專利名稱：噴墨記錄介質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及噴墨記錄介質(zhì)，特別是涉及含有特定兩性離子的共聚物或低聚共聚物的噴墨涂層，這些兩性離子的共聚物或低聚共聚物含有源于羥基官能單體或醚化羥基官能單體的單體單元。
噴墨印刷技術用于例如演講(透明材料)、圖像領域、工程繪圖和家庭辦公應用。用于這些應用的噴墨記錄介質(zhì)的性能要求包括足夠的油墨吸收、快速干燥、良好的顏色牢固性、高的圖像分辨率、可保存性和卷曲性能。
接收噴墨油墨圖像的各層稱為噴墨介質(zhì)或噴墨接收材料。噴墨介質(zhì)可以簡單地由纖維素纖維紙組成或由纖維素纖維和填料組成，以便可將油墨吸收在纖維之間的空間內(nèi)。
噴墨記錄紙還可以是涂覆型的，其包括例如紙(或支持體)、油墨接收層或一層或多層油墨吸收層和任選的保護涂層。油墨接收層是接收油墨或干燥圖像的層。薄的保護涂層通常用于向底層提供物理保護或用于保護圖像。保護涂層可以降低發(fā)粘性，提供光澤的外觀，和像其它層一樣提供可以用作特定油墨組分載體的油墨接收表面。也通常使用在紙支持體和一層或多層油墨接收層之間的阻隔層。
已經(jīng)嘗試使用特定的聚合物或聚合物共混物作為噴墨記錄介質(zhì)的組分。一般來說，共混物用于發(fā)現(xiàn)油墨吸收、干燥時間和圖像性能的適宜平衡。
美國專利4503111教導了一種記錄介質(zhì)，它是一種涂料，包含聚乙烯基吡咯烷酮和選自明膠和聚乙烯醇的形成基體用的親水性聚合物。
美國專利4575465公開了噴墨透明材料，包含透明支持體，該支持體帶有含乙烯基吡啶/乙烯基芐基季銨鹽共聚物和選自明膠、聚乙烯醇和羥丙基纖維素的親水性聚合物的層。
美國專利4935307公開了油墨接收層，含有(a)至少一種吸水的親水聚合物材料，(b)至少一種引入酸官能團的疏水聚合物材料，和(c)至少一種聚乙二醇。
美國專利5206071教導了噴墨膜復合材料，包合支持體，一種水不溶性、水吸收性且油墨接收性的基體層，該基體層包含水凝膠配合物和聚合物高分子量季銨鹽。
美國專利6096826教導了哌啶酮改性的聚乙烯醇在噴墨紙涂料應用中的用途。
美國專利6127037教導了噴墨記錄介質(zhì)層，包含聚烷基或聚苯基噁唑啉聚合物以及親水性且水不溶性的聚合物或共聚物。
WO 0037259教導了噴墨介質(zhì)，包含支持體、油墨接收層和頂層，其中頂層包含一種既含親水性組分也含疏水性組分的聚合物或者兩種或多種這些聚合物的混合物。
EP 0869010公開了在噴墨介質(zhì)中接收油墨的層，包含至少一種含伯氨基或仲氨基和衍生自乙烯基酯的羥基的共聚物。能得到含羥基的基團的單體是乙烯基酯，例如丙酸乙烯酯。能得到含氨基的基團的單體是乙烯基酰胺。
WO 03/037641教導了包含兩性離子聚合物或低聚物的噴墨介質(zhì)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包含的單體單元源于兩性離子單體和羥基官能單體或醚化羥基官能單體的特定兩性離子的共聚物或低聚共聚物，當引入其中時提供極佳的噴墨介質(zhì)。這種接收噴墨油墨的噴墨介質(zhì)具備快速的干燥時間、優(yōu)異的圖像質(zhì)量、二醇涂污度低、顏色并合度低和優(yōu)異的耐光牢度。
本發(fā)明涉及一種噴墨記錄介質(zhì)體系，該體系包含支持體和在支持體上的一層或多層涂層，其中至少一層涂層包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物，其所含的單體單元源于選自兩性離子單體中的至少一種單體和選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體。
對于本發(fā)明來說，術語“噴墨介質(zhì)”、“噴墨記錄介質(zhì)”或“噴墨介質(zhì)體系”或“噴墨記錄介質(zhì)體系”是指接收噴墨油墨的整個組合物，或者又指整個組合物的任何各層或各層的組合。這些術語還指用噴墨油墨印刷后的這些組合物或組合，即進一步含有噴墨油墨。
術語“油墨接收層”指接收油墨或形成圖像的層。油墨接收層可以看作用于吸收油墨的海綿層。
術語“保護涂層”指噴墨介質(zhì)體系的頂涂層或面涂層，可以用于提供上述特定性能。保護涂層通常比油墨接收層薄。保護涂層是最外層，必須允許油墨穿透或可以在隨后的層合步驟中被涂覆。
術語“支持體”指噴墨介質(zhì)的基底基材，例如紙本身。本發(fā)明的支持體是天然生成材料或合成材料。
術語″源于……的單體單元″是指反應成最終共聚物或低聚共聚物的、并從而成為其一部分的起始單體。每個單獨反應的單體分子當成為共聚物或低聚共聚物的一部分時是一個“單體單元”。
兩性離子聚合物和共聚物公開在例如美國專利6313246和分別于2001年11月2日、2001年11月29日和2002年8月28日遞交的美國專利申請60/336280、60/338534和60/406441中，這些文獻的相關內(nèi)容經(jīng)引用引入本發(fā)明作為參考。本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物是類似的，并進一步要求單體單元源于至少一種羥基官能單體或至少一種醚化羥基官能單體。
