用作噴墨墨水助劑的烷氧基硅烷粘結劑的制作方法

專利名稱：用作噴墨墨水助劑的烷氧基硅烷粘結劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及噴墨打印機用的水性墨水，更具體地說，涉及含烷氧基硅烷粘結助劑的水性墨水。
噴墨打印是一種非敲擊式打印方法，其中，墨水微滴作為對電子信號的響應沉積在如紙張或透明薄膜等基質上。由于打印輸出的文件價廉、質量高且操作時無噪聲，所以在計算機用的各種打印機中，噴墨打印機更為廣受歡迎。
染料和顏料均已用作噴墨打印機墨水的著色劑。染料基墨水雖然總的來說具有優良的色性，但較之顏料基墨水又有許多缺點。染料通常是水溶性的，且在基質上變干之后仍然是水可溶的。染料極易被濺落的水所重新溶解，且與氈筆類記號筆接觸時會產生印跡涂污現象。此外，染料較之顏料耐光性差，即使在室內燈光照射下也會褪色。因此，染料基墨水通常不適用于那些對耐潮濕和耐光性要求高的應用場合。顏料是優選的著色劑，只要該顏料制成的分散液不發生絮凝和沉淀即可。
水基顏料分散液在本技術領域中是眾所周知的，商業上作為涂膜料如漆料被用于涂布在各種基質上。顏料分散液通常采用非離子型或離子型技術予以穩定。當采用非離子型技術時，顏料顆粒通過聚合物作用得以穩定，這種聚合物具有水可溶的、能與水結合的親水部分，從而提供熵的或位阻的穩定性。作為這種用途的代表性聚合物包括聚乙烯醇、纖維素、環氧乙烷改性的酚類及環氧乙烷/環氧丙烷聚合物類。雖然非離子型技術對pH的變化或離子雜質不敏感，但在許多應用場合卻暴露出一個主要缺點，即最終的產品對水卻是敏感的。因此，若在墨水等應用領域采用此技術，則當暴露于潮氣中時墨水易被涂污。
實際應用中要求噴墨墨水具有良好的防水和防涂污性能。尤其對于顏料基墨水，要求其既能保持分散液的穩定性又能改善其防水性和防涂污性。
根據本發明，提供了一種水性噴墨墨水組合物，它包含(A)一種水性載色劑；(B)一種著色劑；及(C)一種選自烷氧基硅烷粘結助劑的助劑。
該組合物具有優良的防水性和防涂污性及打印質量，而且還具有優良的分散穩定性。
本發明的墨水組合物包含水性載色劑、著色劑(即染料或顏料)和烷氧基硅烷粘結助劑。該墨水也可含有本技術領域熟知的其它助劑。
水性載色劑水性載色劑是水或水與至少一種水溶性有機溶劑的混合物。常用的是去離子水。如何選擇水和水溶性有機溶劑的合適混合物則取決于特定用途的要求，例如所需的表面張力和粘度、所選用的著色劑和墨水的干燥時間。水溶性的有機溶劑是熟知的，其中的代表性例子在美國專利5,085,698中已經公開，其內容引入本文作為參考。含至少兩個羥基的水溶性有機溶劑如二甘醇與去離子水的混合物是優選的水性載色劑。若采用水與有機溶劑的混合物作為水性載色劑，則水介質的重量含量，以水性載色劑的總重量計，應為25％～99％，優選的為45％～95％。
著色劑本發明所用的著色劑可以是顏料或染料。作為著色劑的顏料，在打印過程中始終保持微晶態或顆粒狀。作為著色劑的染料，在打印過程中在某些局部是可溶的，即使室溫下它在水性載色劑中是不可溶的也是如此。如采用顏料作為著色劑(優選的方案)則還要使用分散劑，優選的是聚合物分散劑。
顏料可用于配制分散液的顏料包括多種多樣的有機和無機顏料，可單獨使用也可混合使用。顏料顆粒應足夠細以使墨水能從噴墨打印設備特別是噴嘴處自由流出。為獲得穩定的分散液和最佳的著色性也要求足夠細的顆粒度。常用的顆粒大小約為0.005μm～15μm。優選的顏料顆粒大小應為0.005～5μm，最優選的為0.01～0.3μm。可用于實施本發明的有代表性的市售干態和壓餅狀顏料包括金屬和金屬氧化物，在上述美國專利5,085,698中已經公開，現引入本文作為參考。
若采用有機顏料，則墨水中可含高達約30wt％的以墨水組合物總重量計的顏料，但通常顏料的含量約為0.1～15wt％，優選的約為0.1～8wt％，對于大多數熱噴墨打印機的應用而言均是如此。若選用無機顏料，則墨水中所含的顏料百分含量要比采用有機顏料的相應的墨水中的含量高，有時甚至可高達約75wt％，這是因為無機顏料的比重一般高于有機顏料。
