專利名稱：單批膠乳油墨組合物和方法
單批膠乳油墨組合物和方法背景
有多個原因使噴墨打印已變成在 各種介質(zhì)表面上，尤其在紙和照相介質(zhì)底基上，記錄圖象的流行法。其中部分原因包括打印機噪音低，能高速記錄和能彩色記錄。此外，這些優(yōu)點能以對消費者較低的價格獲得。關于噴墨油墨化學，大多數(shù)商品噴墨油墨都是水基的。因此，它們的成分一般是水溶性的，如在諸多染料的情況下，或是水可分散的，如在顏料的情況下。此外，噴墨油墨具有適應熱噴墨結構普遍的高頻噴射和點火室再灌注工藝的低粘度。隨噴墨油墨應用的進展，通過正在進行的研發(fā)努力，不斷尋求對這類打印體系的改進。附圖
簡沭
從以下詳述，結合附圖一兩者都通過舉例說明本發(fā)明的特點，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將顯而易見；其中
圖I是按照本發(fā)明實施方案的單批膠乳噴墨油墨(a single batch latex ink-jetink)的透射電鏡(TEM)圖像；和圖2是對比油墨的TEM圖像。下面將參考所示的典型實施方案并用本文的特定語言來描述之。但應理解無意以此來限制本發(fā)明的范圍。發(fā)明詳沭
在公開并闡述本發(fā)明之前，應理解，本公開不限于本文所公開的特定工藝步驟和材料，因為這類工藝步驟和材料可稍加變化。還應理解，本文所用的術語僅用來描述特定實施方案。無意使這些術語成為限定性的，因為旨在使本公開的范圍僅受所附權利要求及其等代體的限制。必須指出，如本說明書和所附權利要求中所用，單數(shù)形式“一”和“這”包括復數(shù)事物在內(nèi)，除非上下文中另有清楚的說明。如本文所用，“液態(tài)載色體”、“載色體”或“液態(tài)介質(zhì)”是指能使本公開的著色劑分散或溶解在其中而形成噴墨油墨的流體。液態(tài)載色體是本領域熟知的，而且可按照本公開的實施方案使用很多種油墨載色體。這類油墨載色體可包括多種不同試劑的混合物，包括但不限于，表面活性劑、有機溶劑和助溶劑、緩沖劑、生物殺傷劑、粘度改性劑、螯合劑、穩(wěn)定齊Li、抗-kogation劑和水。除著色劑外，液態(tài)載色體還可含固體添加劑，如聚合物、膠乳、UV可固體材料、增塑劑、鹽等，雖然它們本身并非部分液態(tài)載色體。此外，術語“含水液態(tài)載色體”或“含水載色體”是指包括水為溶劑的液態(tài)載色體。如本文所用，“顏料” 一般包括顏料著色劑、磁顆粒、氧化鋁、氧化硅和/或其它陶瓷、有機金屬化合物或其它不透明顆粒，不論這些顆粒是否賦色。因此，雖然本公開主要列舉顏料著色劑的應用，但術語“顏料”可更廣泛地用來描述不僅顏料著色劑，還有其它顏料，如有機金屬化合物、鐵氧體、陶瓷等。但在一個具體實施方案中，顏料是顏料著色劑。如本文所用，Tg是用Fox方程計算的玻璃化轉變溫度共聚物的Tg=I八Wa/ (TgA) +Wb/(TgB)+…)，其中Wa=共聚物中單體A的重量分數(shù)，TgA是單體A的均聚物的Tg值，Wb=單體B的重量分數(shù)，TgB是單體B的均聚物的Tg值，等。如本文所用，“被取代”是指化合物或部分中的氫原子被另一個原子如碳鏈或雜原子(其是被稱作取代基的部分基團)所取代?！叭〈卑?，例如，烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、鏈稀基、稀氧基、塊基、塊氧基、硫燒基、硫稀基、硫塊基和硫芳基。如本文所用“雜原子”是指氮、氧、磷或硫。術語“齒”和“鹵素 ”是指氟、氯、溴或碘取代基。術語“環(huán)狀”是指具有脂環(huán)或芳環(huán)結構，它們可以是，或也可以不是被取代的，而且可以包括，或也可以不包括，一個或多個雜原子。