本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含例如約99.9至約0.1重量％的單體單元，這些單體單元源于選自兩性離子單體中的至少一種單體，約0.1至約25重量％的單體單元，這些單體單元源于選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體，和0至約99.8重量％的單體單元，這些單體單元源于至少一種另外的烯屬不飽和單體。
例如，本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含約0.1至約10重量％的單體單元，其源于選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體。舉例來說，本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含約1至約5重量％，例如約2至約5重量％，或約2.5重量％的單體單元，其源于選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體。
單體單元的重量百分數(shù)基于該聚合物的重量。即，其不包括乳液聚合物的其它成分，例如表面活性劑、引發(fā)劑、溶劑和殺生物劑等。
本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含源于選自兩性離子單體中一種或多于一種單體的單體單元。這些共聚物或低聚共聚物包含源于選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中一種或多于一種單體的單體單元。這些共聚物或低聚共聚物任選地包含源于一種或多于一種另外的烯屬不飽和單體的單體單元。
根據(jù)本發(fā)明的這些單體是可聚合的烯丙基、乙烯基或丙烯酰基化合物。即，它們是烯屬不飽和的。
本發(fā)明的兩性離子單體例如選自下式 和 其中L+是下式的基團 或 L-是下式的基團 Z-是-CO2-、-SO3-， 或 Z+是-N+R5R6R7，R1和R8獨立地是氫或甲基，W+是-S+R3-或-N+R2R3-，W-是
Y1和Y2獨立地選自-O-或-NR2；R2、R3、R4、R5、R6和R7獨立地選自氫和1-4個碳原子的直鏈或支鏈烷基；m是2或3，且n是1-5。
兩性離子表示一種以相等比例含有陽離子和陰離子取代基的分子，使得分子總體上是凈電荷中性的。
本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含例如源于至少一種兩性離子單體的單體單元，兩性離子單體選自 和 兩性離子單體是以相等比例含有陽離子和陰離子官能度的可聚合分子，從而這些分子總體上是凈電荷中性的。例子是N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿(betaine)N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿2-(甲硫基)乙基甲基丙烯?；?S-(磺丙基)-锍甜菜堿，2-[(2-丙烯?；一?二甲基銨]乙基2-甲基磷酸鹽，2-(丙烯酰氧乙基)-2′-(三甲基銨)乙基磷酸鹽，[(2-丙烯酰氧乙基)二甲基銨]甲基膦酸，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)，2-[(3-丙烯酰氨丙基)二甲基銨]乙基2′-異丙基磷酸鹽(AAPI)，氫氧化1-乙烯基-3-(3-磺丙基)咪唑鎓，氯化(2-丙烯酰氧乙基)羧甲基甲基锍，1-(3-磺丙基)-2-乙烯基吡啶鎓甜菜堿，N-(4-磺丁基)-N-甲基-N，N-二烯丙基胺銨甜菜堿(MDARS)，N，N-二烯丙基-N-甲基-N-(2-磺乙基)銨甜菜堿，等等。
本發(fā)明的這些兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含例如源于至少一種兩性離子單體的單體單元，該至少一種兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，2-(甲硫基)乙基甲基丙烯酰基-S-(磺丙基)-锍甜菜堿，2-[(2-丙烯?；一?二甲基銨]乙基2-甲基磷酸鹽2-(丙烯酰氧乙基)-2′-(三甲基銨)乙基磷酸鹽和[(2-丙烯?；一?二甲基銨]甲基膦酸。
例如，本發(fā)明的這些兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含源于至少一種兩性離子單體的單體單元，該至少一種兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿和
N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿。
例如，本發(fā)明的兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿和N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，它們是 和 本發(fā)明的這些兩性離子單體根據(jù)美國專利6313246中描述的方法制備。
它們按照以下通用路線，在合適的有機溶劑中于合適溫度和反應時間進行制備