聚合物分散劑是優選的顏料分散劑。適于實施本發明的聚合物分散劑包括無規聚合物、嵌段聚合物及接枝聚合物。由于無規聚合物不如嵌段共聚物那樣能有效地穩定顏料分散液，故無規聚合物不是優選者。合適的嵌段聚合物分散劑及其合成在上述美國專利5,085,698和5,519,085中均已公開，其內容引入本文作為參考。
除了或可替代聚合物分散劑化合物外，也可使用表面活性劑化合物作為分散劑，這是本領域中技術人員所熟知的。
染料用于本發明的染料包括陰離子型、陽離子型、兩性的及非離子型的染料。這類染料對于本領域中的普通技術人員來說都是熟悉的。陰離子染料是一類在水溶液中能產生有色陰離子的染料，而陽離子染料是一類在水溶液中能產生有色陽離子的染料。
典型的陰離子染料其離子結構部分含羧基或磺酸基。本發明中最有用的陰離子染料類型例如有酸性染料、直接染料、食品染料、媒染染料和活性染料。陰離子染料選自亞硝基化合物、硝基化合物、偶氮化合物、芪化合物、三芳基甲烷化合物、呫噸化合物、喹啉化合物、噻唑化合物、吖嗪化合物、噁嗪化合物、噻嗪化合物、氨基酮化合物、蒽醌化合物、靛族化合物和酞菁化合物。
陽離子染料通常含有季氮基團。本發明中最有用的一類陽離子染料主要包括堿性染料和某些媒染染料，后者的作用是將酸性基團結合于諸如纖維之類的基材上。可用的這類染料包括偶氮化合物、二苯甲烷化合物、三芳基甲烷類、呫噸化合物、吖啶化合物、喹啉化合物、次甲基或多次甲基化合物、噻唑化合物、吲達胺或靛苯基化合物、吖嗪化合物、噁嗪化合物和噻嗪化合物，其中所有化合物對于本領域的技術人員都是熟知的。
墨水組合物中所用的染料的顏色和用量具有很大的選擇余地，主要取決于用該墨水所打印的印刷品的顏色要求、染料的純度及著色性能。染料的典型用量，以墨水的總重量計為0.01～20wt％，優選的為0.05～8wt％，更優選的為1～5wt％。
烷氧基硅烷粘結助劑用于本發明的烷氧基硅烷的數均分子量為500～25,000，優選的為2,000～12,000，最優選的為4,000～10,000。用于制備粘結助劑的合適的烷氧基硅烷可用以下通式表示
式中，R＝H、甲基或乙基；R1＝烷基、芳基或烷芳基，優選的為含有3個碳原子脂族基團；R2＝烷基、芳基或烷芳基，優選的為含有至多5個碳原子的脂族基團。
烷氧基硅烷聚合物粘結劑可以是無規、嵌段、接枝或支化鏈聚合物，還可含其它單體，如丙烯酸或甲基丙烯酸單體、乙烯類單體、苯乙烯類單體等。該粘結劑也可含酸、胺、酸酐或其它官能團。
某些有用的烷氧基硅烷粘結助劑有甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯/甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯(5/10/5)，甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯/甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯(10/10/10)，甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯/甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯(10/10/5)，甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯/甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸(10/10/5)及甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯/甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸(5/10/5)。
