用于在基底上形成图像的喷墨油墨、喷墨印刷工艺和油墨组以及用于形成喷墨油墨的水性颜料分散体制造技术

一种用于在基底上形成图像的喷墨油墨，该喷墨油墨包含颜料P、用于分散颜料P的嵌段共聚物分散剂D以及水性载体；其中所述嵌段共聚物分散剂D包括用于锚定至颜料P的锚定链段A，其中所述嵌段共聚物分散剂另外包括用于颜料的水相稳定化的基质稳定化链段M，其中所述锚定链段A包括重复单元R1和不同于R1的重复单元R2，其中所述重复单元R1的疏水性低于所述重复单元R2的疏水性，其中所述重复单元R1包括经由直接键、

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在基底上形成图像的喷墨油墨、喷墨印刷工艺和油墨组以及用于形成喷墨油墨的水性颜料分散体
专利

[0001]本专利技术的领域涉及用于在基底上形成图像的喷墨油墨、喷墨印刷工艺和喷墨油墨的油墨组以及用于形成喷墨油墨的水性颜料分散体。用于在基底上形成图像的喷墨印刷工艺使用根据本专利技术的喷墨油墨。用于在基底上形成图像的喷墨油墨的油墨组包括根据本专利技术的喷墨油墨。本专利技术的领域还涉及用于形成根据本专利技术的喷墨油墨的水性颜料分散体。
[0002]背景
[0003]通过在基底上施加多于一种喷墨油墨来在基底上形成图像的喷墨印刷工艺通常是已知的。用于工业印刷应用的喷墨油墨主要使用颜料作为着色剂，除了在纺织工业中仍然经常使用基于反应性染料的喷墨油墨。颜料是固体材料，其在喷墨油墨载体中还保持为固体，这与实际上溶解在载体介质中的染料相对照。颜料颗粒被精细地分散在油墨中并且具有纳米级尺寸。典型的喷墨印刷工艺使用3种颜色或4种颜色的喷墨油墨来产生多色图像。典型的颜色是青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)。CMY彩色喷墨油墨通常由有机颜料制成，其中一些包含在络合物中的金属原子，而K油墨使用通常由炭黑制成的有机颜料。颜料粉末在商业上不是作为纳米颗粒获得，而是在合成工艺期间形成的颜料颗粒的团聚体和聚集体。颜料的团聚体和聚集体需要变得较小，并且通常将通过研磨、碾磨或将团聚体和聚集体破碎的其他技术来达到纳米级尺寸。颜料粉末颗粒的颗粒尺寸减小通常在载体介质中进行，所述载体介质将在之后的阶段中被用于油墨中。使颜料颗粒较小的这样的工艺步骤通常在比最终油墨中更高的颜料浓度完成，并且于是被称为颜料分散。
[0004]如上文论述的，颜料被机械地破碎成30nm
‑
300nm的尺寸，这需要通过添加分散剂(或表面活性剂)来稳定化，以物理地和/或静电地防止颜料重新团聚。典型地，这是物理化学现象，因为在颜料表面和分散剂或表面活性剂之间不存在化学键，所述分散剂可以是聚合物分散剂(例如，无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物)。
[0005]有时共价结合的化学品还可以被用于水基油墨中的颜料颗粒稳定化，但是大多需要昂贵的生产工艺。
[0006]用于制备颜料分散体的已知方法是基于无规聚合的分散剂：它们被用于模拟油墨中，例如用于柔性版印刷，但还用于喷墨油墨中。典型地，无规聚合物由两种单体构成，一种单体是更亲颜料的(pigmentophilic)，并且另一种单体是与载体液体更相容的，或者可以说是亲基质的(matrixophilic)。这些单体在聚合物中随机地散开，因此没有预先定义聚合物结构(即单体序列)和单体重复单元的数量。因此，许多聚合物将具有能够使液体中的颜料颗粒稳定化的有利的结构，但还存在非活性群体，该非活性群体具有用于稳定化的“坏的”结构(例如，没有足够的颜料锚定物，彼此不够靠近，太少的亲基质基团)。这些级分通常不被吸附或者容易解吸，产生不稳定的分散体。两个主要问题是，未被吸收的高分子量分散剂分子存在于基质中，并且因此有助于较高的分散体粘度。另外，最终油墨的粘弹性性质可能受到负面影响。增加的粘度和最终油墨的受影响的粘弹性性质两者的作用都可能干扰液滴形成工艺，诸如通过增加的雾形成干扰液滴形成工艺。
[0007]另一种已知的方法是嵌段共聚物分散剂。包含疏水性嵌段链段和亲水性嵌段链段的嵌段共聚物分散剂已经在许多喷墨油墨专利中被公开。US 5859113(DU PONT)公开了一种具有聚合物A链段和聚合物B链段的AB嵌段共聚物分散剂。
[0008]已经提出了多种多样的聚合物分散剂，诸如嵌段共聚物分散剂，但颜料的分散稳定性，特别是在喷墨中的分散稳定性，仍需要进一步改善。
[0009]为了一致的图像品质，喷墨油墨需要分散稳定性，该分散稳定性能够处理例如在向客户运输或储存油墨期间的高温(高于60℃)以及在使用期间喷墨油墨的分散介质的变化，诸如水的蒸发和水溶性有机溶剂的增加的浓度，或添加功能性聚合物(functional polymer)以改善油墨在基底上的附着力、干燥、防水性或耐划痕性。
[0010]在工业喷墨工艺中，对可用于喷墨印刷的颜料分散体的稳定性的要求也在增加，特别是在较高的喷射频率、较小的液滴形成、较高的喷射温度和/或更多要求的单程印刷应用中。
