水性油墨用樹脂及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油墨制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于噴'墨打印機(jī)的水性油墨。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，顏料作為著色劑配制成的噴墨記錄用墨水被越來(lái)越多的使用。因顏料在 水中不具有溶解性，因此需要以細(xì)微粒狀態(tài)分散在水中，但保持這種穩(wěn)定的分散狀態(tài)非常 困難，通常通過(guò)分散劑和顏料并用的方法實(shí)現(xiàn)顏料墨水的安定分散。
[0003] 特許公開56-28256號(hào)公報(bào)提出使用樹脂乳液來(lái)改善墨水在噴墨打印機(jī)噴頭中的 吐出穩(wěn)定性和圖像模糊的問(wèn)題。特許公開4-18462號(hào)公報(bào)提出使用占顏料0. 5-10重量％， 且平均粒子徑為50nm以下的微乳液來(lái)提高油墨在記錄媒體上的耐擦傷性和墨水的吐出穩(wěn) 定性。特許公開2012-158624公開了一種噴墨記錄裝置用油墨，在特定的有機(jī)溶劑中，把無(wú) 機(jī)顏料通過(guò)機(jī)械分散裝置（如球磨機(jī)）研磨后加入特定分子量和酸值的樹脂進(jìn)行復(fù)合，最 后用離心和過(guò)濾的方法除去色漿中的異物和粗大顆粒。由于顏料表面的樹脂構(gòu)成、親水疏 水特性對(duì)添加的有機(jī)溶劑種類和極性等有比較嚴(yán)格的要求，為了獲得穩(wěn)定的顏料分散體， 可供選擇的溶劑受到極大的限制，改善光澤度和圖像滲出問(wèn)題相對(duì)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種水性油墨用樹脂及其制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù) 的不足。
[0005] 本發(fā)明首先涉及一種堿可溶性高分子聚合物，所述堿可溶性高分子聚合物的重均 分子量 MwS 1500 ?11000、酸價(jià)為 80 ?250mgK0H/g ;
[0006] 所述堿可溶性高分子聚合物，為含酸官能團(tuán)不飽和單體、反應(yīng)型乳化劑、鏈轉(zhuǎn)移劑 和共聚可能的其他不飽和單體的混合物在水溶性過(guò)氧化物類引發(fā)劑作用下的反應(yīng)產(chǎn)物；
[0007] 所述的堿可溶性高分子聚合物的制備方法，包括如下步驟：
[0008] (1)在水中加入反應(yīng)型乳化劑，鏈轉(zhuǎn)移劑，攪拌下加入含酸官能團(tuán)不飽和單體和共 聚可能的其他不飽和單體，室溫下進(jìn)行乳化，得到單體乳化分散液；
[0009] 水的重量用量為反應(yīng)型乳化劑的1000?8700% ;
[0010] 所述反應(yīng)型乳化劑選自陰離子型表面活性劑和/或非離子表面活性劑；所陰離子 型表面活性劑如述烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽、芳香基硫酸鹽、烷基磷酸酯鹽、脂肪酸 鹽；所述非離子表面活性劑如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基芳香基醚或嵌段型聚醚類， 其使用量為單體總量（含酸官能團(tuán)不飽和單體和共聚可能的其他不飽和單體的總量）的 0. 1?4. 0重量％ ;若使用量不足0. 1重量％，則乳化不充分，聚合過(guò)程體系穩(wěn)定性差，若大 于4. 0重量％，在配制油墨過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)發(fā)泡問(wèn)題，且得到的油墨耐水性差；
[0011] 所述鏈轉(zhuǎn)移劑選自巰基乙酸異辛酯、巰基乙酸正丁酯、α -甲基苯乙烯二聚體、叔 十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇或十八烷基硫醇中的一種以上，其使用量為單體總量（含 酸官能團(tuán)不飽和單體和共聚可能的其他不飽和單體的總量）的2. 0?12. 0重量％ ;
[0012] 所述含酸官能團(tuán)的不飽和單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、馬來(lái)酸、乙 烯基磺酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的中的一種以上；
[0013] 所述共聚可能的其它不飽和單體選自在20°C水中溶解度不小于0. 1的不飽和單 體，優(yōu)選丙烯腈、甲基丙烯腈、（甲基）丙烯酸乙酯、羥乙基（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯 酸甲酯、（甲基）丙烯酸縮水甘油酯、（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酰胺、N-羥甲基（甲 基）丙烯酰胺、N-丁氧基甲基（甲基）丙烯酰胺、偏二氯乙烯、氯乙烯或乙酸乙烯酯中的一 種以上；
[0014] (2)將步驟⑴得到的單體乳化分散液以滴加的方式加入至含pH調(diào)節(jié)劑的水溶液 中，在水溶性過(guò)氧化物類引發(fā)劑存在下，70?90°C進(jìn)行共聚，滴加時(shí)間為0. 4?I. 5h，滴加 結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng)0. 5?3. 0小時(shí)，然后加入堿調(diào)節(jié)體系pH值為7. 5?9. 5,繼續(xù)保溫使未 反應(yīng)的單體完全反應(yīng)，得到堿可溶性高分子聚合物；