烷氧基硅烷粘結助劑的用量，以墨水組合物總重量計為0.1～25.0wt％，優選的為0.5～5.0wt％。
其它成分墨水也可含有其它成分。例如，表面活性劑可用于改變表面張力以及最大程度增加滲透性。但是，表面活性劑也會使用于墨水著色的顏料分散液失去穩定性。特定表面活性劑的選擇還與被打印的媒介基材的種類緊密相關。預料本領域中的技術人員會選擇適當的表面活性劑以便用于待打印的特定基材。在水性墨水中，表面活性劑的含量，以墨水的總量計可為0.01～5％，優選的為0.2～2％。
生物殺傷劑可用于墨水組合物以抑制微生物的生長。Dowicides(道化學公司，米德蘭市，密西西比州)，Nuosept(Huls AmericaInc.公司，Piscataway市，新澤西州)，Omidines(Olin Corp.公司，柴郡市，康涅狄格州)，Nopcocides(Henkel Corp.公司，安布勒市，賓夕法尼亞州)，Troysans(Troy化學公司，紐瓦克市，新澤西州)以及苯甲酸鈉都是這類生物殺傷劑的例子。
此外，也可包含EDTA之類的螯合劑，以便消除重金屬雜質帶來的有害影響。
其它已知的助劑，如濕潤劑、粘度改進劑及其它丙烯酸類或非丙烯酸類聚合物也可加入，以便改善墨水組合物的各種性能。
墨水的制備本發明墨水組合物的制備方法與其它噴墨墨水組合物的制備方法相同。若用顏料分散液作為著色劑，則先將選定的顏料(或混合顏料)與分散劑在水中進行預混以制得該分散液。分散工序可在一種臥式小型磨、球磨或研磨機中完成，也可在至少1000psi液壓下將混合物通過許多噴嘴噴入一個液體噴射作用腔內以制成顏料顆粒與水性載色劑均勻的分散液。在分散工序中也可加入輔助溶劑。
若采用染料作為著色劑，則無需采用分散劑，也無需采取防止顏料凝集的措施。制備染料基墨水是在一種攪拌良好的容器中進行，而不是在分散設備中進行。
通常要求將噴墨墨水制成濃縮液，隨后在噴墨打印機中使用前再用合適的液體稀釋成適當的濃度。經過稀釋，將墨水調節到所需的粘度、顏色、色調、飽和密度以及達到特殊用途的打印覆蓋面積要求。
噴射速度、液滴的分開距離、液滴大小和液流的穩定性都受到墨水的表面張力與粘度的極大影響。適合噴墨打印機使用的噴墨墨水在20℃下的表面張力應為約20達因/厘米～約70達因/厘米，而更優選的為30達因/厘米～約70達因/厘米。可接受的20℃下的粘度應不大于20厘泊，優選的為約1.0厘泊～約10.0厘泊。該墨水的物理性質可與廣范圍的噴射條件相適應，這些條件包括熱敏打印設備的驅動電壓和脈沖寬度，滴控噴墨設備或連續噴墨設備壓電元件的驅動頻率以及噴嘴的形狀和尺寸。該墨水可適用于各種噴墨打印機，諸如連續的、壓電滴控式的和熱敏或氣噴滴控式噴墨打印機，尤其適用于熱敏噴墨打印機。該墨水具有長時間存貯穩定性且不堵塞噴墨設備。該墨水能快速而精確地固著于諸如紙張、紡織品、薄膜等媒介物上。
打印的墨跡色調清晰、密度高、防水性優良且耐光性好。再則，該墨水不腐蝕其所接觸的噴墨打印設備的任何部件，而且基本上無異味。
實施例以下實施例進一步闡釋本發明。除非另有說明，分數和百分數均以重量計。
粘結助劑采用下述方法制備粘接助劑1以下介紹含烷氧基硅烷的聚合物的制備方法，其配方為甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯十甲基丙烯酸芐基酯十甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯(10/10/10)。