環(huán)結構包括單環(huán)結構、雙環(huán)結構和多環(huán)結構。術語“脂環(huán)”用來指脂環(huán)部分，而非芳環(huán)部分。如本文所用，“烷基”是指支化、未支化或環(huán)狀的飽和烴基，它們一般，雖然未必，含，例如，I 約50個碳原子，或I 約40個碳原子，或I 約30個碳原子。烷基包括，但不限于，例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、辛基和癸基，以及環(huán)烷基，例如，環(huán)戊基和環(huán)己基。術語“低級烷基”是指具有I 6個碳原子的烷基。術語“高級烷基”是指具有6個以上碳原子，例如，含7 約50個碳原子，或7 約40個碳原子，或7 約30個或更多個碳原子的烷基。如本文所用“取代烷基”是指被一個或多個取代基所取代的烷基。術語“雜烷基”是指其中至少一個碳原子被雜原子所取代的烷基。如未另加說明，則術語“烷基”包括未取代烷基、取代烷基、低級烷基和雜烷基。如本文所用“芳基”是指含一個芳環(huán)或多個稠合在一起、直接連接或間接連接的芳環(huán)(從而不同的芳環(huán)鍵合在亞甲基或亞乙基部分的同一基團上)的基團。本文所述的芳基可含有，但不限于，5 約50個碳原子,或5 約40個碳原子,或5 約30個或更多碳原子。芳基包括，例如，苯基、萘基、蒽基、菲基、聯(lián)苯基、二苯醚、二苯胺和苯酮。術語“取代芳基”是指包含一個或多個取代基的芳基。術語“雜芳基”是指其中至少一個碳原子被雜原子所取代的芳基。如未另加說明，則術語“芳基”包括未取代芳基、取代芳基和雜芳基。如本文所用，術語“約”，被用來對數(shù)值范圍端點提供靈活性，方法是使一個給定值可“略大于”或“略小于”端點值。該術語的靈活程度可取決于特定變量并可在本領域技術人員的知識范圍內(nèi)，根據(jù)經(jīng)驗和本文的相關描述來確定。如本文所用，為方便起見，可以在通用表內(nèi)給出很多物品、結構元件、組成元素和/或材料。但是，應把這些表看成恰如表內(nèi)的每個成員都被獨立地鑒定為單獨和獨特的成員。因此，不應僅根據(jù)它們存在于通用組內(nèi)而未指示不同點就把該表內(nèi)的任何一個成員看成是同一表內(nèi)任何其它成員的實際等同體。本文中，濃度、用量和其它數(shù)值都可以范圍形式表示或給出。應理解，用這類范圍形式僅是為了簡便，并因此應被靈活地解釋為不僅包括明確列出為范圍極限的數(shù)值，而且還包括該范圍內(nèi)所包括的所有一個個數(shù)值或次范圍，恰如已明確列出了每個數(shù)值和次范圍一樣。例如，數(shù)值范圍“約I wt% 約5 wt%”應解釋為不僅包括已明確列出的約I wt% 約5 wt%的數(shù)值,而且還包括所示范圍內(nèi)的一個個數(shù)值和次范圍。因此,在該數(shù)值范圍內(nèi)包括2，3，5和4之類的一個個值和I 3、2 4和3 5等的次范圍。該同一原則也適用于僅列出一個數(shù)值的范圍。此外，不論所述范圍或特性的寬度，這種解釋也應適用?，F(xiàn)已認識到，通過控制膠乳的尺寸和被包封顏料的尺寸可以在不犧牲性能的前提下制成單批膠乳噴墨油墨。實現(xiàn)上述尺寸控制的方法是，使膠乳顆粒和被包封顏料在目標尺寸參數(shù)內(nèi)并排除特定量目標尺寸參數(shù)以外的膠乳顆粒和被包封顏料。此外，還已認識到，本方法提供遠高于現(xiàn)有方法的效率，因為本方法無需多個分離反應，或無需在油墨制造前得到膠乳顆粒和/或被包封顏料。因此，本公開的目標是組 合物和方法，其中要改變聚合的至少一個反應條件才能提供單批膠乳噴墨油墨。該組合物和方法使所形成的膠乳顆粒和被包封顏料具有特定的尺寸參數(shù)。