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CN114836077A - 一种pet膜片打印墨水 - Google Patents

一种pet膜片打印墨水 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PET膜片打印墨水，属于喷墨打印技术领域，包括如下原料：33‑45份水、26‑32份颜料色浆、9‑12份聚氨酯乳液、15‑19份二元醇、0.8‑1.2份助剂；按比例在水中依次加入颜料色浆和助剂，研磨2‑3h，再加入聚氨酯乳液和二元醇，搅拌均匀，过滤得到产品。本发明制得的助剂为分子侧链上同时含有‑COOH和‑SO3H的高分子聚合物，能有效吸附于色料颗粒表面，使色料颗粒均匀分散于墨水中，且能助研，从多方面改善颜料色浆的均匀度、分散性和稳定性，提高墨水的质量；此外，通过可聚合单体在助剂的侧链上引入了多个‑NCl基团，赋予助剂优良的抗菌活性，延长墨水的效期。

Description

一种PET膜片打印墨水
技术领域
本发明属于喷墨打印技术领域，具体地，涉及一种PET膜片打印墨水。
背景技术
“烫画”是指把图案印刷到PET膜上，干燥后，用这种带有图案的膜通过高温高压烫到服装面料的表面，撕离废膜，图案就可以转印到服装面料表面。目前市场上的烫画转印工艺为传统丝印转移工艺外加雕刻技术，其工序复杂，无法满足小批量及个性化的生产。为简化工序，开始使用水性颜料墨水喷墨打印完成烫画转印工艺，目前使用的水性颜料墨水色彩表现性好，具有环保的优势。但是水性颜料墨水在一般涂有离型剂的PET膜上的打印效果不理想，当墨量较少时，墨滴在膜上呈水珠状，出现聚墨的现象；当墨量较大时，墨滴在膜上很容易渗化，打印图案的精细度低。另外，墨水中颜料色浆在水分散介质中，经过长时间存储后，会有部分色料颗粒发生沉降，难以形成色度均匀、丰满的墨水，并且，保存不当容易滋生细菌，降低墨水的效期。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种PET膜片打印墨水。
本发明通过合成聚合单体以及通过聚合单体合成助剂，使制得的助剂为分子侧链上同时含有-COOH和-SO3H基团的高分子聚合物，能有效吸附于色料颗粒表面，形成空间位阻效应以及较大的动电电位，以使色料颗粒均匀分散于墨水中，并且能够进一步研磨细化，从多方面改善颜料色浆的均匀度、分散性和稳定性，使墨水具备良好、均匀的色度和稳定性，提高墨水的质量；此外，通过可聚合单体在助剂的侧链上引入了多个-NCl基团，赋予助剂优良的抗菌活性，延长墨水的效期，且能进一步提升助剂的分散效果，提升墨水稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种PET膜片打印墨水，包括如下重量份原料：33-45份水、26-32份颜料色浆、9-12份聚氨酯乳液、15-19份二元醇、0.8-1.2份助剂；
制备方法为：按比例在水中依次加入颜料色浆和助剂，研磨2-3h，再加入聚氨酯乳液和二元醇，搅拌均匀，过滤，得到PET膜片打印墨水。
进一步地，二元醇为丙二醇和二甘醇按照质量比1:2所得的混合物。
进一步地，聚氨酯乳液的固含量为40％，为丙烯酸酯(软单体)共聚型聚氨酯乳液；该聚氨酯乳液在PET膜片上可形成具有良好的附着力和抗拉强力的膜层，改善墨水在PET膜片上的渗化现象，并且由于聚氨酯乳液中共聚有丙烯酸酯单体，玻璃化温度较低，在进行热转印时呈现柔软状态，使墨水更加容易从PET膜上转印到织物上，使得墨水在面料上的转印效果更好的同时，印花图案的附着力增强，有效提高打印后的图案在面料上的耐摩擦性和耐水洗色牢度。
进一步地，所述助剂通过如下方法制备：
S1、先将5-羟基-5-甲基乙内酰脲加入反应釜中，在15-18℃温度条件下加入脱水剂，再将混合液降温至12℃以下，加入丙烯腈，搅拌均匀后通入汽化后的异丁烯，通完后，5-10℃下反应90-100min，静置、结晶、过滤、洗涤、精制，制得可聚合单体；5-羟基-5-甲基乙内酰脲、脱水剂、丙烯腈、异丁烯的用量比为143-149g:0.2mol:102-139g:56g；
在脱水剂的存在下，5-羟基-5-甲基乙内酰脲与丙烯腈和异丁烯发生反应，获得可聚合单体，该可聚合单体分子上引入了双键，为后续聚合反应提供了反应位点；除此，可聚合单体的单个分子上含有三个-NH基团，在后续氯化过程中，会形成-NCl基团，赋予产物极高的抗菌特性；具体反应方程式如下所示：
