含有品红固体溶液颜料的墨水组合物以及采用其的喷墨记录方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200680022244.3

申请日:

2006.06.20

公开号:

CN101203578A

公开日:

2008.06.18

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C09D11/00; B41J2/01

主分类号:

C09D11/00

申请人:

精工爱普生株式会社

发明人:

笠原长寿; 金谷美春

地址:

日本东京都

优先权:

2005.6.20 JP 179433/2005

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

张轶东;李炳爱

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内容摘要

公开了一种用于喷墨记录的墨水组合物,其可在各种记录介质上达到优良的印刷质量,特别是在空白纸上具有高水平的显色性能,并且对于光面纸可达到优良的光泽度,同时墨水可靠性优良,例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性,该墨水组合物的特征在于含有至少一种品红固体溶液颜料、能够使该颜料分散于墨水组合物中的分散剂聚合物以及水,该聚合物已经通过将包括至少一种苯乙烯大分子单体(A)和含有成盐基团的单体(B)的单体组合物共聚而制得。

权利要求书

权利要求书
1.  一种墨水组合物,其含有至少一种品红固体溶液颜料、能够使该颜料分散于墨水组合物中的分散剂聚合物以及水,其中所述分散剂聚合物已经通过将包括至少一种苯乙烯大分子单体(A)和含有成盐基团的单体(B)的单体组合物共聚而制得。

2.  根据权利要求1所述的墨水组合物,其中所述分散剂聚合物还包括含有聚氧化亚烷基的单体(C)。

3.  根据权利要求2所述的墨水组合物,其中所述含聚氧化亚烷基的单体(C)包括一种或多种单体,该单体选自由下式(I)表示的单体C1:

其中R1表示氢原子或甲基;R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基;以及m是1-30的数,
由下式(II)表示的单体C2:

其中R1和R2如式(I)中所定义,以及n是1-30的数,
由下式(III)表示的单体C3:

其中R1、R2和m如式(I)中所定义,n如式(II)中所定义,并且[]中的氧亚乙基和氧亚丙基作为嵌段聚合物或无规聚合物被连接,以及
由下式(IV)表示的单体C4:

其中R1、R2和m如式(I)中所定义,n如式(II)中所定义;并且在[]中的氧亚丙基和氧四亚甲基作为嵌段聚合物或无规聚合物被连接。

4.  根据权利要求2或3所述的墨水组合物,其中所述分散剂聚合物还包括可与苯乙烯大分子单体(A)、含有成盐基团的单体(B)以及含有聚氧化亚烷基单体(C)共聚的单体(D)。

5.  根据权利要求4所述的墨水组合物,其中所述可共聚的单体(D)包括选自含有芳环的单体和大单体的至少一种单体。

6.  根据权利要求5所述的墨水组合物,其中所述含有芳环的单体包括选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和乙烯基萘的至少一种单体。

7.  根据权利要求1-6中任一项所述的墨水组合物,其显示出紫外可见光吸收光谱,其中至少一个吸收峰存在于510nm-535nm波长处,并且至少一个吸收峰存在于550nm-570nm波长处,以及
在510-535nm波长范围内的吸光度最大值A和在550-570nm波长范围内的吸光度最大值B满足0.9<A/B<1.0的关系。

8.  根据权利要求1-6中任一项所述的墨水组合物,其中品红固体溶液颜料是选自未取代的喹吖啶酮、3,10-二氯喹吖啶酮、2,9-二甲基喹吖啶酮以及2,9-二氯喹吖啶酮的至少两种喹吖啶酮化合物。

9.  根据权利要求1-8中任一项所述的墨水组合物,其还包括一种乙烯基聚合物,该乙烯基聚合物是通过使包括含有聚氧化亚烷基的单体(1)、含有成盐基团的单体(2)以及可与含有聚氧化亚烷基的单体和含有成盐基团的单体共聚的单体(3)的单体组合物聚合而生产的。

10.  根据权利要求1中所述的墨水组合物,其中所述含有聚氧化亚烷基的单体(1)包括至少一种单体,其选自由下式表示的单体M1:

其中R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基;以及m是1-30的数,
由下式表示的单体M2:

其中R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基;以及n是1-30的数,以及
由下式表示的单体M3:

其中R1表示氢原子或甲基;R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基;以及m和n是1-30的数;并且在[]中的氧亚乙基和氧亚丙基作为嵌段聚合物或无规聚合物被连接。

11.  根据权利要求10中所述的组合物,其中所述含有聚氧化亚烷基的单体(1)是单体M1。

12.  根据权利要求9-11中任一项所述的墨水组合物,其中所述乙烯基聚合物的重均分子量为150,000-500,000。

13.  根据权利要求9-12中任一项所述的墨水组合物,其中所述可共聚的单体(3)包括选自含有高级烷基的单体、含有芳环的单体和大分子单体的至少一种单体。

14.  根据权利要求9-13中任一项所述的墨水组合物,其还包括一种表面活性剂,该表面活性剂包括以下两者:
由式(a)表示的化合物

和由(b)表示的化合物:

其中m和n满足m+n=10的要求。

15.  根据权利要求14中所述的墨水组合物,其中含有的两种表面活性剂的重量比为
(a)∶(b)=2∶1至1∶4。

16.  一种喷墨记录方法,其包括喷出墨水组合物小滴和将该墨滴沉积在记录介质上来进行印刷,其中所述墨水组合物是根据权利要求1-15中任一项所述的组合物。

说明书

说明书含有品红固体溶液颜料的墨水组合物以及采用其的喷墨记录方法
                     发明背景
发明领域
本发明涉及一种用于喷墨记录的墨水组合物,其在各种记录介质上表现出优良的印刷质量,特别是在空白纸上能够达到高水平的显色性能,同时在光面纸上可显示出高光性并且具有优良的墨水可靠性,例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性,还涉及一种采用该墨水组合物的记录方法和记录物质。
背景技术
喷墨记录是这样一种方法,其中通过细小喷嘴头喷射小滴墨水以在记录介质例如纸表面上记录文字或图形。已经在实际中应用的喷墨记录方法包括一种其中采用电致伸缩元件将电讯号转换成机械信号以间歇地喷射贮备在喷嘴头部件中的墨水小滴,由此将文字或符号记录在记录介质表面上的方法,又一种方法,其中贮备在喷嘴头部件中,在非常接近喷出部分的喷嘴头部中的墨水液体被迅速地加热产生气泡并且由于气泡产生体积膨胀而间歇地喷出墨水小滴以在记录介质表面上记录文字和符号。
近年来,倾向于采用打印文件的趋势增加,该打印文件由喷墨打印机打印形成,作为用于广告或欣赏目的的室内环境以及室外环境展示,并且已经要求墨水的显像具有优良的不褪色性例如优良的耐光性、耐气色牢度和耐水色牢度。为了达到这个要求,采用不褪色性例如耐光性、耐水色牢度和耐气色牢度优良的颜料作为着色剂的墨水已经被研发出来了。
JP H11(1999)-209672提出了一种水基颜料墨水,其含有包覆有特定聚合物的颜料,该水基颜料墨水具有高水平的显色性能和优良的耐光性。JP H10(1998)-120956提出了一种包括特定颜料组合的墨水组。此外,JP H10(1998)-219166和JP H11(1999)-49998提出了采用喹吖啶酮颜料或品红固体溶液颜料作为用于品红色颜料的墨水组合物,该墨水组合物具有比得上品红染料的显色性能,同时耐光性和耐气色牢度优良。
此外,已经提出了一种含有表面活性剂和添加到其中的高分子分散剂并且颜料分散优良的水基墨水,以及一种含有颜料作为着色剂的墨水,该着色剂包覆有分散树脂。具有给定粒径的细粒颜料分散于其中的墨水在各种记录介质,特别是空白纸上显示出优良的显色性能。
然而,当具有细粒颜料分散于其中的墨水被打印在具有平滑处理表面的记录介质例如光面纸上时,记录部分的光泽有时会由于光的不规则反射而退化。
此外,在具有表面活性剂和添加到其中的高分子分散剂的水基墨水中,在墨水沉积到记录介质之后在墨水干燥期间,当水和其它挥发性组分蒸发时,墨水分散稳定系统被打破,通常会不利地导致颜料聚集。结果,这种颜料聚集使记录部分的光泽变差,致使打印图像的光泽不均匀,并且有时导致打印质量恶化。
                     发明概述
本发明人现已发现在采用品红固体溶液颜料作为着色剂的墨水中,具有特定结构的分散剂聚合物的墨水组合可得到一种用于喷墨记录的墨水组合物,在各种记录介质上其可获得优良的打印质量,特别是在空白纸上具有高水平的显色性能,并且可获得用于光面纸的优良光泽度,同时,墨水可靠性例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性优良。基于该发现本发明被已经完成。
因此,本发明目的是提供一种用于喷墨记录的墨水组合物,在各种记录介质上其可获得优良的打印质量,特别是在空白纸上具有高水平的显色性能,并且可获得用于光面纸的优良光泽度,同时,墨水可靠性例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性优良。
通过含有至少一种品红固体溶液颜料、能够使该颜料分散于墨水组合物中的分散剂聚合物以及水的墨水组合物可达到以上目的,其中所述分散剂聚合物已经通过将包括至少一种苯乙烯大分子单体(A)和含有成盐基团的单体(B)的单体组合物共聚而制得。
本发明可实现一种用于喷墨记录的墨水组合物,在各种记录介质上其可获得优良的打印质量,特别是在空白纸上具有高水平的显色性能,并且可获得用于光面纸的优良光泽度,同时,墨水可靠性例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性优良。
                  附图的简要说明
图1示出了在实施例1、6和7中制备的墨水的紫外可见光吸收光谱图。
                 本发明的详细说明
品红固体溶液颜料
根据本发明,品红固体溶液颜料与分散剂聚合物的组合(随后将描述它)可实现一种用于喷墨记录的墨水组合物,其特别是在空白纸上具有高水平的显色性能,并且可获得用于光面纸的优良光泽度,同时,墨水可靠性例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性优良。
根据本发明,用于墨水组合物的品红固体溶液颜料优选为含有两种或多种喹吖啶酮化合物的固体溶液颜料,该喹吖啶酮化合物选自未取代的喹吖啶酮、3,10-二氯喹吖啶酮、2,9-二甲基喹吖啶酮以及2,9-二氯喹吖啶酮。特别地,该品红固体溶液颜料是含有两种或多种喹吖啶酮化合物的固体溶液颜料,该喹吖啶酮化合物选自四种喹吖啶酮化合物,即由下式表示的未取代的喹吖啶酮:

其中3和10位已经被氯取代的3,10-二氯喹吖啶酮,其中2和9位已经被甲基取代的2,9-二甲基喹吖啶酮以及其中2和9位已经被氯取代的2,9-二氯喹吖啶酮。
喹吖啶酮化合物可以是市场上可购得的产品。特别地,未取代的喹吖啶酮可以是一种市场上可购得的C.I.颜料紫19,3,10-二氯喹吖啶酮可以是一种市场上可购得的C.I.颜料红209,2,9-二甲基喹吖啶酮可以是一种市场上可购得的C.I.颜料红122,以及2,9-二氯喹吖啶酮可以是一种市场上可购得的C.I.颜料红202。
对于两种或多种喹吖啶酮化合物的组合没有特别的限制。但是在本发明中,优选固体溶液颜料包括未取代的喹吖啶酮与3,10-二氯喹吖啶酮的组合,未取代的喹吖啶酮与2,9-二甲基喹吖啶酮的组合,或未取代的喹吖啶酮与2,9-二氯喹吖啶酮的组合。特别是,采用包括上述组合的固体溶液颜料与随后将描述的具有特定结构的乙炔化合物的组合可有助于进一步改善空白纸的显色性能。
在固体溶液颜料中未取代的喹吖啶酮与3,10-二氯喹吖啶酮之间的混合比优选为未取代的喹吖啶酮∶3,10-二氯喹吖啶酮=10∶90-90∶10,更优选为15∶85-85∶15。此外,未取代的喹吖啶酮与2,9-二甲基喹吖啶酮之间的混合比为未取代的喹吖啶酮∶2,9-二甲基喹吖啶酮=10∶90-90∶10,更优选为15∶85-85∶15。未取代的喹吖啶酮与2,9-二氯喹吖啶酮之间的混合比为未取代的喹吖啶酮∶2,9-二氯喹吖啶酮=10∶90-90∶10,更优选为15∶85-85∶15。
没有特别的限制。可通过任何方法来制备品红固体溶液颜料,并且可采用常规制造方法。该方法的特定例子包括公开在日本专利未审公开No.49998/1999、日本专利未审公开No.319534/2000和日本专利未审公开No.253150/2003中的那些。
在本发明中,优选地,品红固体溶液颜料的平均粒径为10-200nm,更优选为50-150nm。当平均粒径在以上规定范围内时,可有利地实现良好的抗风化性和良好的喷墨稳定性。
在一种本发明优选实施方式中,根据本发明的墨水组合物显示出紫外可见光吸收光谱,其中至少一个吸收峰存在于510nm-535nm波长处,并且至少一个吸收峰存在于550nm-570nm波长处,以及在510-535nm波长范围内的吸光度最大值A和在550-570nm波长范围内的吸光度最大值B满足0.9<A/B<1.0的关系。通过品红固体溶液颜料中颜料种类的选择和比率以及其它墨水组成的选择可实现以上的可见范围的吸收光谱。
分散剂聚合物
在本发明中,分散剂聚合物是通过将含有至少一种苯乙烯大分子单体(A)和含有成盐基团的单体(B)的单体组合物共聚而制备的。
苯乙烯大分子单体(A)的数均分子量为500-500,000。
苯乙烯大分子单体(A)的一个优选例子是在其一端具有可聚合官能团的大分子单体并且优选其数均分子量为500-500,000,更优选为1,000-10,000。
苯乙烯大分子单体(A)的特定优选例子包括在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体以及在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯-丙烯腈大分子单体。在它们之中,从可将品红固体溶液颜料令人满意地混入乙烯基聚合物中的观点来看,优选在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体。
除了苯乙烯,可提及丙烯腈作为构成在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体的单体。从可将颜料令人满意地混入乙烯基聚合物中的观点来看,苯乙烯的含量优选为不小于60%重量,更优选为不小于70%重量。
在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体之中,优选在其一端具有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基作为可聚合官能团的那些。
市场上可购得的苯乙烯大分子单体包括例如由TOAGOSEI Co.,Ltd制造的AS-6、AN-6、AN-6S、HS-6S和HS-6。
从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,分散剂聚合物中的苯乙烯大分子单体含量优选为0.1-40%重量,更优选为1-30%重量。
分散剂聚合物中作为共聚单体组分的优选含有成盐基团的单体(B)是阴离子单体或阳离子单体。阴离子单体和阳离子单体可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
阴离子单体的一个特定例子是选自不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体和不饱和磷酸单体的至少一种单体。
不饱和羧酸单体的特定例子包括例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸和2-甲基丙烯酰氧基甲基丁二酸。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
从墨水粘度和喷墨稳定性的观点来看,优选阴离子单体是不饱和羧酸单体,并且更优选丙烯酸和甲基丙烯酸。
阳离子单体包括聚乙烯胺、聚烯丙胺、丙烯酸N,N-二甲氨基乙基酯和N,N-二甲氨基丙基丙烯酰胺。在它们之中,优选丙烯酸N,N-二甲氨基乙基酯和N,N-二甲氨基丙基丙烯酰胺。
从分散稳定性和喷墨稳定性的观点来看,在分散剂聚合物中,含有成盐基团的单体(B)含量为3-40%重量,优选为5-30%重量。
在一种本发明优选实施方式中,分散剂聚合物还包括含有聚氧化亚烷基的单体(C)。
优选地,含聚氧化亚烷基的单体(C)包括一种或多种单体,该单体选自由下式(I)表示的单体C1:

其中R1表示氢原子或甲基;R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基;以及m是1-30的数,
由下式(II)表示的单体C2:

其中R1和R2如式(I)中所定义,以及n是1-30的数,
由下式(III)表示的单体C3:

其中R1、R2和m如式(I)中所定义,n如式(II)中所定义,并且在[]中的氧亚乙基和氧亚丙基作为嵌段聚合物或无规聚合物被连接,以及
由下式(IV)表示的单体C4:

其中R1、R2和m如式(III)中所定义,n如式(IV)中所定义;并且在[]中的氧亚丙基和氧四亚甲基作为嵌段聚合物或无规聚合物被连接。
作为单体C1的特定例子,可提及聚单(甲基)丙烯酸乙二醇酯。市场上可购得的单体A的特定例子包括:由ShinNakamura Chemical Co.,Ltd.制造的NK Ester M-20G、NK Ester M-40G、NK Ester M-90G和NKEster M-230G;以及由Nippon Oils & Fats Co.,Ltd.制造的Blemmer PE系列、Blemmer PME100、Blemmer PME-200、Blemmer PME-400和Blemmer PME-I000。
单体C2的特定例子包括聚单(甲基)丙烯酸丙二醇酯。
单体C3的特定例子包括(甲基)丙烯酸乙二醇/丙二醇酯、聚单(甲基)丙烯酸(乙二醇/丙二醇)酯、单(甲基)丙烯酸辛氧基聚乙二醇/聚丙二醇酯、单(甲基)丙烯酸辛氧基聚(乙二醇/丙二醇)酯、单(甲基)丙烯酸硬脂氧基聚乙二醇/聚丙二醇酯、单(甲基)丙烯酸硬脂氧基聚(乙二醇/丙二醇)酯、单(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇/聚丙二醇酯以及单(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚(乙二醇/丙二醇)酯。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
单体C4的特定例子包括单(甲基)丙烯酸丙二醇/1,4-丁二醇酯、聚单(甲基)丙烯酸(丙二醇/1,4-丁二醇)酯、单(甲基)丙烯酸丙二醇/聚丁二醇酯和聚单(甲基)丙烯酸(丙二醇/丁二醇)酯,它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
从墨水粘度和喷墨稳定性的观点来看,在C1-C4单体之中,优选聚单(甲基)丙烯酸乙二醇酯、聚单(甲基)丙烯酸丙二醇酯、(甲基)丙烯酸乙二醇/丙二醇酯和聚单(甲基)丙烯酸(乙二醇/丙二醇)酯。
市场上可购得的C2-C4单体的特定例子包括例如由Nippon Oils &Fats Co.,Ltd制造的Blemmer PP-1000、Blemmer PP-500、Blemmer PP-800、Blemmer AP-150、Blemmer AP-400、Blemmer AP-550、BlemmerAP-800、Blemmer 50 PEP-300、Blemmer 70 PEP-350B、Blemmer AEP系列、Blemmer 30 PPT-800、Blemmer 50 PPT-800、Blemmer 70 PPT-800、Blemmer APT系列、Blemmer 10 PPB-500B、Blemmer 10 APB-500B、Blemmer 50 POEP-800B、Blemmer 50 AOEP-800B、Blemmer ASEP系列、Blemmer PNEP系列、Blemmer PNPE系列、Blemmer 43 ANEP.-500以及Blemmer 70 ANEP-550。
从打印密度和墨水粘度的观点来看,分散剂聚合物中的含有聚氧化亚烷基的单体(C)的含量优选为5-45%重量,优选为5-35%重量。
在本发明中,优选分散剂聚合物还包括可与苯乙烯大分子单体(A)、含有成盐基团的单体(B)以及含聚氧化亚烷基单体(C)共聚的单体(D)。
可共聚的单体(D)包括(甲基)丙烯酸酯、含有芳环的单体和大分子单体。这些单体可单独使用或以两种或多种的混合物使用。从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,优选单体(D)含有选自含有芳环的单体和大分子单体的至少一种单体。
(甲基)丙烯酸酯包括例如其中酯部分是具有1-18个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(异)丙酯、(甲基)丙烯酸(异或叔)丁酯、(甲基)丙烯酸(异)戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸(异)辛酯、(甲基)丙烯酸(异)癸酯、(甲基)丙烯酸(异)月桂酯、和(甲基)丙烯酸(异)硬脂酰酯,它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
在此使用的术语“(异或叔)”和术语(异)”是指具有这些基团和没有这些基团的两种情况。当没有这些基团时,该化合物是正常的。
从耐水色牢度的观点来看,含有芳环的单体优选为选自苯乙烯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基苯乙烯、4-乙烯基联苯、1,1-二苯乙烯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙基-2-羟丙基酯、邻苯二甲酸2-丙烯酰基氧基乙基酯和(丙烯酸)(苯甲酸)新戊二醇酯的至少一种单体,从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,在它们之中,选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和乙烯基萘的至少一种单体是更优选的。
大分子单体包括在其一端具有可聚合官能团并且数均分子量优选为500-500,000,更优选为1,000-10,000的那些。
大分子单体的特定例子包括在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的聚硅氧烷大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的甲基丙烯酸甲酯大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯-丙烯腈大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的丙烯酸丁酯大分子单体和在其一端具有可聚合官能团的甲基丙烯酸异丁酯大分子单体。从可将品红固体溶液颜料令人满意地混入分散剂聚合物中的观点来看,在它们之中,在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体是优选的。
作为在其一端含有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体,可提及在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯均聚物以及苯乙烯与在其一端具有可聚合官能团的另一种单体的共聚物。