[0015] 所述堿可溶性高分子聚合物的酸價(jià)要控制在80?250mgK0H/g，若酸價(jià)低于 8OmgKOH/g，在制備油墨用樹脂的過(guò)程中聚合體系不穩(wěn)定，若酸價(jià)高于25OmgKOH/g，配制得 到的油墨耐水性差；
[0016] 所述pH調(diào)節(jié)劑選自碳酸氫銨、碳酸氫鈉或碳酸二氫鈉中的一種以上，加入重量為 單體總量（含酸官能團(tuán)不飽和單體和共聚可能的其他不飽和單體的總量）的〇?〇. 05% ;
[0017] 所述水溶性過(guò)氧化物類引發(fā)劑為過(guò)氧化鈉、過(guò)氧化鉀或過(guò)硫酸銨中的一種以上， 其使用量占單體總量（含酸官能團(tuán)不飽和單體和共聚可能的其他不飽和單體的總量）的 0· 1?4. 0重量％ ;
[0018] 所述的堿為重量濃度為氨水、三乙醇胺、三丙醇胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化 鋰中的一種以上；
[0019] 本發(fā)明所述的水性油墨用樹脂，是以所述堿可溶性高分子聚合物為乳化劑，在水 溶性過(guò)氧化物類引發(fā)劑的存在下，將自由基聚合單體以半連續(xù)乳液共聚的方式，制備得到 的粒徑為50?180nm、酸價(jià)為30?100mgK0H/g、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為-50?50°C的聚合 物微粒子乳液；
[0020] 制備方法，包括如下步驟：
[0021] 將水溶性過(guò)氧化物類引發(fā)劑，加入所述的獲得的堿可溶性高分子聚合物，然后滴 加自由基聚合單體，70?90°C下滴加時(shí)間為0. 5?2. 5小時(shí)，滴加完后，保溫1. 5?4. 5小 時(shí)，即可獲得粒徑為50?180nm、酸價(jià)為30?100mgK0H/g、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為-50? 50°C的聚合物微粒子乳液，即油墨用樹脂；
[0022] 所述水溶性過(guò)氧化物類引發(fā)劑為過(guò)氧化鈉、過(guò)氧化鉀或過(guò)硫酸銨中的一種以上， 其使用量為自由基聚合單體總量的〇. 1?4. 0重量％ ;
[0023] 所述自由基聚合單體選自芳香類乙烯基單體和/或丙烯酸酯類單體；
[0024] 所述芳香類乙稀基單體為苯乙稀、α -甲基苯乙稀、對(duì)甲基苯乙稀或齒代苯乙稀中 的一種以上；
[0025] 所述丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸羥乙酯、2-甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥丙酯或甲基丙烯 酸二環(huán)戊基酯中的一種以上；
[0026] 所述堿可溶性高分子聚合物的用量為所述自由基聚合單體總重量的15?70重 量％。若使用量低于15重量％，聚合體系穩(wěn)定性差，生成的乳液粒徑過(guò)大，配制成的油墨儲(chǔ) 存穩(wěn)定性差；若高于70重量％，生成的乳液粘度過(guò)大，難以制備，配制成的油墨吐出穩(wěn)定性 差；
[0027] 上述方法獲得的水性油墨用樹脂，可以作為粘結(jié)劑，配制水性油墨；所述的水性油 墨，由如下重量百分比的組分組成：
[0028] 顏料著色劑 0.5?30% 所述的水性油墨用樹脂 0.5?10% 潤(rùn)濕劑 5?20%
[0029] 浸透劑 0.5~20% 溶解安定穩(wěn)定劑 5?15% 去離子水 余量
[0030] 所述顏料著色劑應(yīng)用于油墨，主要為油墨的呈色部分，所述顏料著色劑的粒子徑 為0· 1?0· 3 μ m，pH為7. 0-10. 0,密度為L(zhǎng) 03?I. 10g/cm3,粘度為2. 0?5. Ocp，其加入 量為油墨總量的0. 5?30重量％。如果加入的量小于此范圍，無(wú)法保證打印密度，而若加 入量大于此范圍，水性油墨的粘度增高或粘度特性中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘度，易使水性油墨自水性 噴霧頭的噴射穩(wěn)定性惡化。
[0031 ] 所述潤(rùn)濕劑應(yīng)用于油墨中，可抑制油墨中液體揮發(fā)，使油墨粘度安定化，通過(guò)調(diào)整 保濕劑和水的比例能有效地調(diào)整油墨的粘度，本發(fā)明保濕劑優(yōu)選為聚乙二醇、聚丙二醇、乙 二醇、丙二醇、丁二醇、二甘醇、三甘醇、1，2, 6-己三醇、硫二甘醇、1，3- 丁二醇、1，5-戊二醇 和甘油一種或兩種以上的組合，其使用量為油墨總量的5?20重量％，若使用量低于5重 量％，會(huì)導(dǎo)致油墨粘度過(guò)低，若使用多于20重量％，容易造成油墨粘度過(guò)高。在保濕劑中， 從抑制液體成分揮發(fā)的角度，甘油效果較好。
[0032] 所述溶解安定劑應(yīng)用于油墨中，可穩(wěn)定油墨的均勻溶解狀態(tài)，本發(fā)明溶解安定剤 優(yōu)選為1-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮或γ - 丁內(nèi)酯中的一種或兩種以上的 組合。
[0033] 所述浸透劑應(yīng)用于油墨中，控制油墨向印刷媒體的浸透，本發(fā)明浸透劑優(yōu)選為己 二醇、1，2-辛二醇、2, 4-二乙基-1，5-戊二醇、2- 丁基-2-乙基-1，3-丙二醇、三甘醇單丁 醚、二甘醇單丁醚一種或兩種以上的組合。