Figure BDA0003675323710000031
S2、在磁力搅拌下，将可聚合单体、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、次亚磷酸钠和去离子水加入到带回流冷凝器的圆底烧瓶中，再加入少量吐温80，通入氮气，加热至70℃，在氮气保护下，将过硫酸铵水溶液缓慢滴加进反应烧瓶中，滴加完毕后，将反应温度升至80℃，反应8-10h，获得聚合物；可聚合单体、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、次亚磷酸钠、去离子水、过硫酸铵水溶液的用量比为10g:1.4g:9g:7.1g:9.6g:35mL:6.2mL；过硫酸铵水溶液的浓度为0.78mol/L；吐温80的加入量为去离子水质量的3％；
可聚合单体、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸在引发剂作用下，发生乳液聚合反应，获得聚合物，该聚合物的侧链含有羧酸基团、磺酸基团和可聚合单体分子链，具体反应方程式如下所示：
Figure BDA0003675323710000032
Figure BDA0003675323710000041
S3、待聚合物温度降至室温后，加入次氯酸钠溶液，并调节混合液的pH值为6.8-7.0，升高温度至40-45℃，搅拌反应50-60min，获得助剂；次氯酸钠溶液的质量分数为0.5％，次氯酸钠溶液的加入量为聚合物体积的0.06-0.07倍；在次氯酸钠的作用下，聚合物分子侧链上的-NH发生氯化反应，形成-NCl基团，获得具有抗菌作用的助剂。
进一步地，步骤S1中精制的具体步骤为：将洗涤后的产物和乙醇水溶液(质量分数30％)混合后加入到重结晶釜中，进行重结晶操作，之后离心干燥。
上述过程制备的助剂，为分子侧链上同时含有-COOH和-SO3H基团的高分子聚合物，-COOH可与色料颗粒(颜料色浆中的有效物质)表面产生氢键作用，产生吸附效果，使聚合物分子吸附在色料颗粒表面，在色料表面形成聚合物高分子链，使得色料粒子之间产生较大的空间位阻效应，以抵御颗粒间的范德华引力，达到优良的分散效果；另外，除氢键作用产生吸附而带来位阻效应外，羧酸和磺酸基团产生高电荷密度，使得其颗粒表面有较大的动电电位，而产生较为强烈的颗粒间静电排斥效应，在一定程度上有助于色料颗粒的分散并改善研磨效果；并且，由于吸附在色料颗粒表面的聚合物分子链可较为有效地润湿颗粒表面，并还可能渗透到颗粒的微裂隙中，使得颗粒软化而较为容易地被研磨破碎，形成更加均匀、细腻且分散效果好的色浆；因此，本发明制得的助剂能够从多方面改善颜料色浆的均匀度、分散性和稳定性，使墨水具备良好、均匀的色度和稳定性，提高墨水的质量；
另外，助剂的分子侧链上引入了-NH基团，经过氯化反应后，形成-NCl基团，N-Cl键上含有的氧化性的Cl与细菌体接触时，能够快速的与细胞膜上受体反应，使细胞生物酶失活，从而导致细菌体死亡，以达到抗菌效果；需要提出的是，本发明通过可聚合单体的合成，在一个单体分子上引入三个-NH基团，以实现大幅提升抗菌活性成分的含量，以期实现少量加入便能实现高效抗菌的效果；此外，在后续氯化操作过程中，部分未被氯化的-NH基团，也即酰胺基团(-CO-NH-)亦能与色料颗粒表面产生氢键作用，强化色料颗粒对助剂的吸附效果，进而辅助提升助剂对色料的分散效果。
本发明的有益效果：
本发明通过在墨水中加入聚氨酯乳液作为成膜物质，其为丙烯酸酯(软单体)共聚型聚氨酯乳液，该聚氨酯乳液在PET膜片上可形成具有良好的附着力和抗拉强力的膜层，改善墨水在PET膜片上的渗化现象，并且由于聚氨酯乳液中共聚有丙烯酸酯单体，玻璃化温度较低，在进行热转印时呈现柔软状态，使墨水更加容易从PET膜上转印到织物上，使得墨水在面料上的转印效果更好的同时，印花图案的附着力增强，有效提高打印后的图案在面料上的耐摩擦性和耐水洗色牢度；
本发明通过合成聚合单体以及通过聚合单体合成助剂，使制得的助剂为分子侧链上同时含有-COOH和-SO3H基团的高分子聚合物，能有效吸附于色料颗粒表面，形成空间位阻效应以及较大的动电电位，以使色料颗粒均匀分散于墨水中，并且能够进一步研磨细化，从多方面改善颜料色浆的均匀度、分散性和稳定性，使墨水具备良好、均匀的色度和稳定性，提高墨水的质量；此外，通过可聚合单体在助剂的侧链上引入了多个-NCl基团，赋予助剂优良的抗菌活性，延长墨水的效期，且能进一步提升助剂的分散效果，提升墨水稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备助剂：