在上述合成路線中，X是任何能被胺反應物的親核性氮代替的離去基團。例如，X可以是鹵素、甲苯磺酸根、甲磺酸根等。M+是正性的抗衡離子，例如金屬離子，如鈉或鉀。Y如對于上述Y1或Y2所定義的，P是1或2。
羥基官能單體為，例如丙烯酸羥烷基酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或N-取代的(甲基)丙烯酰胺，或者是芳族、脂族或環(huán)脂族多元醇的單丙烯酸酯或單甲基丙烯酸酯。
例如，羥基官能單體為羥甲基、2-羥乙基、2-或3-羥丙基或2-、3-或4-羥丁基的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺或N-嗎啉代丙烯酰胺，或者是芳族、脂族或環(huán)脂族多元醇的單丙烯酸酯或單甲基丙烯酸酯。
芳族多元醇一般是氫醌、4，4′-二羥基聯(lián)苯、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷和甲酚。
脂族和環(huán)脂族多元醇例如是含2至12個碳原子的亞烴基多元醇，包括乙二醇、1，2-或1，3-丙二醇、1，2-、1，3-或1，4-丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、十二烷二醇、二甘醇、三甘醇、1，3-環(huán)戊二醇、1，2-、1，3-或1，4-環(huán)己二醇、1，4-二羥甲基環(huán)己烷、丙三醇、三(β-羥乙基)胺、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、一縮二季戊四醇、三季戊四醇和山梨糖醇。
例如，本發(fā)明的羥基官能單體是N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羥乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯(HEMA)、丙烯酸2-羥丙基酯、丙烯酸3-羥丙基酯、(甲基)丙烯酸羥丙基酯、丙烯酸羥丁基酯、(甲基)丙烯酸羥丁基酯、丁二醇單乙烯基醚、烯丙醇、單(甲基)丙烯酸甘油酯、單丙烯酸新戊二醇酯、單丙烯酸六亞甲基二醇酯、雙酚A單丙烯酸酯、4-(2-丙烯酰氧乙氧基)-4′-羥基乙氧基-二苯基丙烷、2-(2-丙烯?；一?-4，6-雙-(羥乙基)異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、三羥甲基乙烷單丙烯酸酯、三羥甲基丙烷單甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷單甲基丙烯酸酯、四亞甲基二醇單甲基丙烯酸酯、單甲基丙烯酸三甘醇酯、單丙烯酸四甘醇酯、單丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇單乙烯醚、二季戊四醇單丙烯酸酯、三季戊四醇單丙烯酸酯、1，3-丁二醇單丙烯酸酯、1，3-丁二醇單甲基丙烯酸酯、山梨糖醇單丙烯酸酯、季戊四醇-改性的單丙烯酸酯或1-羥基-4-環(huán)己烷丙烯酸酯。
例如，本發(fā)明的羥基官能單體是N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羥乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯(HEMA)、丙烯酸羥丙基酯、(甲基)丙烯酸羥丙基酯、丙烯酸羥丁基酯、(甲基)丙烯酸羥丁基酯、丁二醇單乙烯基醚、烯丙醇或單(甲基)丙烯酸甘油酯。
例如，本發(fā)明的羥基官能單體是N-羥甲基丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯(HEMA)或甘油單((甲基)丙烯酸酯)。
例如，本發(fā)明的羥基官能單體是N-羥甲基丙烯酰胺。
醚化羥基官能單體是其中一個或多個羥基被例如1至8個碳原子的烷基、7至17個碳原子的苯基或芳烷基“醚化”(羥基的氫被替換)。例如，本發(fā)明的羥基官能單體可用甲基、乙基、正丙基、異丙基、叔丁基或芐基醚化，或者被其混合物醚化。如果存在超過一個羥基，則羥基官能單體可全部或部分受到醚化。
例如，本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含源于羥基官能單體的單體單元。
醚化的羥基官能單體可在制備這些兩性離子的共聚物或低聚共聚物的條件下，或在制備噴墨介質(zhì)體系中涉及的其它條件下形成羥基官能單體。醚化的羥基官能單體也可在本發(fā)明的組合物中與那些羥基官能單體表現(xiàn)相似。
烷基是例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基和叔丁基、2-乙基丁基、正戊基、異戊基、1-甲基戊基、1，3-二甲基丁基、正己基、1-甲基己基、正庚基、異庚基、1，1，3，3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基或2-乙基己基。亞烴基是烷基的二價等價物。
芳烷基是例如芐基、α-甲基芐基、α，α-二甲基芐基或2-苯乙基。亞芳烷基是芳烷基的二價等價物。