須指出，當討論本方法和相關組合物時，這類討論中的每一項都能被認為適用于這些實施方案中的每一個，不論在那個實施方案中是否已明確討論了它們。因此，例如，在討論在制造單批膠乳噴墨油墨的方法中所用的單體時，該單體也能用于噴墨油墨組合物，反之亦然。在一個實施方案中，制造單批膠乳噴墨油墨的方法可包括在溶劑內(nèi)乳化顏料和單體以及以足以包封顏料和足以形成單獨膠乳顆粒的反應條件來聚合單體，從而形成單批膠乳噴墨油墨。此外，該方法可提供含少于約O. 5 wt%的直徑等于或小于50 nm的膠乳顆粒，含約I wt% 約10 wt%的直徑為約100 nm 約250 nm的膠乳顆粒，以及含約3 wt% 約5 wt%的被包封顏料的單批膠乳噴墨油墨。此外，本公開提供用本文所述的任何方法所制成的噴墨油墨。本方法和組合物不同于本領域內(nèi)已有的那類方法一分別合成被包封顏料和膠乳顆粒，然后用適當?shù)牟牧蠈⑺鼈兘M合起來以形成噴墨油墨。具體地說，能實施本方法來形成被包封顏料和膠乳，它們在任選地與其它載色液組分配方時，就能進行直接噴墨；即單批月父乳噴墨油墨。一般，為了提供單批膠乳噴墨油墨，可改變幾個反應條件中的至少一個。能影響包封和膠乳顆粒形成的多個反應條件包括改變分散劑的存在量，改變粘度，改變表面活性劑用量和/或改變聚合的引發(fā)劑用量。因此，已認識到，制造具有允許直接噴墨的特定尺寸分布的單批膠乳噴墨油墨而無需單獨地從被包封顏料制造膠乳是本領域的重大進展。在一個實施方案中，足以包封顏料和足以形成具有本文所討論的單獨膠乳顆粒尺寸分布的膠乳顆粒的反應條件是減少聚合的引發(fā)劑用量如下加入第一份量引發(fā)劑以引發(fā)聚合，然后在聚合期間加入第二份量引發(fā)劑，第二份量引發(fā)劑要在至少I h內(nèi)加入，以及其中第二份量占所加引發(fā)劑總量的至少30%。在另一個實施方案中，第二份量可占所加引發(fā)劑總量的至少40%。在又一個實施方案中，第二份量可在至少3 h內(nèi)加入。在另一個實施方案中涉及的反應條件與乳液粘度相關，而且在有些實施方案中，可以在約40 cP 約70 cP范圍內(nèi)，而對比油墨具有更傳統(tǒng)的約25 cP的乳液粘度。也就是說，應理解，該粘度未必為所有的膠乳提供能噴墨的尺寸分布。而本方法則能為膠乳顆粒和被包封顏料的任何具體組合進行裁制。但是，用對比油墨提供必要反應條件的客觀確定；即反應條件可以是以上列出的能把對比油墨的膠乳和被包封顏料的尺寸分布變成單批月父乳噴墨油墨的尺寸分布，從而使單批I父乳噴墨油墨是可噴墨的那些。除上述尺寸分布外，在一個實施方案中，單批膠乳噴墨油墨可含少于約O. I ￥丨％的直徑等于或小于50 nm的膠乳顆粒并含約3 wt% 約6 wt%的直徑約100 nm 約250 nm的膠乳顆粒。在另一個實施方案中，膠乳顆?？珊儆诩s5 wt%的直徑大于約500 nm的膠乳顆粒。對于單批膠乳噴墨油墨，聚合物與顏料的重量百分數(shù)之比可以是至少3:1。在一個實施方案中，聚合物與顏料的重量百分數(shù)之比可以是至少5:1。此外，被包封顏料的尺寸與膠乳顆粒的尺寸之比可以是3:1 1:3。在一個實施方案中，該比值可以是約2:1。本方法可包括多個分散和乳化步驟。在一個實施方案中，顏料和單體的分散可包括加入分散劑。在另一個實施方案中，乳液的形成可包括加入水和表面活性劑。此外，可以用微流體化法來形成乳液。在一個發(fā)明點中，微流體化的液體剪切壓力可以是1，000 30, 000 psi。在另一個實施方案中，可以用聲處理法來形成乳液。一旦聚合結束，就可將單批膠乳噴墨油墨貯存?zhèn)溆?。在一個實施方案中，單批膠乳噴墨油墨在貯存前可以被濾過10 Mm篩目。在另一個實施方案中，單批膠乳噴墨油墨在貯存前可以被濾過I Mm篩目。單批膠乳噴墨油墨的pH值可以是約8 約9。
