解，反应体系的粘度增加。在本发明中，所述络合反应的温度优选为70～100℃，更优选为80～95℃；所述络合反应的时间优选为5～240min，更优选为60～90min。在本发明中，升温至所述络合反应需要的温度的升温速率优选为10～40℃/min，更优选为20～30℃/min。

本发明经过络合反应会生成络合物，在本发明中，所述络合反应后体系中络合物的质量浓度优选为5～30％，更优选为6～20％。在本发明中，所述络合反应后体系的粘度优选为5～300厘帕，更优选为100～200厘帕。

在本发明中，所述络合反应后优选还包括：将所述络合反应后体系冷却，所述冷却的温度优选为室温，所述室温的温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃。本发明对所述冷却的方式无特殊要求，只要能够达到所需的温度即可。

在本发明中，所述电荷导向剂在液体墨粉中的质量百分含量优选为5～25％，更优选为6.5～8％，更进一步优选为7～7.5％。

在本发明中，所述载液优选为非极性液体，所述载液的电阻率优选大于10

在本发明中，所述墨粉颗粒优选包括着色剂和粘结剂。在本发明中，所述着色剂优选包括染料或颜料，更优选为颜料。在本发明中，所述染料优选为分散橙、分散黄、分散蓝、紫罗兰、碱性蓝、碱性紫罗兰、碱性红、碱性蓝、碱性红、酸性蓝、酸性棕、酸性黄、黑色、溶剂红、溶剂紫、溶剂棕、溶剂蓝、溶剂黄、溶剂绿和溶剂红中的一种或多种。在本发明中，所述染料不与粘结剂反应。在本发明中，所述染料的平均粒径优选小于1μm，更优选为25～100nm。在本发明中，所述染料在液体墨粉中的质量百分含量优选为1～60％，更优选为10～50％。在本发明中，所述墨粉颗粒自身带有电荷，液体墨粉中30～90％的电荷与墨粉颗粒相关。

在本发明中，所述颜料优选为酞菁类颜料、偶氮类颜料、炭黑、苯胺蓝、铬黄、射光蓝、群青蓝、群青紫、孟加拉玫瑰红、钛白或磁性颜料。在本发明中，所述酞菁类颜料优选为酞菁蓝，所述偶氮类颜料优选为永固红F4RH，所述炭黑优选为卡博特Regal300炭黑颜料，所述磁性颜料优选为磁铁矿、铁氧体、钡铁氧体、锰铁氧体或赤铁矿。在本发明中，所述颜料作为着色剂时优选不与粘结剂反应。在本发明中，所述颜料的平均粒径优选小于1μm，更优选为25～200nm。在本发明中，所述颜料在液体墨粉中的质量百分含量优选为1～60％，更优选为1～5％。

在本发明中，所述粘结剂优选为不溶性的树脂类粘结剂；所述粘结剂优选为丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸树脂、乙烯-丙烯酸树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酯、聚酰胺、乙烯-丙烯酸二元共聚物、乙烯-丙烯酸酯二元共聚物、苯乙烯-丁二烯二元共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸二元共聚物、乙烯-丙烯酸-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-乙烯三元共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-丁二烯三元共聚物或聚氨酯，更优选为乙烯-丙烯酸树脂。

在本发明中，所述粘结剂在液体墨粉中的质量百分含量优选为3～20％，更优选为6～10％。

本发明优选将墨粉颗粒、电荷导向剂分散于载液中得到液体墨粉。本发明优选将粘结剂第一分散于部分载液中，得到粘结剂溶胶；将所述粘结剂溶胶、着色剂、电荷导向剂第二分散于剩余载液中，得到液体墨粉。在本发明中，所述第一分散优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为400～600rpm，更优选为500rpm；所述搅拌的时间优选为0.8～1.2h，更优选为1h。在本发明中，所述第二分散优选在砂磨的条件下进行。在本发明中，所述砂磨的时间优选为24h，所述砂磨用砂的粒径优选为10～50目。