另外的烯屬不飽和單體是例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、乙烯基甲基砜(methylulfone)、醋酸乙烯酯、雙丙酮丙烯酰胺和丙烯酸酯例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸氨基酯和甲基丙烯酸氨基酯以及締合單體。甲基丙烯酸氨基酯是例如甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯和甲基丙烯酸叔丁基氨基乙基酯。締合單體是，例如甲基丙烯酸十八烷基乙氧基(20)酯和十八烷基乙氧基(10)烯丙基醚、(甲基)丙烯酸聚(乙二醇)酯或聚(乙二醇)單甲醚的單(甲基)丙烯酸酯。
本發(fā)明的另外的烯屬不飽和單體是，例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸十八烷基乙氧基(20)酯、十八烷基乙氧基(10)烯丙基醚、(甲基)丙烯酸聚(乙二醇)酯、聚(乙二醇)單甲醚的單(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸氨基酯和甲基丙烯酸氨基酯。
例如，本發(fā)明另外的烯屬不飽和單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯。
在兩性離子聚合物中，所有的聚合物鏈和這些鏈中的鏈段是嚴格電中性的。因此，兩性離子聚合物代表了聚兩性電解質(zhì)的一個子集。由于在同一個兩性離子單體中引入陰離子電荷和陽離子電荷，所以在所有聚合物鏈上和鏈段上必然維持電荷中性。
本發(fā)明的共聚物或低聚共聚物例如按照美國專利6313246所述制備。它們可以例如通過在分散相中的聚合、例如反相乳液聚合或分散聚合來制備。它們還可以通過凝膠聚合制備，以便得到干粉形式的聚合產(chǎn)物。
本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物可以具有任何分子量。它們的分子量例如可以是約10000至約2百萬。
本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物有利地用于噴墨油墨記錄介質(zhì)體系中的任何層中。它們可以用于這些層的一層涂層中、多層涂層中或用于所有層中。
支持體本身可以是噴墨油墨接收層。在這種情況下，兩性離子的共聚物或低聚共聚物有利地用作直接位于支持體上的涂層。
因此，本發(fā)明的一個目的是一種噴墨介質(zhì)體系，它包合直接位于支持體上的涂層，其中該涂層包含本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
本發(fā)明的噴墨介質(zhì)體系可以包含一層或多層噴墨接收層。本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物可以有利地在接收層中的一層或多層使用。
因此，本發(fā)明的另一個目的是一種噴墨介質(zhì)體系，它包含支持體和至少一層噴墨油墨接收層，其中所述層的一層或多層包含本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
本發(fā)明的又一個目的是一種噴墨介質(zhì)體系，它包含支持體、至少一層噴墨油墨接收層以及保護涂層，其中所述保護涂層包含本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
本發(fā)明的再一個目的是一種噴墨介質(zhì)體系，它包合支持體、至少一層噴墨油墨接收層以及位于支持體和一層或多層油墨接收層之間的阻隔層，其中所述油墨接收層中的一層或多層包含本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
還考慮到本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物有利地用作噴墨油墨的組分。
因此，本發(fā)明的還一個目的是一種噴墨介質(zhì)體系，它包含噴墨油墨和本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
支持體例如是紙或透明塑料。支持體還包括半透明塑料、無光塑料、不透明塑料、紙等。
支持體可以例如是纖維素酯、醋酸纖維素、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯和乙酯、聚酰胺例如尼龍、聚酯例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亞胺，聚醚，聚氯乙烯和聚磺酰胺。
阻隔層有利地在紙支持體和油墨接收層之間使用。阻隔層例如是聚烯烴，例如聚乙烯。阻隔層還可以是金屬箔，例如鋁箔。
包含本發(fā)明兩性離子共聚物和低聚共聚物的涂層用任何常規(guī)技術固化。例如，本發(fā)明的涂層在環(huán)境條件下通過風干固化，用烘箱固化，或用光固化。
本發(fā)明的兩性離子共聚物和低聚共聚物可以與很多種在噴墨介質(zhì)體系中使用的聚合物或低聚物共混，例如中性、陰離子和陽離子聚乙烯醇(PVOH)和明膠。
