專利名稱：墨水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及墨水及其在噴墨打印(“IJP”)中的應(yīng)用。IJP是一種非沖擊打印技術(shù)，其中墨水滴經(jīng)細(xì)噴嘴噴射到基材上，而無(wú)需使噴嘴與基材接觸。
對(duì)用于IJP的墨水有許多性能要求。例如要求它們提供具有良好的耐水性、耐光性和光學(xué)密度的清晰、非羽毛狀的圖像。當(dāng)施用到基材上時(shí)，經(jīng)常要求墨水快速干燥，以防止涂污，但是它們不應(yīng)在墨水噴嘴的尖端形成硬殼，因?yàn)檫@會(huì)阻止打印機(jī)工作。墨水在長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)還應(yīng)該是穩(wěn)定的，不分解或形成會(huì)堵塞細(xì)噴嘴的沉淀。
WO 01/48090涉及包含萘酚組分和某些雜環(huán)基團(tuán)的金屬螯合偶氮化合物。WO 01/48090沒(méi)有公開(kāi)這種化合物進(jìn)一步被三唑環(huán)取代而用于墨水配方。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種墨水，它包括(a)式(1)的金屬螯合化合物或其鹽，其中M為鎳； 式(1)和(b)液體介質(zhì)。
特別優(yōu)選包含式(1)化合物的墨水為品紅色。
包含式(1)化合物的墨水提供的印刷顯示了高度的耐光性、良好的耐氧化氣體如臭氧的性能和良好的光學(xué)密度，特別是用于噴墨打印時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的墨水也是高度可溶的，這在包含上述化合物的墨水用于噴墨打印機(jī)時(shí)，可以改進(jìn)操作性能，減少結(jié)殼和噴嘴堵塞。
特別優(yōu)選式(1)的化合物為鈉、鋰、鉀、銨或取代銨鹽的形式，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)當(dāng)加入到噴墨打印墨水中時(shí)，這些鹽提供的墨水顯示出高度的耐光性。
根據(jù)本發(fā)明的式(1)的金屬螯合化合物或其鹽及包含式(1)化合物的墨水也包括其互變異構(gòu)體，特別是三唑環(huán)的互變異構(gòu)體。
可用已知技術(shù)將式(1)的化合物轉(zhuǎn)化為鹽。例如，可以通過(guò)將染料的堿金屬鹽溶解在水中并使該溶液經(jīng)過(guò)適當(dāng)改性的離子交換樹(shù)脂柱而將化合物的堿金屬鹽轉(zhuǎn)化為含有氨或胺的鹽。
根據(jù)本發(fā)明的墨水可以并且優(yōu)選在加入到用于噴墨打印的墨水中之前進(jìn)行純化，以除去不希望的雜質(zhì)?？梢允褂贸Ｒ?guī)技術(shù)進(jìn)行純化，例如超濾、反滲透和/或透析。
液體介質(zhì)優(yōu)選包括(i)水；(ii)水和有機(jī)溶劑的混合物；或(iii)不含水的有機(jī)溶劑。
墨水中組分(a)的重量份數(shù)優(yōu)選為0.01-30，更優(yōu)選為0.1-20，特別為0.5-15，且更特別為1-5份。組分(b)的重量份數(shù)優(yōu)選為99.99-70，更優(yōu)選為99.9-80，特別為99.5-85，且更特別為99-95份。(a)+(b)的份數(shù)為100，并且在此所提到的所有份數(shù)均為重量份。
優(yōu)選組分(a)完全溶解在組分(b)中。優(yōu)選20℃下組分(a)在組分(b)中的溶解度至少為10％。這允許制備可用于制備更稀墨水的濃縮物，并且減少在儲(chǔ)存期間如果發(fā)生液體介質(zhì)蒸發(fā)時(shí)墨水中組分(a)的化合物沉淀的可能性。
當(dāng)液體介質(zhì)包括水和有機(jī)溶劑的混合物時(shí)，水與有機(jī)溶劑的重量比優(yōu)選為99∶1-1∶99，更優(yōu)選為99∶1-50∶50，且特別為95∶5-80∶20。