[0011]所有油墨添加剂(诸如表面活性剂、胶乳、聚合物、低聚物、(水溶性的)有机溶剂)可以与分散剂竞争以与颜料表面相互作用，并且从而负面地影响颜料分散稳定性。这些添加剂在性质上通常是有机的(在一定程度上甚至与油墨基质不相容)，并且它们将竞争颜料的相同的有机表面，特别显著地是在水基油墨中。如果这发生在印刷头内部，则它将导致分散剂从表面上的去除，降低或破坏稳定性，并且产生不可逆地堵塞的喷嘴，导致例如白线和图像品质的严重降低，或包含太大颗粒的油墨，其负面地影响进入印刷头的油墨流。
[0012]由于增加的需求，对进一步优化油墨添加剂，诸如取决于彩色颜料的类型的优化，以获得一致的图像品质和可靠的喷墨工艺存在需求。
[0013]此外，对于一些彩色颜料，已经发现在增强喷墨油墨所需要的颜料稳定性的同时，以简单的方式例如使用碾磨工艺获得精细的颜料分散体更加困难。
[0014]仍然希望配制这样的嵌段共聚物分散剂，该嵌段共聚物分散剂为不同的颜料提供高度的碾磨性能(即能够非常容易地碾磨到期望的颗粒尺寸)，而不需要另外的共溶剂，并且保持颜料分散体的高水平的稳定性，使得获得的颜料分散体为配制最终喷墨油墨提供广泛的多功能性。
[0015]因此，对能够制造这样的稳定的着色的喷墨油墨存在需求，其中对于更宽多样性的喷墨油墨，可以容易地增强喷墨油墨中颜料的分散稳定性。
[0016]专利技术概述
[0017]根据本专利技术的第一方面，提供了用于在基底上形成图像的喷墨油墨，该喷墨油墨包含颜料P、用于分散颜料P的嵌段共聚物分散剂D以及水性载体；其中所述嵌段共聚物分散剂D包括用于锚定至颜料P的锚定链段A，其中所述嵌段共聚物分散剂另外包括用于颜料的水相稳定化的基质稳定化链段M，其中所述锚定链段A包括重复单元R1和不同于R1的重复单元R2，其中所述重复单元R1的疏水性低于所述重复单元R2的疏水性，其中所述重复单元R1包括经由直接键、
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C
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O
‑
C
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醚键或
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C
‑
O
‑
(C＝O)
‑
N
‑
氨基甲酸乙酯键与末端基团偶联的(聚)环氧烷，其中所述末端基团选自烷基基团、芳基基团及其组合。特别地，重复单元R1包括经由直接键或
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C
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O
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(C＝O)
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N
‑
氨基甲酸乙酯键与末端基团偶联的(聚)环氧烷。
[0018]根据本专利技术的另一个方面，提供了用于通过将多于一种喷墨油墨施加在基底上来在基底上形成图像的喷墨印刷工艺，其中所述多于一种喷墨油墨包括根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在基底上形成图像的喷墨油墨，所述喷墨油墨包含颜料P、用于分散所述颜料P的嵌段共聚物分散剂D以及水性载体；其中所述嵌段共聚物分散剂D包括用于锚定至所述颜料P的锚定链段A，其中所述嵌段共聚物分散剂另外包括用于所述颜料的水相稳定化的基质稳定化链段M，其中所述锚定链段A包括重复单元R1和不同于R1的重复单元R2，其中所述重复单元R1的疏水性低于所述重复单元R2的疏水性，其中所述重复单元R1包括经由直接键、
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C
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O
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C
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醚键或
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C
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O
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(C＝O)
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N