一般使用于噴墨介質(zhì)體系中的、通常在油墨接收層中使用的聚合物包括明膠、淀粉、苯乙烯丁二烯橡膠膠乳、丁腈橡膠膠乳、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯醇/醋酸乙烯酯共聚物、甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素和聚(N-乙烯基吡咯烷酮)。
本發(fā)明的兩性離子共聚物和低聚共聚物有利地采用陽離子聚合物，例如衍生自例如一種或多種以下單體的陽離子聚合物丙烯酸二烷基氨基烷基酯和甲基丙烯酸二烷基氨基烷基酯的季鹽或酸式鹽，二烷基氨基烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的季鹽或酸式鹽，N，N-二烯丙基二烷基鹵化胺，Mannich產(chǎn)物等。代表性例子是N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯氯甲烷季鹽(DMAEA，MCQ)、氯化二烯丙基二甲基銨(DADMAC)等。
在本發(fā)明的噴墨介質(zhì)體系和涂層中，可以存在其它合適的組分。
其它組分包括例如顏料和填料，例如無定形和結(jié)晶二氧化硅、三水合鋁、高嶺土、滑石、白堊、膨潤土、沸石、玻璃珠、碳酸鈣、硅酸鋁鈉鉀、硅藻土、鋁和鎂的硅酸鹽以及它們的混合物。二氧化鈦也可以用于某些用途。可以使用的有機顆粒包括聚烯烴、聚苯乙烯、聚氨酯、淀粉、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚四氟乙烯。在本發(fā)明的涂層中，顏料、填料和有機顆粒的用量可以是約0.1-約15重量％，基于干涂層的重量計。聚烯烴例如是聚丙烯或聚乙烯。
本發(fā)明的兩性離子共聚物和低聚共聚物可以有利地用作納米孔或微孔噴墨介質(zhì)體系中的連接料或部分連接料。如本領域所公知的，連接料可以占涂層的少部分，例如少于約40重量％，例如少于約25重量％，或少于約10重量％。
紙基材例如有利地用粘土涂覆。
其它添加劑還包括控制涂料混合物潤濕或展開行為的表面活性劑、抗靜電劑、增稠劑、懸浮劑，控制摩擦性能或改變反射性能或用作隔離劑的顆粒、pH控制化合物、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、潤濕劑、抑菌劑、交聯(lián)劑、熒光增白劑等。
具體例子是淀粉、黃原膠、季銨鹽、甲殼質(zhì)、纖維素衍生物和水溶性金屬鹽，例如Ca、Ba、Mg鹽或稀土金屬鹽。
已經(jīng)開發(fā)了用于油墨著色劑的穩(wěn)定劑體系。這些穩(wěn)定劑也用于本發(fā)明的噴墨介質(zhì)體系。它們公開在例如美國專利5782963和5855655中，相關內(nèi)容引入本文作為參考。
有利地用作噴墨介質(zhì)體系的涂層組分的其它添加劑包括那些公知種類的聚合物穩(wěn)定劑。例如，選自下列的聚合物穩(wěn)定劑紫外光吸收劑、位阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)和抗氧化劑。
例如，合適的其它添加劑選自抗氧化劑，其選自烷基化單酚，烷基硫代甲基酚，氫醌和烷基化氫醌，生育酚，羥基化硫代二苯基醚，亞烷基雙酚，衍生自芐基化合物的位阻酚，羥基芐基化丙二酸酯，芳族羥基芐基化分物，基于三嗪的位阻酚，芐基膦酸酯，酰氨基酚，β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸與一元醇或多元醇形成的酯，β-(5-叔丁基-4-羥基-3-甲基苯基)丙酸與一元醇或多元醇形成的酯，β-(3，5-二環(huán)己基-4-羥基苯基)丙酸與一元醇或多元醇形成的酯，3，5-二叔丁基-4-羥基苯基乙酸與一元醇或多元醇形成的酯，β-(3，5二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸的酰胺、抗壞血酸和胺類(aminic)抗氧化劑，例如N，N’-二異丙基-對苯二胺。
抗氧化劑例如是酚類抗氧化劑，例如羥基取代苯甲酸的鹽，例如水楊酸的鹽和另外被烷基取代的羥基取代苯甲酸的鹽。
UV吸收劑和光穩(wěn)定劑例如是，選自2-(2-羥基苯基)-2H-苯并三唑例如公知的可商購的羥基苯基-2H-苯并三唑，2-羥基苯甲酮，取代的和未取代的苯甲酸酯例如4-叔丁基-苯基水楊酸酯、丙烯酸酯和丙二酸酯，草酰胺，三芳基-鄰-羥基苯基-s-三嗪和空間位阻胺穩(wěn)定劑，例如N-H、N-?；?、N-烴氧基、N-羥基、N-烷基、N-烷氧基和N-羥基-烷氧基受阻胺。
例如，在美國專利6254724中公開的硝酰基、羥基胺和羥基胺鹽穩(wěn)定劑有利地在本發(fā)明的記錄介質(zhì)中使用。美國專利6254724的相關部分引入本發(fā)明作為參考。
例如，UV吸收劑有利地在本發(fā)明的保護涂層中使用，無論保護涂層是所制備的記錄介質(zhì)體系的一部分或無論是在隨后層合步驟中使用。
本發(fā)明的另一目的是一種制備噴墨介質(zhì)體系的方法，該方法包括將一層或多層涂層涂覆在支持體上，其中至少一層涂層包含本發(fā)明的兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
任何公知的方法可以用于涂覆本發(fā)明噴墨介質(zhì)體系的各涂層。公知的方法例如是Mayer繞線棒涂、逆轉(zhuǎn)輥涂、輥涂、拉絲錠棒涂布、浸涂、氣刀涂、滑涂、簾幕淋涂、刮刀涂、膠版涂、盤線(wound wire)涂布、縫式涂、滑斗涂和凹版涂。