優(yōu)選存在于水和有機(jī)溶劑的混合物中的有機(jī)溶劑是水混溶性有機(jī)溶劑或這種溶劑的混合物。優(yōu)選的水混溶性有機(jī)溶劑包括C1-6-鏈烷醇，優(yōu)選甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、環(huán)戊醇和環(huán)己醇；直鏈酰胺，優(yōu)選二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；酮和酮醇，優(yōu)選丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮和二丙酮醇；水混溶性醚，優(yōu)選四氫呋喃和二噁烷；二醇，優(yōu)選含有2-12個(gè)碳原子的二醇，例如1，5-戊二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇和硫二甘醇及低聚和聚亞烷基二醇，優(yōu)選二甘醇、三甘醇、聚乙二醇和聚丙二醇；三醇，優(yōu)選甘油和1，2，6-己三醇；二醇的單-C1，4-烷基醚，優(yōu)選含有2-12個(gè)碳原子的二醇的單-C1，4-烷基醚，特別為2-甲氧基乙醇、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇和乙二醇單烯丙基醚；環(huán)酰胺，優(yōu)選2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、己內(nèi)酰胺和1，3-二甲基咪唑烷酮；環(huán)酯，優(yōu)選己內(nèi)酯；亞砜，優(yōu)選二甲亞砜和環(huán)丁砜。優(yōu)選的液體介質(zhì)包括水和2種或多種，特別是2-8種水混溶性有機(jī)溶劑。
特別優(yōu)選的水混溶性有機(jī)溶劑為環(huán)酰胺，特別為2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮和N-乙基-吡咯烷酮；二醇，特別為1，5-戊二醇、乙二醇、硫二甘醇、二甘醇和三甘醇；及二醇的單-C1，4-烷基醚和C1，4-烷基醚，更優(yōu)選含有2-12個(gè)碳原子的二醇的單-C1，4-烷基醚，特別為2-甲氧基-2-乙氧基-2-乙氧基乙醇。
當(dāng)液體介質(zhì)包括不含水(即水含量小于1wt％)的有機(jī)溶劑時(shí)，該溶劑的沸點(diǎn)優(yōu)選為30-200℃，更優(yōu)選40-150℃，特別為50-125℃。該有機(jī)溶劑可以是水不溶性的、水混溶性的或這些溶劑的混合物。優(yōu)選的水混溶性有機(jī)溶劑是任何上述的水混溶性有機(jī)溶劑及其混合物。優(yōu)選的水不混溶性溶劑包括例如脂肪烴；酯，優(yōu)選乙酸乙酯；氯代烴，優(yōu)選CH2Cl2；和醚，優(yōu)選乙醚；及其混合物。
當(dāng)液體介質(zhì)包括水不溶性有機(jī)溶劑時(shí)，優(yōu)選其包含極性溶劑，因?yàn)檫@可以增強(qiáng)金屬螯合化合物在液體介質(zhì)中的溶解性。極性溶劑的實(shí)例包括C1，4-醇。在上述例子中特別優(yōu)選其中液體介質(zhì)為不含水的有機(jī)溶劑時(shí)，它包括酮(特別是甲乙酮)和/或醇(特別是C1，4-鏈烷醇，如乙醇或丙醇)。
不含水的有機(jī)溶劑可以是單一的有機(jī)溶劑或兩種或多種有機(jī)溶劑的混合物。當(dāng)介質(zhì)為不含水的有機(jī)溶劑時(shí)，它優(yōu)選為2-5種不同有機(jī)溶劑的混合物。允許選擇能對(duì)墨水的干燥性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性提供良好控制的介質(zhì)。
包含不含水的有機(jī)溶劑的墨水介質(zhì)在要求快速干燥時(shí)間且特別是當(dāng)打印在疏水和非吸收性基材，例如塑料、金屬和玻璃上時(shí)是特別有用的。
特別優(yōu)選的墨水包括
(i)總共1-10份的式(1)的化合物或其鹽；(ii)2-60份，更優(yōu)選5-40份的水溶性有機(jī)溶劑；和(iii)30-97份，更優(yōu)選40-85份水；其中所有的份數(shù)均為重量份并且份數(shù)(i)+(ii)+(iii)的和＝100。
當(dāng)墨水中的液體介質(zhì)包括水和有機(jī)溶劑的混合物；或不含水的有機(jī)溶劑時(shí)，墨水的組分(i)可以包含式(1)的化合物或其鹽，如上所述。
優(yōu)選的低熔點(diǎn)固體介質(zhì)的熔點(diǎn)為60-125℃。適宜的低熔點(diǎn)固體包括長(zhǎng)鏈脂肪酸或醇，優(yōu)選含有C18-24鏈和氨磺酰的那些。式(1)的化合物可溶解在低熔點(diǎn)固體中或可以很好地分散于其中。
根據(jù)本發(fā)明的墨水也可包含常用于噴墨打印墨水中的附加組分，例如粘度和表面張力改性劑、阻蝕劑、生物殺傷劑、kogation消退添加劑、減少紙卷曲的抗皺劑和離子或非離子表面活性劑。