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氨基甲酸乙酯键与末端基团偶联的(聚)环氧烷，其中所述末端基团选自烷基基团、芳基基团及其组合，并且其中所述颜料P和所述嵌段共聚物分散剂D之间的重量比率在0.05和2.0之间，优选地在0.1和1.0之间。2.根据权利要求1所述的油墨，其中所述末端基团是烷基基团。3.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中所述重复单元R1包含聚环氧烷基团，所述聚环氧烷基团优选地包含独立地选自乙二醇和丙二醇的二醇单元。4.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中所述重复单元R1具有Hansen溶解度参数值δ(极性+氢)
R1
，其中δ(极性+氢)
R1
>8.0cal
1/2
cm
‑
3/2
，其中所述Hansen溶解度参数值δ(极性+氢)被定义为√[δ(极性)2+δ(氢)2]。5.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中所述重复单元R1是非离子重复单元。6.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中R1的极性键合值：δ(极性)
R1
>5.0cal
1/2
cm
‑
3/2
。7.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中所述锚定链段A的所述重复单元R2使用疏水性单体Mn2形成，所述疏水性单体Mn2选自由甲基丙烯酸酯单体、丙烯酸酯单体和乙烯基单体组成的组，并且所述锚定链段A的所述重复单元R1使用非离子的疏水性较低的单体Mn1形成，所述非离子的疏水性较低的单体Mn1选自甲基丙烯酸酯单体、丙烯酸酯单体和乙烯基单体的组，其中优选地所述单体Mn1包含烷氧基醚末端基团。8.根据权利要求7所述的油墨，其中所述疏水性单体Mn2是以下中的至少一种：甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2
‑
乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸对甲苯酯、甲基丙烯酸山梨酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2
‑
乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸对甲苯酯、丙烯酸山梨酯、及其混合物。9.根据权利要求7或8所述的油墨，其中所述非离子的疏水性较低的单体Mn1是以下中的至少一种：三(乙二醇)甲醚丙烯酸酯、丙烯酸2
‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙酯(EOEOEA)、乙二醇甲醚丙烯酸酯、丙烯酸2
‑
乙氧基乙酯、二(乙二醇)甲醚丙烯酸酯、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2
‑
乙氧基乙酯、二(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯、三(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸2
‑
[[(丁基氨基)羰基]氧基]乙酯、及其混合物。10.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中所述重复单元R2具有Hansen溶解度参数值δ(极性+氢)
R2
，其中δ(极性+氢)
R2
<8.0cal
1/2
cm
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3/2
，优选地<7.2cal
1/2
cm
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3/2
，其中所述Hansen溶解度参数值δ(极性+氢)被定义为√[δ(极性)2+δ(氢)2]。11.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中R2的极性键合值：δ(极性)
R2
<5.0cal
1/2
cm
‑
3/2
，优选地<4.4cal
1/2
cm
‑
3/2
。12.根据前述权利要求中任一项所述的油墨，其中所述基质稳定化链段M使用至少一种
单体Mn3形成，所述至少一种单体Mn3分别用于获得离子亲水性重复单元R3，所述离子亲水性重复单元R3任选地包含中和的酸基团、中和的碱性基团或其他离子官能团诸如...

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔纳，
申请(专利权)人：西康制造有限公司，
类型：发明
国别省市：