在本发明中，脂肪酸铝或芳族酸铝单独使用时，不溶于载体液体；将脂肪酸铝/芳族酸铝与脂肪酸锆/芳族酸锆经过络合反应复配形成络合物后可完全溶于载液，并且具有良好的分散性。此外，这种电荷导向剂含有大量的芳香烃，能够与由着色剂和粘结剂组成的墨粉颗粒通过静电相互作用与π-π堆叠紧密结合(电荷导向剂和墨粉颗粒均含有电荷，电荷导向剂和墨粉颗粒中的电荷相互吸引和交换，形成锚定分散效果)，极大地提高电荷导向剂与墨粉颗粒复合物在载液中的分散性，并显示出对载液的极少迁移。利用这种低迁移的电荷导向剂制备的液体墨粉可直接用于液体墨粉的补充剂，并且提高印刷的彩色密度与分辨率，实现高速印刷时的优良印刷适应性。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将90g苯甲酸锆(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)、10g苯甲酸铝(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)和1500g轻质异链烷烃油(

将15g乙烯-丙烯酸树脂(PRIMACOR

将240g电荷导向剂A1、76g卡博特Regal300炭黑颜料(粒径25nm)和2000g有机溶胶B1分散(混合后于含有10～50目砂的砂磨机中砂磨24h)于1100g轻质异链烷烃油(

实施例2

将80g苯乙酸锆(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)、20g苯乙酸铝(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)和1500g轻质异链烷烃油(isopar H，Exxon Mobile公司)在转速为500rmp的条件下搅拌1h后按照20℃/min的升温速率升温至95℃进行络合反应1h，将络合反应后体系冷却至25℃，得到无色透明的电荷导向剂A2；

按照实施例1制备有机溶胶B1；

将240g电荷导向剂A2、76g卡博特Regal300炭黑颜料(粒径25nm)和2000g有机溶胶B1分散(混合后于含有10～50目砂的砂磨机中砂磨24h)于1100g轻质异链烷烃油(ISOPARH,Exxon Mobile公司)中，得到液体墨粉2

实施例3

将70g苯甲酸锆(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)、30g苯甲酸铝(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)和1500g轻质异链烷烃油(isopar H，Exxon Mobile公司)在转速为500rmp的条件下搅拌1h后按照20℃/min的升温速率升温至95℃进行络合反应1h，将络合反应后体系冷却至25℃，得到无色透明的电荷导向剂A3；

按照实施例1制备有机溶胶B1；

将240g电荷导向剂A3、6.01g卡博特Regal300炭黑颜料和2000g有机溶胶B1分散(混合后于含有10～50目砂的砂磨机中砂磨24h)于1100g轻质异链烷烃油(ISOPAR H,ExxonMobile公司)中，得到液体墨粉3。

实施例4

将60g液体苯甲酸锆(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)、40g苯甲酸铝(江西东恒新材料有限公司，纯度大于95％)和1500g轻质异链烷烃油(ISOPARH,ExxonMobile公司)在转速为500rmp的条件下搅拌1h后按照20℃/min的升温速率升温至95℃进行络合反应1h，将络合反应后体系冷却至25℃，得到无色透明的电荷导向剂A4；

按照实施例1制备有机溶胶B1；

将240g电荷导向剂A4、76g卡博特Regal300炭黑颜料和2000g有机溶胶B1分散(混合后于含有10～50目砂的砂磨机中砂磨24h)于1100g轻质异链烷烃油(

对比例1

将1g硬脂酸钠溶解于30g液体异辛酸锆(12％的锆含量)，得到混合液A5；

将17g混合液A5、2000g有机溶胶B1、1100g轻质异链烷烃油(ISOPAR H,ExxonMobile公司)和76g卡博特Regal300炭黑颜料混合后于砂磨机(10～500目)中砂磨24h，得到液体墨粉5。

对比例2

将2000g有机溶胶B1、1100g轻质异链烷烃油(ISOPARH,Exxon Mobile公司)、76g卡博特Regal300碳黑颜料和17g电荷导向剂液体异辛酸锆(12％的锆含量)混合后于砂磨机(10～500目)中砂磨24h，得到液体墨粉6。