在一個3升的燒瓶上安裝機械攪拌器、溫度計、氮氣入口、干燥管出口和加料漏斗。向該燒瓶中加入914克四氫呋喃(THF)和5.0克1，3，5-三甲基苯。然后加入0.8毫升的催化劑，該催化劑是1.0M的間氯苯甲酸四丁基銨鹽的乙腈溶液。再注入26.0克(0.15M)的引發劑1-甲氧基-三甲基甲硅烷氧基丙烯。開始加入進料I(0.8毫升1.0M的間氯苯甲酸四丁基銨鹽的乙腈溶液)并在150分鐘內加完。進料II包含甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯[Z-6030，購自道·康寧公司]371.0克(1.50M)，甲基丙烯酸芐基酯265.5克(1.50M)和甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯236.1克(1.50M)。從0.00分鐘開始計算，30分鐘內將其加完。在進料I加完50分鐘后，將160.7克干燥甲醇加入到上述溶液中并開始蒸餾。在第一階段蒸餾期間，有138.4克物料從燒瓶中被蒸出。再加入200.0克干燥甲醇并繼續蒸餾至又蒸出156.0克溶劑為止。共蒸出338.4克溶劑。于是制得Z-6030/BZMA/DMAEMA10/10/10(43/30/27wt％)的聚合物，其固體含量為46.2％，Mn＝5,800。
將108.0克聚合物、8.5克磷酸和383.0克水混合即制得該聚合物的水溶液。該溶液的聚合物濃度為10％。
粘結助劑2重復上述操作，所不同的是在進料II中取用117.7克的甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯。這樣制得的Z-6030/BZMA/DMAEMA 10/10/5(50/35/15wt％)聚合物，其固體含量為40.6％，Mn＝5,000。
將123.0克該聚合物、4.9克磷酸和372.0克水混合即制得該聚合物的水溶液。該溶液的聚合物濃度為10％。
粘結助劑3重復上述操作，所不同的是在進料II中取用118.0克甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯和186.6克甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯。這樣制得Z-6030/BZMA/DMAEMA 5/10/5(33/47/20wt％)的聚合物，其固體含量為40.4％，Mn＝3,800。
將124.0克該聚合物、6.4免磷酸和370.0克水混合即制得該聚合物的水溶液。該溶液的聚合物濃度為10％。
粘結助劑4以下介紹含烷氧基硅烷的聚合物Z-6030/BZMA/MAA 10/10/10的制備方法。
在一個3升燒瓶上安裝機械攪拌器、溫度計、氮氣入口、干燥管出口和加料漏斗。將947克四氫呋喃THF和5.0克1，3，5-三甲基苯加入該燒瓶中。然后加入0.8毫升催化劑，該催化劑是1.0M的間氯苯甲酸四丁基銨鹽的乙腈溶液。再注入34.6克(0.15M)的引發劑1，1-雙(三甲基硅氧基)-2-甲基丙烯。開始加入進料I
并在210分鐘內加畢。進料II包含370.0免(1.50M)甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯[Z-6030，購自道·康寧公司]、262.2克(1.50M)甲基丙烯酸芐基酯和235.8克(1.50M)甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯。從0.00分開始計時，30分鐘內將其中完。加完進料I50分鐘后，將163.2克干燥甲醇加入到上述溶液中并開始蒸餾。在第一階段蒸餾期間，從燒瓶中蒸出252.9克物料。再加入202.0克干燥甲醇并繼續蒸餾至又蒸出269.0克溶劑為止。總共蒸出溶劑521.8克。于是制得Z-6030/BZMA/MAA 10/10/10(49/34/17wt％)聚合物，其固體含量為44.7％，Mn＝5,100。
將112.0克該聚合物、11.9克45％氫氧化鉀和376.0克水混合，即制得該聚合物水溶液。該溶液的聚合物濃度為10％。