本文所述的膠乳顆粒一般都從膠乳單體聚合，如本領域所知，或者在被包封顏料的情況下，包括聚合的膠乳單體。在一個實施方案中，單體可包括線形脂族、支化脂族或環(huán)脂族丙烯酸酯。在另一個實施方案中，被包封顏料和膠乳顆?？砂ㄖ辽僖环N親水單體和一種疏水單體。在一個實施方案中，線形脂族丙烯酸酯、支化脂族丙烯酸酯或環(huán)脂族丙烯酸酯可包括，但不限于，丙烯酸乙酯、丙酯、異丁酯、丁酯、叔丁酯、戊酯、己酯、庚酯、辛酯、壬酯、癸酯、十二烷酯、十八烷酯、2-乙基己酯、月桂酯、環(huán)己酯和叔丁基環(huán)己酯。也可用這類單體與含雜原子的官能化單體的混合物來提高和細調(diào)所期望的膠乳性能。這些單體可包括，但不限于，丙烯酸2-羥乙酯、2-羥丙酯、2-羥丁酯、二甲基氨基乙酯、縮水甘油酯、丁二醇酯、2-羧乙酯、2-乙氧基乙酯；二甘醇甲醚、乙二醇甲醚、乙二醇苯基醚丙烯酸酯；丙烯酸2-(4-苯甲?；?3-羥基苯氧基)乙酯、2-( 二烷基氨基)乙酯、2-( 二烷基氨基)丙酯、2-[ [ ( 丁基氨基)擬基]-氧基]乙酯、2-輕基-3-苯氧基丙酯、3，5，5-二甲基己酯、3_(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、3-磺基丙酯；二甘醇-2-乙基己醚丙烯酸酯、丙烯酸二季戊四醇五_/六乙基2-(三甲基甲硅烷基甲基)酯、乙基-2-(三甲基甲硅烷基甲基)酯、烷基氰基酯；乙二醇二環(huán)戊烯基醚丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺、丙烯酰胺基丙烯酸、甲基丙烯酸丙烯酰胺基乙(或丙)酯、4-乙烯基吡啶輸鹵化物和含尿烷、酰胺、氨基甲酸酯、羧酸酯、碳酸酯、嘧啶酮、脲和異硫脲的任何單體。疏水單體可以至多98 wt%，例如，在一個實施方案中，50 wt% 98 wt%的量存在于聚合物內(nèi)。可被聚合成膠乳顆粒和被包封顏料的疏水單體包括，但不限于，苯乙烯、對甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸硬脂酯、氯化乙烯芐、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸四氫糠酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、乙氧基化壬基酚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸烷氧基化四氫糠酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸異冰片酯、它們的組合、衍生物和混合物。親水單體可以至多10 wt%，例如，在一個實施方案中，O. 5 wt% 10 wt%的量存在于聚合物內(nèi)。在另一個實施方案中，親水單體可以3 wt% 7 wt%的量存在。適用的親水單體包括含可離子化官能團或是聚合后能形成離子電荷的那些以及能與水形成氫鍵或能在水中被溶劑化的那些。在一個實施方案中，親水單體可以是陰離子親水單體、非離子親水單體和陽離子親水單體。因此，親水單體可包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、二甲基丙烯酸、馬來酸酐、琥珀酐、乙烯基磺酸酯、氰基丙烯酸、亞甲基丙二酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、次乙基乙酸、次丙基乙酸、巴豆酸、富馬酸、衣康酸、山梨酸、當歸酸、肉桂酸、苯乙烯基丙烯酸、檸康酸、戊烯二酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、乙烯基苯甲酸、N-乙烯基琥珀酰胺酸、中康酸、甲基丙烯?