S1、先将143g的5-羟基-5-甲基乙内酰脲加入反应釜中，在15℃温度条件下加入0.2mol脱水剂，再将混合液降温至12℃以下，加入102g丙烯腈，搅拌均匀后通入56g汽化后的异丁烯，通完后，5℃下反应100min，静置、结晶、过滤、洗涤，将洗涤后的产物和乙醇水溶液(质量分数30％)混合后加入到重结晶釜中，进行重结晶操作，之后离心干燥，制得可聚合单体；
S2、在磁力搅拌下，将10g可聚合单体、1.4g甲基丙烯酸甲酯、9g衣康酸、7.1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、9.6g次亚磷酸钠和35mL去离子水加入到带回流冷凝器的圆底烧瓶中，再加入1.05g吐温80，通入氮气，加热至70℃，在氮气保护下，将6.2mL过硫酸铵水溶液(浓度为0.78mol/L)缓慢滴加进反应烧瓶中，滴加完毕后，将反应温度升至80℃，反应8h，获得聚合物；
S3、待聚合物温度降至室温后，加入0.06倍次氯酸钠溶液(质量分数为0.5％)，并调节混合液的pH值为6.8-7.0，升高温度至40℃，搅拌反应50min，获得助剂。
实施例2
制备助剂：
S1、先将149g的5-羟基-5-甲基乙内酰脲加入反应釜中，在18℃温度条件下加入0.2mol脱水剂，再将混合液降温至12℃以下，加入139g丙烯腈，搅拌均匀后通入56g汽化后的异丁烯，通完后，10℃下反应90min，静置、结晶、过滤、洗涤，将洗涤后的产物和乙醇水溶液(质量分数30％)混合后加入到重结晶釜中，进行重结晶操作，之后离心干燥，制得可聚合单体；
S2、在磁力搅拌下，将10g可聚合单体、1.4g甲基丙烯酸甲酯、9g衣康酸、7.1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、9.6g次亚磷酸钠和35mL去离子水加入到带回流冷凝器的圆底烧瓶中，再加入1.05g吐温80，通入氮气，加热至70℃，在氮气保护下，将6.2mL过硫酸铵水溶液(浓度为0.78mol/L)缓慢滴加进反应烧瓶中，滴加完毕后，将反应温度升至80℃，反应10h，获得聚合物；
S3、待聚合物温度降至室温后，加入0.07倍次氯酸钠溶液(质量分数为0.5％)，并调节混合液的pH值为6.8-7.0，升高温度至45℃，搅拌反应60min，获得助剂。
实施例3
制备PET膜片打印墨水：
在330g水中依次加入260g颜料色浆和8g实施例1制得的助剂，研磨2h，再加入90g聚氨酯乳液和150g二元醇，搅拌均匀，过滤，得到PET膜片打印墨水。
二元醇为丙二醇和二甘醇按照质量比1:2所得的混合物。
聚氨酯乳液的固含量为40％，为丙烯酸酯(软单体)共聚型聚氨酯乳液。
实施例4
制备PET膜片打印墨水：
在390g水中依次加入290g颜料色浆和10g实施例1制得的助剂，研磨2.5h，再加入105g聚氨酯乳液和175g二元醇，搅拌均匀，过滤，得到PET膜片打印墨水。
二元醇为丙二醇和二甘醇按照质量比1:2所得的混合物。
聚氨酯乳液的固含量为40％，为丙烯酸酯(软单体)共聚型聚氨酯乳液。
实施例6
制备PET膜片打印墨水：
在450g水中依次加入320g颜料色浆和12g实施例2制得的助剂，研磨3h，再加入120g聚氨酯乳液和190g二元醇，搅拌均匀，过滤，得到PET膜片打印墨水。
二元醇为丙二醇和二甘醇按照质量比1:2所得的混合物。
聚氨酯乳液的固含量为40％，为丙烯酸酯(软单体)共聚型聚氨酯乳液。
对比例1
将实施例3中的助剂换为普通的表面活性剂(OP-10)，其余原料及制备过程不变。
对比例2
将实施例3中的助剂原料去除，其余原料及制备过程不变。
对实施例3-5制得的墨水和对比例1-2制得的墨水进行如下性能测试：
基础性能：采用SNB-2数字粘度计测试粘度、液体界面张力测定仪测试表面张力；按照ASTM D 3359Adhesion Test标准测试附着力强度，1A最小，5A最大；静置5周测定墨水的稳定率；
打印性能：取墨水500mL，在EPSON-T3280喷墨打印机上进行打印，打印介质为PET膜片，按照单一色块，100％喷墨设置进行喷墨打印，边打印边进行观察记录；
抗菌性能：采用抑菌圈法定性地检验墨水的抗菌效果，采用的菌种为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，测试48h的杀菌率；