粘結助劑5重復粘結助劑4的制備方法，所不同的是在進料II中使用117.7克甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯。制得的Z-6030/BZMA/MAA 10/10/5(53/38/9wt％)聚合物含固體物料44.2％，Mn＝4,700。
將113.0克該聚合物、7.1克45％氫氧化鉀和389.0克水混合，制得該聚合物的水溶液。該溶液的聚合物濃度為10％。
粘結助劑6重復粘結助劑4的制備方法，所不同的是在進料II中使用116.1克甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯和182.4克甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯。制得Z-6030/BZMA/MAA 5/10/5(36/51/13wt％)聚合物的固體物料含量為36.7％，Mn＝3,400。
將136.0克該聚合物、10.1克45％氫氧化鉀和354.0克水混合，制得該聚合物水溶液。該溶液的聚合物濃度為10％。
粘結助劑7以下說明用自由基聚合法制備含烷氧基硅烷的聚合物Z-6030/BZMA/DMAEMA 10/10/10的方法。
在一個3升燒瓶上安裝機械攪拌器、溫度計、氮氣入口、干燥管出口及加料漏斗。將560克醋酸丁酯和5.0克1，3，5-三甲基苯加入到燒瓶中。將溶液加熱至回流。由30.5克偶氮二異丁腈Vazo-64和270克醋酸丁酯組成的進料I開始加入并在330分鐘內加畢。進料II由371.0克甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯[Z-6030，購自道·康寧公司]、265.5克甲基丙烯酸芐基酯和236.1克甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯組成。從0.00分開始計時，300分鐘內將其加畢。在整個反應過程中持續回流。進料I加畢50分鐘后停止反應，并將160.7克干燥甲醇加入到上述溶液中，開始蒸餾。制得的Z-6030/BZMA/DMAEMA(43/30/27wt％)聚合物的固體物料含量為46.2％，Mn約為6,000。
將108.0克該聚合物、8.5克磷酸和383.0克水混合，制得該聚合物的水溶液。該溶液含聚合物10％。
聚合物分散劑采用下述方法制備聚合物分散劑1以下說明甲基丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸(10/10)二嵌段共聚物的陰離子聚合物的制備方法。
在一個12升燒瓶上安裝機械攪拌器、溫度計、氮氣入口、干燥管出口和加料漏斗。將3750克四氫呋喃THF和7.4克對二甲苯加入到燒瓶中。然后將3.0毫升間氯苯甲酸四丁基銨鹽溶于乙腈的1.0M溶液的催化劑加入其中。注入291.1克(1.25M)引發劑1，1-雙(三甲基硅氧基)-2-甲基丙烯。開始加入進料I[3.0毫升間氯苯甲酸四丁基銨鹽溶于乙腈的1.0M溶液]并在150分鐘內加畢。從0.00分鐘開始加入進料II[1976克(12.5M)甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯]，并在35分鐘內加畢。進料II加畢180分鐘后(超過99％的單體已反應)開始加入進料III[1772克(12.5M)甲基丙烯酸丁酯]，并在30分鐘內加畢。
在第400分鐘時，向上述溶液中加入780克干燥的甲醇并開始蒸餾。在第一階段蒸餾期間，從燒瓶中蒸出1300.0克物料。第二階段繼續蒸餾，同時沸點升至76℃。在第二階段蒸餾期間，總共加入5100克異丙醇。在總共蒸出8007克溶劑后得到甲基丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸嵌段共聚物，其固含量為52.1％，Mn＝2400。