；彼?、丙烯酰基羥基甘氨酸、磺乙基甲基丙烯酸、磺丙基丙烯酸、磺酸、苯磺酸、磺乙基丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧基甲-I-磺酸、3-甲基丙 烯酰氧基丙-I-磺酸、3-(乙烯氧基)丙-I-磺酸、亞乙基磺酸、乙烯基硫酸、4-乙烯基苯基硫酸、亞乙基膦酸、乙烯基磷酸、乙烯基苯甲酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-I-丙磺酸、甲基丙烯酸3-磺丙酯、聚乙二醇的共聚物、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、乙二醇的共聚物、丙二醇的共聚物、甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、水溶性羥基取代的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、羥基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、甲基丙烯酸乙基三甘醇酯、丙烯酰胺，及它們的混合物。在另一個實施方案中，親水單體可以是酸單體。因此，酸單體可選自下列一組丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、二甲基丙烯酸、馬來酸酐、琥珀酐、乙烯基磺酸酯、氰基丙烯酸、亞甲基丙二酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、次乙基乙酸、次丙基乙酸、巴豆酸、富馬酸、衣康酸、山梨酸、當歸酸、肉桂酸、苯乙烯基丙烯酸、檸康酸、戊烯二酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、乙烯基苯甲酸、N-乙烯基琥珀酰胺酸、中康酸、甲基丙烯?；彼?、丙烯?；u基甘氨酸、磺乙基甲基丙烯酸、磺丙基丙烯酸、磺酸、苯磺酸、磺乙基丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧基甲-I-磺酸、3-甲基丙烯酰氧基丙-I-磺酸、3_(乙烯氧基)丙-I-磺酸、亞乙基磺酸、乙烯基硫酸、4-乙烯基苯基硫酸、亞乙基膦酸、乙烯基磷酸、乙烯基苯甲酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-I-丙磺酸，它們的組合和它們的衍生物。酸單體可以至多約O. I wt% 約30 wt%的量存在于聚合物內(nèi)。可用于聚合物的酸單體包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、二甲基丙烯酸、馬來酸酐、馬來酸、乙烯基磺酸酯、氰基丙烯酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、次乙基乙酸、次丙基乙酸、巴豆酸、富馬酸、衣康酸、山梨酸、當歸酸、肉桂酸、苯乙烯基丙烯酸、檸康酸、戊烯二酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、乙烯基苯甲酸、N-乙烯基琥珀酰胺酸、中康酸、甲基丙烯?；彼?、丙烯酰基羥基甘氨酸、磺乙基甲基丙烯酸、磺丙基丙烯酸、苯磺酸、磺乙基丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧基甲-I-磺酸、3-甲基丙烯酰氧基丙-I-磺酸、3_(乙烯氧基)丙-I-磺酸、亞乙基磺酸、乙烯基硫酸、4-乙烯基苯基硫酸、亞乙基膦酸、乙烯基磷酸、乙烯基苯甲酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-I-丙磺酸，它們的組合，它們的衍生物和它們的混合物。