上述测试结果如下表所示：
Figure BDA0003675323710000091
由上表数据可知，实施例3-5制得的墨水的表面张力和粘度均满足使用要求、打印效果好、打印流畅，与PET基体的附着力强；实施例3-5制得的墨水在静置沉降5周后，其稳定率为97.4-97.9％，说明本发明制得的墨水具有极高的分散性能和稳定性能；实施例3-5制得的墨水对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有极高的杀菌率，说明本发明制得的墨水具备抗菌特性，能够有效延长墨水的效期；结合对比例1和对比例2的数据可知，本发明的助剂不仅能提高墨水的分散、稳定性能，还能赋予墨水一定的抗菌特性。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PET膜片打印墨水，其特征在于，包括如下重量份原料：33-45份水、26-32份颜料色浆、9-12份聚氨酯乳液、15-19份二元醇、0.8-1.2份助剂；
制备方法为：按比例在水中依次加入颜料色浆和助剂，研磨2-3h，再加入聚氨酯乳液和二元醇，搅拌均匀，过滤，得到PET膜片打印墨水。
2.根据权利要求1所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，二元醇为丙二醇和二甘醇按照质量比1:2所得的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，聚氨酯乳液的固含量为40％，为丙烯酸酯共聚型聚氨酯乳液。
4.根据权利要求1所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，所述助剂通过如下方法制备：
S1、先将5-羟基-5-甲基乙内酰脲加入反应釜中，在15-18℃温度条件下加入脱水剂，再将混合液降温至12℃以下，加入丙烯腈，搅拌均匀后通入汽化后的异丁烯，通完后，5-10℃下反应90-100min，静置、结晶、过滤、洗涤、精制，制得可聚合单体；
S2、在磁力搅拌下，将可聚合单体、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、次亚磷酸钠和去离子水加入到带回流冷凝器的圆底烧瓶中，再加入少量吐温80，通入氮气，加热至70℃，在氮气保护下，将过硫酸铵水溶液缓慢滴加进反应烧瓶中，滴加完毕后，将反应温度升至80℃，反应8-10h，获得聚合物；
S3、待聚合物温度降至室温后，加入次氯酸钠溶液，并调节混合液的pH值为6.8-7.0，升高温度至40-45℃，搅拌反应50-60min，获得助剂。
5.根据权利要求4所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，步骤S1中5-羟基-5-甲基乙内酰脲、脱水剂、丙烯腈、异丁烯的用量比为143-149g:0.2mol:102-139g:56g。
6.根据权利要求4所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，步骤S1中精制的具体步骤为：将洗涤后的产物和乙醇水溶液混合后加入到重结晶釜中，进行重结晶操作，之后离心干燥。
7.根据权利要求6所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，乙醇水溶液的质量分数为30％。
8.根据权利要求4所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，步骤S2中可聚合单体、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、次亚磷酸钠、去离子水、过硫酸铵水溶液的用量比为10g:1.4g:9g:7.1g:9.6g:35mL:6.2mL。
9.根据权利要求4所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，步骤S2中过硫酸铵水溶液的浓度为0.78mol/L；吐温80的加入量为去离子水质量的3％。
10.根据权利要求4所述的一种PET膜片打印墨水，其特征在于，步骤S3中次氯酸钠溶液的质量分数为0.5％，次氯酸钠溶液的加入量为聚合物体积的0.06-0.07倍。
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