聚合物分散劑2以下說明甲基丙烯酸芐基酯與甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯10/20雙嵌段的陽離子聚合物的制備方法。
在一個12升燒瓶上安裝機械攪拌器、溫度計、氮氣入口、干燥管出口和加料漏斗。將4002克四氫呋喃THF和7.7克對二甲苯加入燒瓶中。然后加入2.0毫升間氯苯甲酸四丁基銨鹽溶于乙腈的1.0M溶液催化劑。注入155.1克(0.891M)引發劑1-甲氧基-1-三甲基硅氧基-2-甲基丙烯。從0.00分開始加入進料I[2801克(17.8M)甲基丙烯酸2-二甲氨基乙基酯DMAEMA]，并在45分鐘內加畢。進料I加畢100分鐘后(超過99％的單體已反應)開始加入進料II[1568克(8.91M)甲基丙烯酸芐基酯]，并在30分鐘內加畢。
在第400分鐘時，將310克干燥甲醇加入上述溶液中并開始蒸餾。總共蒸出1725克溶劑。蒸餾完畢后加入1783克異丙醇。制得的BZMA/DMAEMA 10/20雙嵌段聚合物的固含量為49.6％，Mn＝5000。
采用下述方法制備顏料分散液品紅顏料分散體1將以下組分進行混合組分 用量(克)聚合物分散劑2(49.2％固體) 203.2喹吖啶酮品紅顏料 150.0(R-122，購自Sun化學公司，辛辛那提市，俄亥俄州)異丙醇 450.0將該混合物置于一雙輥軋磨機中加工45分鐘。制得的顏料分散體含60％顏料和40％聚合物(P/D＝1.5/1)。然后用磷酸作為中和劑將該雙輥軋磨碎片溶解，制得水溶性顏料母料。
在適度攪拌下將下列組分進行混合以制備水性顏料分散濃縮液組分 用量(克)品紅顏料分散體133.3磷酸(86.0％) 5.47去離子水 161.23據此制得的水性顏料濃縮液中含10％顏料并且含90摩爾％的來自磷酸中和聚合物的胺基團。
品紅顏料分散體2以下說明用BMA/MAA 10/10二嵌段共聚物和雙輥軋磨機制備陰離子型品紅顏料分散體的方法。
將下列組分混合組分用量(克)聚合物分散劑1(52.1％固體) 191.9喹吖啶酮品紅顏料 150.0二甘醇50.0然后將該混合物置于雙輥軋磨機中加工45分鐘。所制得的顏料分散體含50％顏料，17％二甘醇和33％聚合物。其P/D＝1.5/1。用氫氧化鉀作為中和劑將雙輥壓磨碎片溶解制得水性顏料母料。
在適度攪拌下將下列組分混合，制成水性顏料分散濃縮液組分 用量(克)品紅顏料分散體2 40.0氫氧化鉀(45.0％固體) 5.21去離子水 154.79這樣制得的水性顏料濃縮液含10％顏料，并含有90摩爾％的來自氫氧化鉀中和聚合物的酸基團。
對照例1在適度攪拌下將下列組分混合從而制得一種墨水5.0克品紅顏料分散體1、20.0克水和10微升1.0M的氟化四丁基銨(TBAF)。
對照例2在適度攪拌下將下列組分混合從而制得一種墨水5.0克品紅顏料分散體2、20.0克水和10微升1.0M的氟化四丁基銨(TBAF)。
實施例1～12在適度攪拌下將以下組分混合從而制得若干墨水實施例#組分用量(克)1 品紅顏料分散體1 5.0粘結助劑1 2.5水 17.51.0M TBAF 10μl2 品紅顏料分散體1 5.0粘結助劑2 2.5水 17.51.0M TBAF 10μl3 品紅顏料分散體1 5.0粘結助劑3 2.5水 17.51.0M TBAF 10μl4 品紅顏料分散體2 5.0粘結助劑4 2.5水 17.51.0M TBAF 10μl5 品紅顏料分散體2 5.0粘結助劑5 2.5水 17.51.0M TBAF 10μl6 品紅顏料分散體2 5.0粘結助劑6 2.5水 17.51.0M TBAF 10μl7 品紅顏料分散體1 5.0粘結助劑1 10.0水 10.01.0M TBAF 40μl