用于噴墨印刷的油墨是公知的。這些油墨包含液體載體和溶解或懸浮于其中的染料或顏料。所用的液體載體包括水或者水和水混溶性有機溶劑的混合物。這些油墨還可以是要引入記錄介質(zhì)體系中的添加劑或其它組分的載體。
保護涂層通常是約1微米厚。支持體通常是約12-約500微米厚。油墨接收層通常是約0.5-約30微米厚。
以下實施例僅用于說明目的，不以任何方式限制本發(fā)明。
這些實施例證實了根據(jù)本發(fā)明制備的噴墨介質(zhì)的優(yōu)異干燥時間和印刷質(zhì)量。
制備以下的介質(zhì)樹脂組合物。這些共聚物是水溶性溶液聚合物。
A 60/25/15重量份的丙烯酰胺/甲氧基PEG 350甲基丙烯酸酯/N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)銨甜菜堿的共聚物，其于水中制備成含20重量％固體，分子量為約250000(WO 03037641的實施例2)。
B 60/25/15/2.5重量份的丙烯酰胺/甲氧基PEG 350甲基丙烯酸酯/N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)銨甜菜堿/N-羥甲基丙烯酰胺的共聚物，其于水中制備成含30％固體，分子量約為190000。
C 60/25/15/2.5重量份的丙烯酰胺/甲氧基PEG 350甲基丙烯酸酯/N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)銨甜菜堿/N-羥甲基丙烯酰胺的共聚物，在水中制備成含20％固體，分子量約為250000。
D 60/25/15/1.0重量份的丙烯酰胺/甲氧基PEG 350甲基丙烯酸酯/N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)銨甜菜堿/N-羥甲基丙烯酰胺的共聚物，在水中制備成含30％固體，分子量約為190000。
E 60/25/15/5.0重量份的丙烯酰胺/甲氧基PEG 350甲基丙烯酸酯/N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)銨甜菜堿/N-羥甲基丙烯酰胺的共聚物，在水中制備成含30％固體，分子量約為190000。
PEG是聚乙二醇。
如樹脂A制備本發(fā)明的各樹脂B-E。
依據(jù)所提供的樹脂的固體百分數(shù)，制備下列介質(zhì)樹脂配制物樹脂，20％固體 90克 樹脂，30％固體90克丙三醇 0.45克 丙三醇0.68克LodyneS-100 0.40克 LodyneS-1000.40克蒸餾水 7.30克 蒸餾水7.14克乙醇1.85克乙醇1.78克總計100克總計 100克LodyneS-100是兩性氟表面活性劑在沒有調(diào)整的pH5.5-6.0條件下，采用一組上述的配制物。另外一組配制物用檸檬酸調(diào)整到最終的pH3.5-4.0。
使用適當?shù)膶嶒炗猛扛舶?draw down bar)將上述介質(zhì)聚合物的水溶液/懸浮液施加到進行了聚乙烯涂層的紙片上，在烘箱于230°F干燥3分鐘后，生成15gsm(克/平方米)的涂層。對每個pH范圍的配制物使用相同的涂層重量和干燥條件。
根據(jù)所用的印刷機類型，在涂層紙上印刷不同顏色的圖案，并進行特定的測試，它們設計用于測定對所用油墨類型而言重要的性能。在23℃和相對濕度32％的環(huán)境條件下進行所有的印刷。
當介質(zhì)樹脂具有良好的二醇相容性時，二醇涂污減少，同樣，該介質(zhì)顯示出更好的顏色并合性能。
Epson印刷機是一種壓力印刷機。Hewlett Packard印刷機是一種熱力印刷機。
實施例1用Hewlett Packard 990cxi印刷機以200％的密度印刷一藍塊。依據(jù)干燥時間和抗二醇涂污性對涂層性能進行評級。直到用低壓(拇指壓力)摩擦試驗證實所印刷的涂層變得耐物理變形時，經(jīng)過的時間記錄為“干燥時間”。
樣品干燥后測定二醇涂污。在(從印刷開始)規(guī)定的時間間隔后，施加略重的拇指壓力使得顏色涂污。二醇涂污的嚴重程度采用0-5分級系統(tǒng)進行分級。結(jié)果如下。
0＝完全沒有涂污，1＝非常輕微，2＝輕微，3＝可察覺的，4＝易察覺的，5＝嚴重的
本發(fā)明的樹脂顯示出優(yōu)異的二醇涂污結(jié)果。干燥時間也很好。
實施例2用Epson 890印刷機(壓力印刷機)印刷一幅步進式光楔圖(打印密度以10％、20％等增加的一系列色塊)，并基于干燥時間(抗污性對時間以及干燥時間后的圖像轉(zhuǎn)印)和印刷質(zhì)量(合成色的油墨并合性)判斷涂層的性能。
試驗圖中心的步進式光楔用于并合及圖像轉(zhuǎn)印的評級。例如如果油墨并合發(fā)生在綠色的50％至100％打印密度處，則結(jié)果記錄為50％+。希望油墨并合最小。對圖像轉(zhuǎn)印而言也一樣。只要步進式光楔的100％印刷密度部分轉(zhuǎn)印，則與在50％+印刷密度處轉(zhuǎn)印相比，這是更好的結(jié)果。
在任一樣品中，看到紅色的幾乎不涂污，綠色和藍色情況最差。
本發(fā)明的樹脂顯示了極小的圖像轉(zhuǎn)移和/或油墨并合。
