技術領域
本發(fā)明涉及一種復合水性噴墨打印用墨水配方。
背景技術
隨著電腦應用的普及，彩色打印市場日益繁榮。尤其是彩色噴墨打印機，它既能提供高質量的文本打印又能打印出高質量的圖形。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，即使生產廠配套的價格昂貴的專用墨水，也不能滿足要求。因此，國內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。對用戶的需求應當進行適當?shù)募毞?，從多個方向來滿足用戶的需求。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中打印用墨水性能指標差、雜質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)有墨水性能的復合水性噴墨打印用墨水。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：一種復合水性噴墨打印用墨水配方，所述配方材料包括以質量分數(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、不應有化學變化或沉淀生成等。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。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構具有兩親性：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率值。電導率數(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，通過真空排出反應中生成的氯化氫，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品，其具體的制備方法均為現(xiàn)有技術，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，而且便于調節(jié)其pH值。
進一步地，配方材料內還添加有以質量分數(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，很容易產生某些化學反應，使染料分解褪色，導致打印圖案經(jīng)日曬后產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，配方材料內還添加有以質量分數(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)明上述技術思想情況下，根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發(fā)明的范圍內。
實施例1：
本實施例公開了一種復合水性噴墨打印用墨水配方，所述配方材料包括以質量分數(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即得到墨水粗產品；將得到的墨水粗產品放在超聲波處理設備中以1040kHz高頻超聲處理150h，然后檢測其各項指標。
4、將過濾設備準備好，所述過濾設備包括靜置池、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，將墨水粗產品中的小粒徑雜質過濾；最終將從聚四氟乙烯濾布過濾機出來的墨水產品存儲在高分子儲存桶中進行儲存。所述多層過濾器中設有5層聚丙烯棉過濾層，所述聚四氟乙烯濾布過濾機內設有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，將得到的墨水粗產品直接過濾得到最終產品最為對比組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，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)明的技術實質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。
1.一種復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)權利要求1所述的一種復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)權利要求1所述的一種復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)權利要求1-3任一項所述的一種復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)權利要求1-3任一項所述的一種復合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：配方材料內還添加有以質量分數(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)權利要求1-3任一項所述的一種復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)權利要求1-3任一項所述的一種復合水性噴墨打印用墨水配方，其特征在于：配方材料內還添加有以質量分數(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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