實施例#組分 用量(克)8 品紅顏料分散體15.0粘結助劑2 10.0水 10.01.0M TBAF 40μl9 品紅顏料分散體15.0粘結助劑3 10.0水 10.01.0M TBAF 40μl10 品紅顏料分散體25.0粘結助劑4 10.0水 10.01.0M TBAF 40μl11 品紅顏料分散體25.0粘結助劑5 10.0水 10.01.0M TBAF 40μl12 品紅顏料分散體25.0粘結助劑6 10.0水 10.01.0M TBAF 40μl這些墨水含2.0％顏料和不同種類的含烷氧基硅烷的聚合物。將這些墨水充入熱敏噴墨筆中，并用惠普噴墨打印機打印在Gilbert粘合紙(25％棉，Mead Co.公司產品，Dayton市，俄亥俄州)上。這些墨水打印順暢，并對其作進一步測試。
對照例3在適度攪拌下將下列組分進行混合制得一種墨水
組分 用量(克)品紅顏料分散體120.002-乙基-3-羥甲基-1，3-丙二醇10.002，2-二甲基丙醇2.001.0M TBAF 0.20去離子水 67.80這樣制得的墨水含2.0％顏料。將該墨水充入熱敏噴墨筆中，并用惠普噴墨打印機打印在Gilbert粘合紙(25％棉，Mead Co.公司產品，Dayton市，俄亥俄州)上。該墨水打印順暢，并對其作進一步測試。
實施例13在適度攪拌下將下列組分進行混合制得一種墨水組分 用量(克)品紅顏料分散體1 20.00粘結助劑制劑3 40.02-乙基-3-羥甲基-1，3-丙二醇 10.002，2-二甲基丙醇 2.001.0M TBAF 0.20去離子水 27.80這樣制得的墨水含2.0％顏料和4.0％聚合物Z-6030/BZMA/DMAEMA 5/10/5(33/47/20wt％)。將該墨水充入熱敏噴墨筆中，并用惠普噴墨打印機打印在Gilbert粘合紙(25％棉，MeadCo.公司產品，Dayton市，俄亥俄州)上。該墨水打印順暢并對其作進一步測試。
實施例14在適度攪拌下將下列組分混合制得一種墨水組分用量(克)品紅顏料分散體120.00粘結助劑2 40.02-乙基-3-羥甲基-1，3-丙二醇10.002，2-二甲基丙醇2.001.0M TBAF 0.20去離子水 27.80這樣制得的墨水含2.0％顏料和4.0％聚合物Z-6030/BZMA/DMAEMA 10/10/5(50/35/15wt％)。將該墨水充入熱敏噴墨筆中，并用惠普噴墨打印機打印在Gilbert粘合紙(25％棉，MeadCo.公司產品，Dayton市，俄亥俄州)上。該墨水打印順暢，并將其作進一步測試。
實施例15在適度攪拌下將下列組分混合制得一種墨水組分 用量(克)品紅顏料分散體120.00粘結助劑制劑1 40.02-乙基-3-羥甲基-1，3-丙二醇10.002，2-二甲基丙醇2.001.0M TBAF 0.20去離子水 27.80這樣制得的墨水含2.0％顏料和4.0％聚合物Z-6030/BZMA/DMAEMA 10/10/10(43/30/27wt％)。將該墨水充入熱敏噴墨筆中，并用惠普噴墨打印機打印在Gilbert粘合紙(25％棉，MeadCo.公司產品，Dayton市，俄亥俄州)上。該墨水打印順暢，并對其作進一步測試。
測試將對照例和實施例的墨水進行防水的沖淋和防涂色劑的涂污測試。
在第一組測試中，將這些墨水打印在紙上，然后分別對經過1小時和24小時后的防水性和防涂色劑的涂污結果進行評價。將某些打印后的樣品加熱至60℃。防水性測試也稱作淋滴測試，其方法是將水沿與打印的字行或紙頁垂直交叉方向傾倒下去，然后觀察從紙頁上流淌下的墨水量。防涂色劑測試也稱作防涂污測試，其方法是用酸性或堿性的涂色劑沿與打印的字行或紙頁垂直交叉方向進行涂刷，然后觀察被涂色劑涂抹下來的墨水量。打印的墨水試樣按照0～5的五個等級進行評估，以0等級為最好。“0”等級表示不受水或涂色劑的作用而產生淋滴現象或涂污現象。等級超過2的墨水在商業上是不可接受的。