此外，聚合可包括加入交聯(lián)劑。在一個實施方案中，交聯(lián)劑可選自下列一組二乙烯苯；二甲基丙烯酸乙二醇酯；二丙烯酸1，3-丁二醇酯；二丙烯酸1，4-丁二醇酯；二丙烯酸1，6-己二醇酯；二丙烯酸乙二醇酯、甘油1，3- 二甘油酸酯二丙烯酸酯；季戍四醇二丙烯酸酯單硬脂酸酯；1，6-己二醇乙氧基化物二丙烯酸酯；1，6-己二醇丙氧基化物二丙烯酸酯；雙酚A乙氧基化物二丙烯酸酯；雙酚A丙氧基化物二丙烯酸酯；二丙烯酸二甘醇酯；二丙烯酸聚(乙二醇)酯；二丙烯酸聚(丙二醇)酯、二丙烯酸四甘醇酯；及它們的混合物。
聚合一般都將包括引發(fā)劑。例如，單體混合物也可含油溶性引發(fā)劑，如偶氮二異丁腈、偶氮二(環(huán)己腈)、過氧化苯甲酰，和它們的混合物。此外，膠乳顆粒和被包封顏料的Tg可以在約-40°C 約125°C范圍內(nèi)。在一個實施方案中，Tg可以在約15°C 約45°C范圍內(nèi)。如前討論，該范圍包括次范圍在內(nèi)。例如，膠乳顆粒和被包封顏料的Tg可以是約(TC 約75°C，約(TC 約45°C，約15°C 約75°C，約20°C 約40°C，等等。除本文所述的具體膠乳顆粒和被包封顏料外，還可改變本方法和組合物來包括已知的噴墨油墨材料和添加劑。在一個實施方案 中，單批I父乳噴墨油墨可包括有機助溶劑。能用的助溶劑類可包括有機助溶劑，包括脂肪醇、芳香醇、二醇、乙二醇醚、聚乙二醇醚、己內(nèi)酰胺、甲酰胺、乙酰胺和長鏈醇。這類化合物的實例包括伯脂肪醇、仲脂肪醇、1，2-二醇、1，3- 二醇、1，5- 二醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的高級同系物(C6 C12)、N-烷基己內(nèi)酰胺、未取代己內(nèi)酰胺、取代和未取代甲酰胺、取代和未取代乙酰胺，等等?？捎萌軇┑膶嵗ㄈu甲基丙烷、2-吡咯烷酮和1，5-戊二醇。此外，須指出，本文所述的膠乳顆粒和被包封顏料還可靠加入表面活性劑而被進一步穩(wěn)定化。因此，在一個實施方案中，膠乳顆粒和被包封顏料還可包含在聚合工藝期間加入反應性表面活性劑。反應性表面活性劑一般含有能共價鍵合到聚合物顆粒表面的疏水部分。此外，這類反應性表面活性劑可以在聚合期間通過適當?shù)挠袡C基團，如乙烯基，被加進，從而使膠乳顆粒和被包封顏料的表面含反應性表面活性劑。反應性表面活性劑一般含有能使膠乳顆粒和被包封顏料更好地分散和/或穩(wěn)定化在含水介質(zhì)內(nèi)的親水基團。親水基可以是陰離子基、陽離子基、非離子基或兩性離子基。例如，適用的陰離子基包括磺酸酯、磷酸酯和羧酸酯基；適用的陽離子基包括胺基；和適用的非離子基包括聚環(huán)氧乙烷、咪唑基和酰氨基。因此，在一個實施方案中，反應性表面活性劑可以是官能化的丙烯酸乙二醇酯，包括來自Rhodia的SIP0MER 系列表面活性劑。反應性表面活性劑的其它非限定性實例包括可獲自日本Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.的HITEN0L (聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸銨)和N0IGEN (聚氧乙烯烷基苯基醚)反應性表面活性劑；可獲自Henkel的TREMs(磺基琥珀酸酯)；和可獲自荷蘭Uniqema的MAXEMUL (陰離子磷酸酯)反應性表面活性劑。以上列出的一些材料的適用級別可包括HITENOL BC-20,NOIZEN RN_30、TREM LT-40和MAXEMUL 6106和 6112。