墨水的pH優(yōu)選為4-11，更優(yōu)選為7-10。
25℃下墨水的粘度優(yōu)選小于50cP，更優(yōu)選小于20cP，特別是小于5cP。
本發(fā)明的第二方面提供在基材上打印圖像的方法，包括通過(guò)噴墨打印機(jī)將本發(fā)明第一方面的墨水施用在基材上。用于該方法中的優(yōu)選墨水與以上關(guān)于本發(fā)明第一方面中所述的相同。
噴墨打印機(jī)優(yōu)選以液滴的形式將墨水施用在基材上，液滴是經(jīng)由小孔噴射到基材上的。優(yōu)選的噴墨打印機(jī)為壓電噴墨打印機(jī)和熱式噴墨打印機(jī)。在熱式噴墨打印機(jī)中，通過(guò)鄰近孔的電阻器將編程的熱脈沖施加到儲(chǔ)料器中的墨水上，由此在基材與小孔的相對(duì)移動(dòng)期間引發(fā)墨水以小液滴的形式向基材噴射。在壓電噴墨打印機(jī)中，小晶體的振動(dòng)引發(fā)墨水從小孔中射出。
基材優(yōu)選為紙、塑料、織物、金屬或玻璃，更優(yōu)選為紙、高射投影儀幻燈片或織物材料，特別是紙。
優(yōu)選的紙為普通紙或具有酸、堿或中性特征的加工紙。市售紙的實(shí)例包括惠普優(yōu)質(zhì)銅版紙(HP Premium Coated Paper)、惠普相紙(HPPhotopaper)(均由惠普公司提供)、Stylus Pro 720dpi涂層紙、愛(ài)普生光面相片紙(Epson Photo Quality Glossy Film)、愛(ài)普生光面紙(EpsonPhoto Quality Glossy Paper)(均由精工愛(ài)普生公司提供)、佳能HR 101高分辨率紙(Canon HR 101 High Resolution Paper)、佳能GP 201光面紙(Canon GP 201 Glossy Paper)、佳能HG 101高光面相片紙(Canon HG101 High Glossy Film)(均由佳能公司提供)、近利剛古紙(WigginsConqueror paper)(由Wiggins Teape Ltd提供)、施樂(lè)酸性紙和施樂(lè)堿性紙(Xerox Acid Paper and Xerox Alkaline Paper)、施樂(lè)酸性紙(XeroxAcid Paper)(均由施樂(lè)公司提供)。
本發(fā)明的第三方面提供用本發(fā)明第一方面的墨水或者通過(guò)本發(fā)明的第二方面的方法打印的基材，優(yōu)選為紙、高射投影儀幻燈片或織物材料。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供包括室腔和墨水的噴墨打印機(jī)盒，其中墨水存在于室腔中并且如本發(fā)明第一方面所定義。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供包括噴墨打印機(jī)盒的噴墨打印機(jī)，其中噴墨打印機(jī)盒如本發(fā)明第四方面所定義。
通過(guò)下列實(shí)施例進(jìn)一步舉例說(shuō)明本發(fā)明，除非另外指明，其中所有的份數(shù)和百分比均是按重量計(jì)的。
實(shí)施例1M為鎳的化合物(1) 化合物(1)步驟(a)制備2-乙酰氧基萘-3，6-二磺酸
將乙酸酐(350ml，3.8mol)滴加到2-羥基萘-3，6-二磺酸二鈉鹽(87g，0.25mol)的N，N-二甲基乙酰胺(350ml)溶液中。將反應(yīng)混合物在125℃下攪拌24小時(shí)，冷卻至室溫，并加入到丙酮(2500ml)中。過(guò)濾產(chǎn)物，用丙酮(3×100ml)洗滌，干燥，得到95.2g膏狀有色固體。
步驟(b)制備3，6-二(4-羧基-苯基氨磺?；?-2-羥基萘 回流下將POCl3(50ml，0.538mol)滴加到步驟(a)的產(chǎn)物(50g，0.128mol)在丙烯腈(250ml)的懸浮液中。將反應(yīng)混合物在70℃下攪拌3小時(shí)，冷卻，加入到冰/水(4000ml)中，并用二氯甲烷(4×300ml)萃取萘二磺酰氯。用MgSO4干燥合并的萃取液，減壓蒸發(fā)，并將殘余物溶解在N，N-二甲基乙酰胺(400ml)中。向上述溶液中加入4-氨基苯甲酸(34.3g，0.25mol)，反應(yīng)混合物在室溫下攪拌過(guò)夜，然后加入到水(3000ml)中。隨后用濃H2SO4將pH降至0.5，并用乙酸乙酯(4×300ml)萃取沉淀產(chǎn)物。用1N HCl(600ml)洗滌合并的萃取液，用MgSO4干燥，并減壓蒸發(fā)。將殘余物溶解在pH為12(2N NaOH)的水(1000ml)中，然后在50-60℃攪拌1小時(shí)。讓溶液冷卻，用濃HCl將pH降至4，過(guò)濾產(chǎn)物，干燥，得到41.5g棕褐色固體(產(chǎn)率53％)。