實施例3光穩(wěn)定性用HP 970 Cxi和Epson 890印刷機，將光學密度50％和100％的黃色、品紅色和青色的顏色方塊印刷在涂層紙上。然后，記錄在AtlasCi65 Xenon WeatherOmeter儀下暴露前及暴露48和96小時后的L，a，b色度值和光密度值，其采用內(nèi)部和外部硼硅酸鹽濾光器，50℃，50％相對濕度，輻照度為340nm下0.35w/m2。所有樣品表現(xiàn)同樣好的光穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種噴墨記錄介質(zhì)體系，其包含支持體和在支持體上的一層或多層涂層，其中至少一層涂層包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物，該共聚物含有99.9至0.1重量％的單體單元，這些單體單元源于選自兩性離子單體中的至少一種單體，和0.1至25重量％的單體單元，這些單體單元源于選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體，和0至約99.8重量％的單體單元，這些單體單元源于至少一種另外的烯屬不飽和單體。
2.根據(jù)權利要求1的記錄介質(zhì)體系，其中a)所述兩性離子單體是下式的單體 或 其中L+是下式的基團 或 L-是下式的基團 Z-是-CO2-、-SO3-， 或 Z+是-N+R5R6R7，R1和R8獨立地是氫或甲基，W+是-S+R3-或-N+R2R3-，W-是 Y1和Yz獨立地選自-O-或-NR2；R2、R3、R4、R5、R6和R7獨立地選自氫和1-4個碳原子的直鏈或支鏈烷基；m是2或3，且n是1-5，b)所述羥基官能單體選自丙烯酸羥烷基酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或N-取代的(甲基)丙烯酰胺、和芳族、脂族或環(huán)脂族多元醇的單丙烯酸酯或單甲基丙烯酸酯，并且所述醚化的單體選自這些羥基官能單體的全部或部分甲基、乙基、正丙基、異丙基、叔丁基或芐基的醚。
3.根據(jù)權利要求2的記錄介質(zhì)體系，其中兩性離子單體是下式的單體 和
4.根據(jù)權利要求3的記錄介質(zhì)體系，其中a)兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿2-(甲硫基)乙基甲基丙烯酰基-S-(磺丙基)-锍甜菜堿，2-[(2-丙烯?；一?二甲基銨]乙基2-甲基磷酸鹽，2-(丙烯酰氧乙基)-2′-(三甲基銨)乙基磷酸鹽，[(2-丙烯酰氧乙基)二甲基銨]甲基膦酸，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)，2-[(3-丙烯酰氨丙基)二甲基銨]乙基2′-異丙基磷酸鹽(AAPI)，氫氧化1-乙烯基-3-(3-磺丙基)咪唑鎓，氯化(2-丙烯酰氧乙基)羧甲基甲基锍，1-(3-磺丙基)-2-乙烯基吡啶鎓甜菜堿，N-(4-磺丁基)-N-甲基-N，N-二烯丙基胺銨甜菜堿(MDABS)和N，N-二烯丙基-N-甲基-N-(2-磺乙基)銨甜菜堿，并且b)所述羥基官能單體和醚化羥基官能單體選自乙二醇、1，2-或1，3-丙二醇、1，2-、1，3-或1，4-丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、十二烷二醇、二甘醇、三甘醇、1，3-環(huán)戊二醇、1，2-、1，3-或1，4-環(huán)己二醇、1，4-二羥甲基環(huán)己烷、丙三醇、三(β-羥乙基)胺、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、-縮二季戊四醇、三季戊四醇和山梨糖醇的單丙烯酸酯或單甲基丙烯酸酯；或者選自N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羥乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯(HEMA)、丙烯酸2-羥丙基酯、丙烯酸3-羥丙基酯、(甲基)丙烯酸羥丙基酯、丙烯酸羥丁基酯、(甲基)丙烯酸羥丁基酯、丁二醇單乙烯基醚、烯丙醇、甘油單((甲基)丙烯酸酯)、單丙烯酸新戊二醇酯、單丙烯酸六亞甲基二醇酯、雙酚A單丙烯酸酯、4-(2-丙烯酰氧乙氧基)-4′-羥基乙氧基-二苯基丙烷、2-(2-丙烯酰基乙基)-4，6-雙-(羥乙基)異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、三羥甲基乙烷單丙烯酸酯、三羥甲基丙烷單甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷單甲基丙烯酸酯、四亞甲基二醇單甲基丙烯酸酯、單甲基丙烯酸三甘醇酯、單丙烯酸四甘醇酯、單丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇單乙烯醚、二季戊四醇單丙烯酸酯、三季戊四醇單丙烯酸酯、1，3-丁二醇單丙烯酸酯、1，3-丁二醇單甲基丙烯酸酯、山梨糖醇單丙烯酸酯、季戊四醇-改性的單丙烯酸酯或1-羥基-4-環(huán)己烷丙烯酸酯。