在苯乙烯与在其一端具有可聚合官能团的另一种单体的共聚物中,另一种单体的例子包括丙烯腈。从将品红固体溶液颜料令人满意地混入分散剂聚合物中的观点来看,苯乙烯的含量优选为不小于60%重量,更优选为不小于70%重量。
在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体之中,具有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基作为在其一端的可聚合官能团的那些是优选的。
市场上可购得的苯乙烯大分子单体包括例如由TOAGOSEI Co.,Ltd制造的AS-6、AN-6、AN-6S、HS-6S和HS-6。
从打印密度和耐水色牢度的观点来看,在分散剂聚合物中的可共聚单体(D)含量为15-87%重量,优选为15-75%重量,更优选为15-50%重量。
从耐水色牢度、耐刮/摩擦性、墨水粘度和喷墨稳定性的观点来看,在分散剂聚合物中,含有芳环的单体的含量优选为0.1-70%重量,更优选为1-50%重量。
从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,在分散剂聚合物中的大分子单体含量优选为0.1-40%重量,更优选为1-30%重量。
含有苯乙烯大分子单体(A)、含有成盐基团的单体(B)、含有聚氧化亚烷基的单体(C)和可共聚的单体(D)的单体组合物中的每种单体含量为0.1-40%重量(优选为1-30%重量)的苯乙烯大分子单体(A),3-40%重量(优选为5-30%重量)的含有成盐基团的单体(B),5-45%重量(优选为5-35%重量)的含有聚氧化亚烷基的单体(C)以及15-87%重量(优选为15-75%重量)的可共聚的单体(D)。
从打印密度和喷墨稳定性的观点来看,分散剂聚合物的重均分子量优选为3,000-300,000,更优选为5,000-200,000。
分散剂聚合物的合成
可通过以下方法将以上含有单体的组合物聚合来合成分散剂聚合物。
可通过常规聚合方法例如本体聚合方法、溶液聚合方法、悬浮聚合方法或乳液聚合方法来进行聚合。在这些聚合方法之中,优选溶液聚合方法。
优选极性有机溶剂作为溶液聚合方法中的溶剂。当该极性有机溶剂是可与水混合的时,可将该极性有机溶剂以与水的混合物形式来使用。
极性有机溶剂包括例如具有1-3个碳原子的脂族醇,例如甲醇、乙醇和丙醇,酮例如丙酮和甲乙酮,以及酯例如乙酸乙酯。在它们之中,优选甲醇、乙醇、丙酮、甲乙酮,或由以上溶剂与水组成的混合液体。
此外,在单体组合物的聚合中,可使用自由基聚合引发剂。自由基聚合引发剂包括偶氮化合物例如2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、二甲基-2,2′-偶氮二丁酸酯、2,2′-偶氮二(2-甲基丁腈)和1,1′-偶氮二(1-环己烷腈),以及有机过氧化物例如过氧化辛酸特丁酯和二叔丁基过氧化物以及二苯甲酸酐。
每摩尔单体组合物的聚合引发剂添加量优选为0.001-5摩尔,更优选为0.01-2摩尔。
在单体组合物的聚合中,除了自由基聚合引发剂之外,还可添加聚合链转移剂。在此可用的聚合链转移剂包括硫醇例如辛基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正十四烷基硫醇和2-巯基乙醇、二硫化黄原酸酯例如二硫化二甲基黄原酸酯和二硫化二异丙基黄原酸酯;二硫化四烷基秋兰姆例如二硫化四甲基秋兰姆和二硫化四丁基秋兰姆;卤化烃例如四氯化碳和溴化乙烯;烃例如五苯基乙烷;不饱和环烃化合物例如丙烯醛、异丁烯醛、丙烯醇、2-乙基己基巯基乙酸酯、涡轮烯(turbinolene)、α-萜品烯、γ-萜品烯、二戊烯、α-甲基苯乙烯、二聚体(dimmer)、9,10-二氢蒽、1,4-二氢萘、茚和1,4-环己二烯,以及不饱和杂环化合物例如2,5-二氢呋喃。这些聚合链转移剂可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
单体组合物的聚合条件随着例如自由基聚合引发剂、单体和使用溶剂的类型而变化。通常,聚合温度优选为30-100℃,更优选为50-80℃。聚合时间优选为1-20小时。聚合气氛优选为惰性气体气氛例如氮气。
在聚合反应完成之后,通过常规方法例如由反应溶液再沉淀或由蒸发除去溶剂将制得的乙烯基聚合物从反应溶液中分离出。由此所得的乙烯基聚合物可通过除去未反应单体等来提纯,例如反复再沉淀、膜分离、层析法或萃取。
品红固体溶液颜料分散液的制备
可通过例如日本专利未审公开No.247810/200中所述方法来制备品红固体溶液颜料分散液。特别地,将溶解在水溶性有机溶剂中的聚合物溶液、颜料和任选的中和剂混合在一起以制备溶剂分散液,其在水相中被展开以制备含水悬浮液。其后,通过蒸馏将在溶剂分散液制剂中加入的水溶性有机溶剂除去以使分散剂聚合物颗粒包覆颜料。
可适当地确定中和剂,并且可用作中和剂的碱金属包括叔胺例如三甲胺和三乙胺、氨水、氢氧化钠以及氢氧化钾。可用作中和剂的酸包括无机碱例如盐酸和硫酸以及有机酸例如乙酸、丙酸、乳酸、琥珀酸、乙醇酸、葡糖酸和甘油酸。
优选有机溶剂是水溶性有机溶剂,并且其例子包括醇类例如甲醇、乙醇和异丙醇,酮类例如丙酮、甲乙酮、二乙酮和甲基异丁基酮,以及醚例如二丁基醚、四氢呋喃和二_烷。
分散器可用于用分散剂聚合物包覆颜料的步骤。例如,利用分散器例如球磨机、砂磨机、超微磨碎机、辊式捏合机、搅拌器磨机、亨舍尔混合机、胶体磨、超声匀浆器、气流粉碎机以及Ong磨机可进行分散。较优选的是高压匀浆器,其中夹杂分散介质的磨细碎屑等的可能性较小。
由此所得的分散剂聚合物的直径优选为约25-250nm,更优选地,粒径的下限为约30nm,粒径的上限为约175nm。
品红固体溶液颜料与含颜料的分散剂聚合物的重量比优选为5∶95-95∶5更优选为10∶90-90∶10。,在例如分散剂聚合物包覆颜料的情形下,颜料的添加量优选为0.5-15%重量,更优选为1-10%重量,仅以颜料重量计,基于墨水组合物的总量。
乙烯基聚合物
在一种本发明的优选实施方式中,根据本发明墨水组合物可包括一种乙烯基聚合物,该乙烯基聚合物是通过使包括(1)含有聚氧化亚烷基的单体、(2)含有成盐基团的聚合物和(3)可与含有聚氧化亚烷基的单体和含有成盐基团的单体共聚的单体(此后通常简称为可共聚单体)的单体组合物共聚而制备。可在制备品红固体溶液和分散剂聚合物的分散液期间添加该聚合物,或另一种方法,可在分散液制备之后添加。优选地,在分散液制备之后添加该聚合物。
对于单体的组成比例没有特别的限制。该单体组合物优选包括(1)5-50重量份的含聚氧化亚烷基单体、(2)3-40重量份的含有成盐基团的单体以及(3)15-90重量份的可共聚的单体。
(1)含有聚氧化亚烷基的单体
优选含有聚氧化亚烷基的单体包括至少一种单体,其选自由下式表示的单体M1:

其中R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基,以及m是1-30的数,
由下式表示的单体M2:

其中R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基,以及n是1-30的数,
由下式表示的单体M3:

其中R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基,以及m和n是1-30的数,并且在[]中的氧亚乙基和氧亚丙基作为嵌段聚合物或无规聚合物被连接。
具有优良的打印图像光泽、墨水存储稳定性和由堵塞复原性的墨水组合物可通过采用水溶性单体M1作为含聚氧化亚烷基单体来制备。此原因还没有完全阐明,但是认为该优异性能是基于散布在墨水中的单体M1具有亲水性极高的氧亚乙基的亲水性水合层。
当单体M2被用作含聚氧化亚烷基单体时,可得到具有优良喷墨性能的墨水组合物,此原因还没有完全阐明,但是认为在单体M2的疏水性极高的氧亚丙基和作为着色剂的品红固体溶液颜料之间发生强疏水作用并且乙烯基聚合物对于着色剂显示出高水平的吸附,因此含着色剂聚合物颗粒的疏水性增强导致墨水组合物粘度下降。
此外,当单体M3被用作含聚氧化亚烷基单体时,可赋予着色剂优良的分散稳定性。此原因还没有完全阐明,但是认为存在亲水性极高的氧亚乙基或氧四亚甲基的亲水性水合层散布在墨水中。
在以上单体M1-M3中,其中R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、具有1-20个碳原子的烷基或具有1-9个碳原子的烷基苯基。从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,优选R2表示辛基或壬基苯基。
m是1-30的数,并且从喷墨稳定性和打印密度的观点来看,优选m为2-25。n是1-30的数,并且从喷墨稳定性和打印密度的观点来看,优选n为2-25。
作为由式(I)表示的单体M1,可提及聚单(甲基)丙烯酸乙二醇酯等。市场上可购得的单体M1的特定例子包括由Shin-NakamuraChemical Co.,Ltd制造的NK Ester M-20G、NK Ester M-40G、NK EsterM-90G和NK Ester M-230G;以及由Nippon Oils & Fats Co.,Ltd制造的Blemmer PE系列、Blemmer PME-100、Blemmer PME-200、BlemmerPME-400和Blemmer PME-1000。
由式(II)表示的单体M2的特定例子包括聚单(甲基)丙烯酸丙二醇酯。
由式(III)表示的单体M3的特定例子包括(甲基)丙烯酸乙二醇/丙二醇酯、聚单(甲基)丙烯酸(乙二醇/丙二醇)酯、单(甲基)丙烯酸辛氧基聚乙二醇/聚丙二醇酯、单(甲基)丙烯酸辛氧基聚(乙二醇/聚丙二醇)酯、单(甲基)丙烯酸硬脂氧基聚乙二醇/聚丙二醇酯、单(甲基)丙烯酸硬脂氧基聚(乙二醇/聚丙二醇)酯、单(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇/聚丙二醇酯和单(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚(乙二醇/聚丙二醇)酯。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
从墨水粘度和喷墨稳定性的观点来看,在它们之中,单体M2和M3优选为聚单(甲基)丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸乙二醇/丙二醇酯或聚单(甲基)丙烯酸(乙二醇/丙二醇)酯。
市场上可购得的单体M2和M3包括例如由Nippon Oils & Fats Co.,Ltd制造的Blemmer PP-1000、Blemmer PP-500、Blemmer PP-800、Blemmer AP-150、Blemmer AP-400、Blemmer AP-550、Blemmer AP-800、Blemmer 50 PEP-300、Blemmer 70 PEP-350B、Blemmer AEP系列、Blemmer 30 PPT-800、Blemmer 50 PPT-800、Blemmer 70 PPT-800、Blemmer APT系列、Blemmer 10 PPB-500B、Blemmer 10 APB-500B、Blemmer 50 POEP-800B、Blemmer 50 AOEP800B、Blemmer ASEP系列、Blemmer PNEP系列、Blemmer PNPE系列、Blemmer 43 ANEP.-500以及Blemmer 70 ANEP-550。
从改进墨水组合物的喷墨稳定性和打印图像的光泽度以及阻止在光面纸上的显色性能和定色性能下降的观点来看,水不溶性聚合物中的含有聚氧化亚烷基的单体含量优选为5-50%重量,更优选为10-40%重量。
(2)含有成盐基团的单体
含有成盐基团的单体优选为阴离子单体和阳离子单体。该阴离子单体和阳离子单体可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
作为阴离子单体,可提及选自不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体和不饱和磷酸单体的至少一种单体。
不饱和羧酸单体包括例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸和2-甲基丙烯酰氧焦酒石酸。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
不饱和磺酸单体包括例如苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、(甲基)丙烯酸3-磺丙基酯和衣康酸二(3-磺丙基)酯。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
不饱和磷酸单体包括例如乙烯基膦酸、磷酸乙烯基酯、磷酸二(甲基丙烯酰氧基乙基)酯、磷酸二苯基-2-丙烯酰氧基乙基酯、磷酸二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙基酯和、磷酸二丁基-2-丙烯酰氧基乙基酯。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
从墨水粘度和喷墨稳定性的观点来看,在阴离子单体之中,不饱和羧酸单体是优选的,并且更优选丙烯酸和甲基丙烯酸。
作为阳离子单体,可提及选自含不饱和叔胺的乙烯基单体和含不饱和铵盐的乙烯基单体的至少一种单体。
含不饱和叔胺的单体包括例如(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙基酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基丙基酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基乙基酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N二甲基芳胺、乙烯吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-甲基-6-乙烯基吡啶和5-乙基-2-乙烯基吡啶。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
含不饱和铵盐单体包括例如季铵化N,N-二甲氨乙基(甲基)丙烯酸酯、季铵化N,N-二乙氨乙基(甲基)丙烯酸酯和季铵化N,N-二甲氨丙基(甲基)丙烯酸酯。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
在阳离子单体之中,优选(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙基酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮。
从分散稳定性和喷墨稳定性的观点来看。乙烯基聚合物中含有成盐基团的单体含量优选为3-40%重量,更优选为5-30%重量。
(3)可共聚单体
可与含有聚氧化亚烷基的单体和含有成盐基团的单体共聚的单体包括例如含有高级烷基的单体、含有芳环的单体、大分子单体和(甲基)丙烯酸酯。在它们之中,优选采用含有一种或多种高级烷基的单体、含有芳环的单体和大分子单体。与含有聚氧化亚烷基的单体和含有成盐基团的单体可共聚的单体阻止墨水粘度由于在墨水制备中添加润湿剂和分散剂而变化。此外,可提高墨水的贮存稳定性,它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
从由于它们使用方便的观点来看,在含有高级烷基的单体中,高级烷基的碳原子数优选为16-30,更优选为18-22。例如,作为含有高级烷基的单体的代表性例子,可提及由下式表示的化合物,其中R1表示氢原子或含有1-4个碳原子的低级烷基,R2表示非必须选择具有杂原子并且具有16-30个碳原子的烃基。