步驟(c)將3-氨基1，2，4-三唑-5-甲酸水合物(1.28g，0.01mol)懸浮在水(50ml)中并加入2M NaOH將pH調(diào)至8使其溶解。加入亞硝酸鈉(0.76g，0.011mol)并攪拌溶液直至亞硝酸鈉溶解。
然后在0-5℃將該混合物滴加到冷卻的冰-水(30g)與濃HCl(3.0ml)的混合物中，將混合物在0-5℃攪拌30分鐘，然后加入氨基磺酸除去過(guò)量的亞硝酸。向pH為7-8(2N NaOH)并冷卻到低于5℃的步驟(b)的產(chǎn)物(5,42g，0.01mol)在水(100ml)中的溶液中緩慢加入偶氮懸浮液。然后將反應(yīng)混合物在0-5℃再攪拌1小時(shí)，用2N HCl酸化至pH為4沉淀產(chǎn)物，過(guò)濾收集。隨后用水洗滌產(chǎn)物并在真空干燥器中干燥，得到6.4g橙色固體。
步驟(d)制備化合物(1)將乙酸鎳四水合物(1.38g，0.0055mol)在水(10ml)中的溶液滴加到步驟(c)的產(chǎn)物(5.0g，0.0073mol)溶解在pH為7(2N HCl)的水(100ml)中的溶液中。在環(huán)境溫度下攪拌反應(yīng)混合物2小時(shí)，使用SpectraPor膜管透析(在分子量3500處切斷)至低傳導(dǎo)率(＜100μs)。減壓蒸發(fā)得到產(chǎn)物，為黑色結(jié)晶固體(6g)。質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)m/z為1419。要求M+＝1420。
實(shí)施例2-墨水可以制備表I和II中所述的墨水，其中第1欄所述化合物為實(shí)施例1中制備的化合物。從前數(shù)第2欄所引數(shù)字是指相關(guān)成分的份數(shù)，所有份數(shù)均為重量份。墨水可通過(guò)熱式或壓電噴墨打印施用到紙上。
表I和II中使用了下列縮寫(xiě)詞PG＝丙二醇DEG＝二甘醇NMP＝N-甲基吡咯烷酮DMK＝二甲基酮IPA＝異丙醇MEOH＝甲醇2P＝2-吡咯烷酮MIBK＝甲基異丁基酮P12＝1，2-丙二醇BDL＝2，3-丁二醇CET＝十六烷基溴化銨PHO＝Na2HPO4和TBT＝叔丁醇TDG＝硫二甘醇表I
表II
權(quán)利要求
1.一種墨水，包括(a)式(1)的金屬螯合化合物或其鹽，其中M為鎳； 式(1)和(b)液體介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的墨水，其中液體介質(zhì)包括水和有機(jī)溶劑的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的墨水，包括(i)1-10份式(1)的化合物或其鹽；(ii)2-60份水溶性有機(jī)溶劑；和(iii)30-97份水；其中所有的份數(shù)均為重量份并且份數(shù)(i)+(ii)+(iii)的和＝100。
4.在基材上打印圖像的方法，包括通過(guò)噴墨打印機(jī)將根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)的墨水施用到基材上。
5.用根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)的墨水或者通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求4的方法打印的基材。
6.包括室腔和墨水的噴墨打印機(jī)盒，其中墨水存在于室腔中并且墨水如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)中所定義。
7.包括噴墨打印機(jī)盒的噴墨打印機(jī)，其中噴墨打印機(jī)盒如權(quán)利要求6中所定義。
8.基本上在此參考任何實(shí)施例所描述的墨水。
全文摘要
一種墨水，包括(a)式(1)的金屬螯合化合物或其鹽，其中M為鎳；和(b)液體介質(zhì)。該墨水用于噴墨打印機(jī)。
文檔編號(hào)C09B45/14GK1671806SQ03817918
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月27日
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