对比例3

将1g硬脂酸溶解于30g液体异辛酸锆(12％的锆含量)，得到混合液A6

将17g混合液A6，2000g有机溶胶B1、1100g轻质异链烷烃油(ISOPAR H,ExxonMobile公司)、和76g卡博特Regal300碳黑颜料混合后于砂磨机(10～500目)中砂磨24h，得到液体墨粉7。

利用流变仪测试实施例1～4制备的电荷导向剂的粘度，其结果列于表1中；通过溶剂挥发法测量实施例1～4制备的电荷导向剂中络合物的质量浓度，结果列于表1。

表1实施例1～4制备的电荷导向剂的性能参数

实施例中电荷导向剂为均相透明液体，而苯甲酸铝和苯甲酸锆在单独在轻质异链烷烃油中的溶解度无法形成均相透明液体，说明经过实施例的过程，苯甲酸铝和苯甲酸锆生成了络合物。

用溶剂挥发法测量实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉的固含量，具体来说用与精确分析天平相连的卤素灯干燥器对本发明的液体墨粉进行干燥，并测定干燥前后的重量，其结果列于表2中。

纳米粒度仪(济南微纳颗粒仪器股份有限公司，Winner802型)测定实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉中墨粉颗粒的尺寸，具体来说，将墨粉颗粒样品稀释并高速搅拌分散，然后进行测量，其结果列于表2中。其中墨粉颗粒的尺寸用数均表示。

利用电导率仪测定实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉的电导率，在5Hz和5V条件下测的以微微姆欧(pmho/cm)表示导电率，其结果列于表2中。

表2实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉的性能

将实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉在HP的indigo设备上进行打印，评价印刷质量。在标准测试基材上以180lpi或175lpi的加网线数打印20张CATP文件测试页，通过分光光度仪测量以及人工观察，评价印刷质量，其结果列于表2中。图1为Indigo设备用来检测打印质量的CATP标准测试图；图片包含很多元素，不同区域检测不同的印刷性能。与油墨的印刷质量相关的主要有：

区域F：检查分辨率区域，从标有数字“2”开始的所有线条(垂直和水平方向)线与线之间的区域应空白、没有油墨。

区域H：检查图像区域，用于检查人物皮肤和背景区域的网点是否变形，是否有明显瑕疵，比如划痕或横纹，是否出现印刷转印问题。

区域I和J：检查渐变区域，从顶部100％网点到底部10％网点的变化应平滑连续，如果跳跃性变化则不正常。区域L：检查不同页面和同一页面上实地密度一致性的区域，用分光光度仪测量同一页面4个角色块的实地密度，最大误差应不超过0.15；用分光光度仪测量不同页面上同一位置同一色块的实地密度，最大误差也应不超过0.15。

区域M：检查拖尾区域，确认在黑线下方没有出现拖尾现象。

区域N：检查文字质量区域，这个区域包含阳字和阴字，这些字均应清晰可见，没有出现任何拖尾或雾状现象，色块没有出现白点和起雾现象。

区域O：检查印刷锐度和质量区域，此区域包含阳图和阴图的星型和钻石型图案，如果图案清晰、空白区域没有任何颜色，则印刷质量好；反之则印刷有问题。

区域P：检查高光转印区域，此区域包括1pixel和2pixel两个区域。在1pixel区域的转印率应为50％，在2pixel区域的转印率应为100％。

使用分光光度仪检测使用本油墨印刷的实地色块图像，其实地密度值越高其传输光密度越高。

通过Indigo设备建立的CATP测试页来测试，各个检测项目均可达到理想印刷效果说明图像质量较高。

截取利用实施例1～4和对比例1～3制备得到的液体墨粉在HP的indigo设备上打印得到的图片中如图1所示的红色长方形框内打印效果，如图2所示。

从图2可看出，4个实施例打印的线条解析力较高，渐变色块图像细腻，过渡自然，打印效果优秀，3个对比例打印的线条解析力不足，密集线条糊成一团，渐变色块中网点杂乱，浓淡不均，整体打印效果较差。

结合表2和图2可以看出，本发明的低迁移电荷导向剂的液体墨粉比商业的电荷导向剂的液体墨粉具有更高的传输光密度。本发明的低迁移电荷导向剂的液体墨粉形成的图像具有较高的细节分辨率，图像质量较高。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。