也可以用一種或多種表面活性劑，如油墨配方領域內(nèi)的技術人員所知，而且可以是烷基聚環(huán)氧乙烷、烷基苯基聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物、炔屬聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷(二)酯、聚環(huán)氧乙烷胺、質(zhì)子化聚環(huán)氧乙烷胺、質(zhì)子化聚環(huán)氧乙烷酰胺、二甲基硅氧烷共聚醇、取代氧化胺，等等。如果配方中包括表面活性劑，則其加入量可以在O. 01 wt% 10.0被％范圍內(nèi)。須指出被描述為可用于油墨的表面活性劑不必與乳化期間所用的表面活性劑相同或與前面被描述為粘附在膠乳顆粒和被包封顏料表面的相同，但許多同類表面活性劑能用于任一目的。與本公開的配方一致，為特定應用，可以用多種其它添加劑來優(yōu)化油墨組合物的性能。這類添加劑的實例是為抑制有害有機微生物生長而加入的那些。這類添加劑可以是油墨配方中常用的生物殺傷劑、殺真菌劑和其它微生物劑。適用微生物劑的實例包括，但不限于，NUOSEPT (Nudex, Inc.)、UCARCIDE (Union carbide Corp.)、VANCIDE (R.T. Vanderbilt Co.)、PROXEL⑨(ICI America)和它們的組合。為消除重金屬雜質(zhì)的不良影響，可包括螯合劑，如EDTA(乙二胺四乙酸)，為控制油墨的pH值，可以用緩沖溶液。例如，可以用O wt% 2.0 wt%0也可以存在粘度改性劑和緩沖劑以及本領域技術人員已知的其它添加劑來按需要改變油墨的性能。這類添加劑的存在量可以是O wt% 20. O wt%0本公開的噴墨油墨組合物也可 適用于多類記錄介質(zhì)的底基，包括但不限于乙烯基介質(zhì)、纖維素基紙介質(zhì)、多種布料、聚合物材料(其非限定性實例包括聚酯白膜或聚酯透明膜)、相紙(其非限定性實例包括擠塑在紙的一面或兩面的聚乙烯或聚丙烯)、金屬和/或它們的混合物或復合材料。適用金屬材料的非限定性實例是由，例如，鋁、銀、錫、銅、它們的合金和或它們的混合物中至少之一所制成的箔狀金屬。下列實施例說明目前已知的本組合物、體系和方法的多個實施方案。但應理解，以下僅是本組合物、體系和方法的原理應用的典型或說明性實例。本領域的技術人員能在不偏離本體系和方法的精神和范圍的前提下設計很多改進和替代組合物、方法和體系。所附權利要求意在包括這類改進和安排。因此，雖然上面已具體地描述了本組合物、體系和方法，但下列實施例結合目前認為可接受的實施方案作出更詳細的說明。實施例I一單批膠乳噴墨油墨
制備單批膠乳噴墨油墨如下用機械攪拌法混合10 mL單體(苯乙烯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸(40:55:5))和O. 25 g AIBN和5 g BASF D7086青色顏料。然后，仍用機械混合法將所得糊料分散進含I. 5 g十二烷基硫酸鈉的脫氣去離子水溶液(200 mL)，直至獲得均勻懸浮液。在10，000 psi壓力下以200 mL/min的速率使所得懸浮液進一步微流體化(Micro- fluidics M110-Y) 15 min。將穩(wěn)定化的乳液收集進配置有磁攪拌棒和冷凝器的反應容器內(nèi)，然后在氬流下加熱到80°C。聚合2 h，然后在3 h內(nèi)使過硫酸鉀水溶液(15 mL水中0.2 g)通過加料漏斗滴加至反應中。使聚合再進行3 h，直至耗盡所有的單體。讓剛形成的膠乳油墨冷卻到室溫，然后在該室溫溶液中加入飽和氫氧化鉀，同時攪拌，直至PH值達到8. 5。然后使該膠乳經(jīng)20 Mffl鋁目過篩進貯瓶待用。實施例2—對比油墨
制備含實施例I的組分的單批噴墨油墨，但未連續(xù)地加進過硫酸鉀，得到具有較高百分數(shù)較小膠乳顆粒的對比油墨。實施例3—數(shù)據(jù)