5.根據(jù)權利要求4的記錄介質(zhì)體系，其中a)所述兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-丙烯酰氨丙基-N-(2-羧甲基)-銨甜菜堿，N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿和N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，并且b)所述羥基官能單體和醚化羥基官能單體選自N-羥甲基丙烯酰胺、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯(HEMA)和甘油單((甲基)丙烯酸酯)。
6.根據(jù)權利要求5的記錄介質(zhì)體系，其中該兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含源于至少一種兩性離子單體的單體單元，該至少一種兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿和N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，并且該羥基官能單體是N-羥甲基丙烯酰胺。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項的記錄介質(zhì)體系，其包含源于至少一種另外的烯屬不飽和單體的單體單元，該不飽和單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、乙烯基甲基砜、醋酸乙烯酯、雙丙酮丙烯酰胺和丙烯酸酯例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、氨基丙烯酸酯和氨基甲基丙烯酸酯，以及甲基丙烯酸十八烷乙氧基(20)酯和十八烷基乙氧基(10)烯丙基醚、(甲基)丙烯酸聚(乙二醇)酯或聚(乙二醇)單甲醚單(甲基)丙烯酸酯。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項的記錄介質(zhì)體系，其中該兩性離子的共聚物或低聚共聚物包含源于至少一種兩性離子單體的單體單元，該至少一種兩性離子單體選自N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氨丙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿和N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)-銨甜菜堿，該羥基官能單體是N-羥甲基丙烯酰胺，并且另外的烯屬不飽和單體是丙烯酰胺、聚(乙二醇)單甲醚單(甲基)丙烯酸酯。
9.根據(jù)權利要求1的記錄介質(zhì)體系，其包含直接位于支持體上的涂層，其中該涂層包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
10.根據(jù)權利要求1的記錄介質(zhì)體系，其包含支持體，和至少一層噴墨油墨接收層，和任選的保護涂層，其中一層或多層所述噴墨油墨接收層包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物；或其中該保護涂層包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物，或其中該噴墨油墨接收層和該保護涂層均包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物。
11.根據(jù)權利要求10的記錄介質(zhì)體系，其進一步包含在該支持體和一層或多層油墨接收層之間的阻隔層。
12.根據(jù)權利要求1的記錄介質(zhì)體系，其中所述支持體包括纖維素酯、醋酸纖維素、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸及聚甲基丙烯酸甲酯和乙酯、聚酰胺例如尼龍、聚酯例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亞胺、聚醚、聚氯乙烯或聚磺酰胺。
13.一種噴墨油墨，其包含兩性離子的共聚物或低聚共聚物，該共聚物或低聚共聚物包含單體單元，這些單體單元源于選自兩性離子單體中的至少一種單體和選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體。
14.根據(jù)權利要求1的一種記錄介質(zhì)體系，其包含納米孔涂層或微孔涂層。
全文摘要
描述了一種噴墨記錄介質(zhì)體系，其包含至少一層涂層，包含一種兩性離子的共聚物或低聚共聚物，該共聚物或低聚共聚物包含單體單元，這些單體單元源于選自兩性離子單體中的至少一種單體和選自羥基官能單體和醚化羥基官能單體中的至少一種單體。這種介質(zhì)體系表現(xiàn)出快速的干燥時間、優(yōu)異的圖像質(zhì)量、二醇涂污底低、顏色并合度低和優(yōu)異的耐光牢度。
文檔編號C09D11/00GK1819927SQ200480019487
公開日2006年8月16日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日2003年7月10日
發(fā)明者H·R·鄧沃爾思, A·J·奈斯比, J·蘇哈多爾尼克, D·A·耶爾 申請人:西巴特殊化學品控股有限公司