防水和防涂污性評價水 酸性涂色劑堿性涂色劑墨水試樣#1小時 24小時 1小時 24小時 1小時 24小時室溫測試結果對照例1 4 4 5 5 5 5實施例1 4 4 5 5 1 1實施例2 4 2 5 5 1 1實施例3 4 2 4 3 1 1實施例7 4 1 2 2 0 0實施例8 1 0 1 1 0 0實施例9 3 0 0 0 0 0加熱后測試結果對照例1 4 5 5實施例7 4 3 1實施例8 0 0 0實施例9 3 2 0室溫測試結果對照例2 4 1 1 1 5 5實施例4 4 0 0 0 5 5實施例5 1 0 0 0 5 3實施例6 1 0 0 0 5 3實施例10 4 0 0 0 5 5實施例11 0 0 0 0 2 1實施例12 1 0 0 0 2 2加熱后測試結果對照例2 3 1 5實施例10 1 0 4實施例11 0 0 5實施例12 0 0 4
第二組測試中，將這些墨水打印在紙上，然后用水沖淋，分別經0、1、4和24小時后對防水沖淋的性能進行評價。某些墨水試樣是在無加熱器的打印機上打印的。另一些墨水試樣則是在有加熱器的打印機上打印的。測定防水沖淋性能的方法是，將水沿與字行或紙頁垂直交叉的方向傾倒下去，然后對從紙上流淌下的墨水量進行測量，并以光密度單位(O.D.)表示列于下表中。要求流下來的水滴具有較低的光密度值。
防水性評價墨水試樣# 打印機加熱器 初始的O.D.沖刷下的水的O.D.
1小時 4小時 24小時對比例3關閉 0.78 0.230.200.21實施例13 關閉 0.67 0.290.050.01實施例14 關閉 0.78 0.040.010.00實施例15 關閉 0.78 0.250.050.01對比例3打開 0.71 0.200.210.20實施例13 打開 0.52 0.180.010.00實施例14 打開 0.63 0.090.000.00實施例15 打開 0.56 0.250.010.00以上的測試結果表明，由于添加了含烷氧基硅烷的聚合物作為粘結助劑，所制得的熱敏噴墨墨水在防水淋和防涂色劑涂污的性能方面均獲得改善。
權利要求
1.一種水性噴墨墨水組合物，包含(A)水性載色劑；(B)著色劑；及(C)烷氧基硅烷粘結助劑。
2.權利要求1的墨水組合物，其中所述著色劑是顏料，且其中該墨水還包含顏料分散劑。
3.權利要求2的墨水組合物，其中分散劑包含嵌段共聚物，所述墨水組合物包含約0.1～8％顏料、0.1～10％嵌段共聚物、57～99.3％水性載色劑和0.5～25％烷氧基硅烷粘結助劑，以上百分數均以該墨水組合物的總重量計。
4.權利要求1的墨水組合物，其中所述著色劑是染料，且其中所述墨水組合物包含約0.2～20％染料、55～99.3％水性載色劑和0.5～25％烷氧基硅烷粘結助劑，以上百分數均以該墨水組合物的總重量計。
6.權利要求1的墨水組合物，其中烷氧基硅烷粘結助劑的數均分子量為4,000～10,000。
7.權利要求1的墨水組合物，其中烷氧基硅烷粘結助劑是由具有以下結構式的烷氧基硅烷制得的
式中R＝H、甲基或乙基；R1＝烷基、芳基或烷芳基、優選的為含3個碳原子的脂族基團；R2＝烷基、芳基或烷芳基、優選的為含至多5個碳原子的脂族基團。
8.權利要求1的墨水組合物，其中粘結助劑是甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯與甲基丙烯酸芐基酯和甲基丙烯酸的三元共聚物，其數均分子量為5,100。
9.權利要求1的墨水組合物，其中粘結助劑為甲基丙烯酸3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基酯與甲基丙烯酸芐基酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯的三元共聚物，其數均分子量為5,800。
10.權利要求1的墨水組合物，其中所述粘結助劑的含量為該墨水組合物總重量的0.5～5wt％。
全文摘要
含有水性載色劑、著色劑和烷氧基硅烷粘結助劑的噴墨墨水組合物,它具有優良的防水性、防涂污性和打印質量。
文檔編號B41M5/00GK1253152SQ99123518
公開日2000年5月17日 申請日期1999年11月4日 優先權日1998年11月4日
發明者H·J·斯皮內利 申請人:納莫爾杜邦公司