實施例I的油墨含有較實施例2的對比油墨更大的膠乳顆粒，而且，實施例I的油墨是不經(jīng)改性即可噴墨的。具體地說，實施例I的油墨所含的大多數(shù)膠乳顆粒的直徑為100nm 250 nm，如圖I所示，而對比油墨是不可噴墨的，因為存在大量直徑等于或小于50 nm的膠乳顆粒，如圖2所示。雖然已參考某些優(yōu)選實施方案描述了本公開，但本領域的技術人員將會理解，可以在不偏離本公開精神的前提下作諸多改進、變更、刪略和替代。因此意在使本發(fā)明僅受下列權利要求范圍的限制。
權利要求
1.制造單批膠乳噴墨油墨的方法，包括 在溶劑內(nèi)乳化顏料和單體，以形成乳液；和 使單體聚合，反應條件要足以包封顏料并足以形成單獨的膠乳顆粒，從而形成包含少于約O. 5 wt%的直徑等于或小于50 nm的膠乳顆粒,包含約I wt% 約10 wt%的直徑約100 nm 約250 nm的膠乳顆粒和包含約3 wt% 約5 wt%的被包封顏料的單批膠乳噴墨油墨。
2.權利要求I的方法，其中足以包封顏料并足以形成單獨膠乳顆粒的反應條件是減少聚合的引發(fā)劑用量，其通過如下進行加入第一份量引發(fā)劑以引發(fā)聚合，然后在聚合期間加入第二份量引發(fā)劑，第二份量引發(fā)劑要在至少I h內(nèi)加入以及其中第二份量占所加引發(fā)劑總量的至少30%。
3.權利要求I 2中任何一項的方法，其中單批膠乳噴墨油墨含少于約O.I wt%的直徑等于或小于50 nm的膠乳顆粒并含約3 wt% 約6 wt%的直徑約100 nm 約250 nm的膠乳顆粒。
4.權利要求I 3中任何一項的方法，其中聚合物與顏料之重量比為至少3:1。
5.權利要求I 4中任何一項的方法，其中膠乳顆粒含低于約5wt%的直徑大于約500nm的膠乳顆粒。
6.權利要求I 5中任何一項的方法,其中單批膠乳噴墨油墨在使用前被濾過10Mm篩目。
7.權利要求I 6中任何一項的方法，還包括用1，000 30，000剪切壓力的微流體化法形成乳液。
8.權利要求I 7中任何一項的方法，還包括通過加入分散劑來分散顏料和單體。
9.權利要求I 8中任何一項的方法，其中所述乳液包括水和表面活性劑。
10.權利要求I 9中任何一項的方法，其中所述單體包括線形脂族、支化脂族或環(huán)脂族丙烯酸酯。
11.權利要求I 10中任何一項的方法，其中被包封顏料和膠乳顆粒包括至少一種親水單體和一種疏水單體。
12.權利要求I 11中任何一項的方法，其中聚合步驟包括加入交聯(lián)劑。
13.權利要求I 12中任何一項的方法，其中單批膠乳噴墨油墨包括有機助溶劑。
14.權利要求I 13中任何一項的方法，其中被包封顏料的尺寸與膠乳顆粒的尺寸之比是2:1 1:2。
15.用權利要求I 14中任何一項的方法所制成的噴墨油墨。
全文摘要
本公開提供涉及單批膠乳噴墨油墨的方法和組合物。在一個實施方案中，制造單批膠乳噴墨油墨的方法可包括在溶劑內(nèi)乳化顏料和單體，和用足以包封顏料并足以形成單獨膠乳顆粒的條件聚合單體，從而形成單批膠乳噴墨油墨。該油墨可含少于約0.5wt%的直徑等于或小于50nm的膠乳顆粒，可含約1wt%～約10wt%的直徑約100nm～約250nm的膠乳顆粒并可含約3wt%～約5wt%的被包封顏料。
文檔編號B41J2/01GK102712823SQ200980162727
公開日2012年10月3日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權日2009年12月4日
發(fā)明者D.P-Y.春, H.T.吳 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)