在上式中,优选R2表示具有18-30个碳原子、更优选为具有18-22个碳原子,并且任选地含有杂原子的单价烃基。
含有高级烷基单体的特定例子包括(甲基)丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸(异)十六烷基酯、(甲基)丙烯酸(异)硬脂酰基酯和(甲基)丙烯酸(异)二十二烷基酯,它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。在它们之中,特别优选(甲基)丙烯酸(异)硬脂酰基酯和/或(甲基)丙烯酸(异)二十二烷基酯。当采用含有高级烷基的单体时,由于在墨水制剂中添加润湿剂和分散剂而引起的墨水粘度变化可被有利地抑制,以便令人满意地提高贮存稳定性。在这种情形中,从抑制墨水粘度变化和令人满意地提高贮存稳定性的观点来看,单体混合物中的(甲基)丙烯酸(异)硬脂酰基酯和(甲基)丙烯酸(异)二十二烷基酯的总量优选为5-50%重量,更优选为10-30%重量。
从赋予耐水色牢度的观点来看,含芳环单体优选为选自苯乙烯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基苯乙烯、4-乙烯基联苯、1,1-二苯乙烯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、邻苯二甲酸2-甲丙烯酰基氧乙基-2-羟丙酯、2-丙烯酰基氧乙基邻苯二甲酸和新戊二醇丙烯酸酯苯甲酸酯的至少一种单体,从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,在它们之中,选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和乙烯基萘的一种或多种单体是更优选的。
(甲基)丙烯酸酯包括例如其中酯部分是具有1-18个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(异)丙酯、(甲基)丙烯酸(异或叔)丁酯、(甲基)丙烯酸(异)戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸(异)辛酯、(甲基)丙烯酸(异)癸酯、(甲基)丙烯酸(异)月桂酯、和(甲基)丙烯酸(异)硬脂酰酯,它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
作为可共聚单体之一的大分子单体的一个例子是在其一端具有可聚合官能团并且优选具有数均分子量为500-500,000,更优选为1,000-10,000的大分子单体。
大分子单体的特定例子包括在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的聚硅氧烷大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的甲基丙烯酸甲酯大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯-丙烯腈大分子单体、在其一端具有可聚合官能团的丙烯酸丁酯大分子单体和在其一端具有可聚合官能团的甲基丙烯酸异丁酯大分子单体。从将着色剂令人满意地混入乙烯基聚合物中的观点来看,在它们之中,在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体是优选的。
作为在其一端含有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体,可提及在其一端具有可聚合官能团的苯乙烯均聚物和苯乙烯与在其一端具有可聚合官能团的另一种单体的共聚物。
在苯乙烯与在其一端具有可聚合官能团的另一种单体的共聚物中,另一种单体的例子包括丙烯腈。从将颜料令人满意地混入乙烯基聚合物中的观点来看,苯乙烯的含量优选为不小于60%重量,更优选为不小于70%重量。
在其一端含有可聚合官能团的苯乙烯大分子单体之中,优选具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基作为在其一端的可聚合官能团的那些。市场上可购得的苯乙烯大分子单体包括例如由TOAGOSEI Co.Ltd制造的AS-6、AS-6S-、AN-6、AN-6S-、HS-6S-和HS-6。
通过凝胶色谱法采用1mmol/L含十二烷基二甲胺的氯仿作为溶剂以及聚苯乙烯作为标准材料来测量大分子单体的数均分子量。
从耐水色牢度和耐刮/摩擦性的观点来看,乙烯基聚合物中大分子单体的含量优选为0.1-40%重量,更优选为1-30%重量。
采用大分子单体作为构成乙烯基聚合物的单体可实现提供具有优良喷墨性能的墨水组合物的目的。此原因还没有完全阐明,但是认为疏水性极高的大分子单体和作为着色剂的品红固体溶液颜料之间存在疏水作用是如此强以致乙烯基聚合物对着色剂显示出高水平吸附作用,并因此含着色剂聚合物颗粒的疏水性增强导致水基墨水粘度降低。
从打印密度和耐水色牢度的观点来看,乙烯基聚合物中的可共聚单体含量为15-90%重量,优选为35-80%重量。
通过将预定量的含聚氧化亚烷基单体(1)、预定量的含有成盐基团的单体(2)和预定量的可共聚单体(3)在一起混合并将它们共聚可制备乙烯基聚合物。可通过常规聚合方法例如本体聚合方法、溶液聚合方法、悬浮聚合方法或乳液聚合方法来进行聚合。在这些聚合方法之中,优选溶液聚合方法。
优选极性有机溶剂作为溶液聚合方法中的溶剂。当该极性有机溶剂可与水可混合时,可将该极性有机溶剂以与水的混合物形式来使用。
极性有机溶剂包括例如具有1-3个碳原子的脂族醇,例如甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇;酮例如丙酮和甲乙酮;以及酯例如乙酸乙酯。在它们之中,优选甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲乙酮,或由以上溶剂与水组成的混合液体。
在聚合中,可使用自由基聚合引发剂。合适的自由基聚合引发剂包括偶氮化合物例如2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、二甲基-2,2′-偶氮二丁酸酯、2,2′-偶氮二(2-甲基丁腈)和1,1′-偶氮二(1-环己烷腈)。也可使用有机过氧化物例如过氧化辛酸特丁酯和二叔丁基过氧化物以及二苯甲酸酐。
每摩尔单体组合物的聚合引发剂添加量优选为0.001-5摩尔,更优选为0.01-2摩尔。
在聚合中,除了自由基聚合引发剂之外,还可添加聚合链转移剂。在此可用的聚合链转移剂的特定例子包括硫醇例如辛基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正十四烷基硫醇和2-巯基乙醇、二硫化黄原酸酯例如二硫化二甲基黄原酸酯和二硫化二异丙基黄原酸酯;二硫化四烷基秋兰姆例如二硫化四甲基秋兰姆和二硫化四丁基秋兰姆;卤化烃例如四氯化碳和溴化乙烯;烃例如五苯基乙烷;不饱和环烃化合物例如丙烯醛、异丁烯醛、丙烯醇、2-乙基己基巯基乙酸酯、涡轮烯(turbinolene)、α-萜品烯、γ-萜品烯、二戊烯、α-甲基苯乙烯、二聚体(dimmer)、9,10-二氢蒽、1,4-二氢萘、茚和1,4-环己二烯,以及不饱和杂环化合物例如2,5-二氢呋喃。这些聚合链转移剂可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
单体组合物的聚合条件随着例如自由基聚合引发剂、单体和使用溶剂的类型而变化。通常,聚合温度优选为30-100℃,更优选为50-80℃。聚合时间优选为1-20小时。聚合气氛优选为惰性气体气氛例如氮气。
在聚合反应完成之后,通过常规方法例如由反应溶液再沉淀或由蒸发除去溶剂将制得的乙烯基聚合物从反应溶液中分离出来。由此所得的乙烯基聚合物可通过除去未反应的单体等而被提纯,例如通过反复再沉淀、膜分离、层析法或萃取来提纯。
乙烯基聚合物的重均分子量优选为150,000-500,000。当乙烯基聚合物的重均分子量在以上所定义范围内时,提高了连续打印中的打印稳定性。通过往其中添加链转移材料例如硫醇的常规步骤可控制该聚合物的平均分子量。
通过在减压下将部分聚合物溶液在150℃干燥2小时以除去溶剂来分离乙烯基聚合物,并且采用聚苯乙烯作为标准物质以及60mmol/L磷酸和50mmol/L含溴化锂二甲基甲酰胺作为溶剂使乙烯基聚合物进行凝胶渗透色谱法测量可确定乙烯基聚合物的重均分子量。
在本发明中,优选乙烯基聚合物以聚合物颗粒的形式存在于墨水中。通过例如将溶剂例如甲乙酮加入聚合物溶液中,将含水电解质溶液例如氢氧化钾添加到其中来中和生成聚合物盐基团,将离子交换水添加到其中,搅拌该混合物,用高压微流化机(microfluidizer)等进一步搅拌,从所得乳化产物中除去有机溶剂和水可制得聚合物颗粒。
优选将乙烯基聚合物的平均粒径控制在约10-200nm,更优选为60-200nm。当平均粒径小于10nm时,由堵塞复原性变差。另一方面,当平均粒径超过300nm时,光面纸上的光泽度变差。通过在电子显微镜下观察、库尔特粒度仪或光散射方法可测量聚合物颗粒的直径。例如,利用库尔特粒度仪测量可以用库尔特计数器N4(由Coulter Electronics K.K.制造)来进行,利用光散射方法测量可以用激光粒径分析系统LPA-3000/3100(由Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造)或激光衍射型粒度分布测量装置SALD-2000A(由Shimadzu Seisakusho Ltd制造.).来进行。
从定色的观点来看,添加到墨水组合物中的乙烯基聚合物颗粒量优选为不小于0.1%重量,并且从防止由堵塞复原性变差的观点来看,优选为不大于3.0%重量,更优选为0.2-2.0%重量。
表面活性剂
在一种本发明优选实施方式中,根据本发明墨水组合物包括由式(a)和(b)表示的两种化合物:

其中m和n满足m+n=10的要求。
实现在由堵塞复原性和喷墨稳定性方面的改进同时提高空白纸上的显色性能可通过采用在亲水性和亲油性之间具有低平衡(HLB)值的化合物(式(a)的化合物)和具有高HLB值的化合物(式(b)的化合物)的组合,其重量比为2∶1-1∶4,优选为5∶7-5∶13。
在本发明中,将具有低HLB值的化合物(式(a)的化合物)和具有高HLB值的化合物(式(b)的化合物)以预定比例混入墨水组合物中可同时达到在空白纸上显色性能方面的改进和由堵塞复原性和喷墨稳定性方面的提高。
可适当地确定式(a)化合物和式(b)化合物的总添加量。但是,添加到墨水组合物中的式(a)化合物和式(b)化合物的总量优选为0.03-5%重量,更优选为0.3-3%重量。
式(a)的化合物可以是市场上可购得的产品,并且其具体例子包括Olfine STG(由Nissin Chemical Industry Co.,Ltd制造)和Surfynol 104(由Air Products arid Chemicals,Inc.制造)。
式(b)的化合物可以是市场上可购得的产品,并且其例子包括Surfynol 400系列(由Air Products and Chemicals,Inc制造)和Olfine E1010(由Nissin Chemical Industry Co.,Ltd.制造)。
水及其它组分

根据本发明的墨水组合物包括水作为主要溶剂。水可以是通过离子交换、超滤、反渗透、蒸馏等而得的纯水或超纯水。例如通过紫外线照射或添加经过过氧化氢消毒的水是优选的,因为这种处理可防止霉菌或细菌生长,并因此墨水组合物可长时间贮藏。
PH调节剂
优选地,根据本发明墨水组合物还包括PH调节剂。PH调节剂的具体例子包括碱金属的氢氧化物例如氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠以及胺类例如氨水、三乙醇胺、三丙醇胺、二乙醇胺和一乙醇胺。更优选地,PH调节剂选自三乙醇胺、三丙醇胺以及三乙醇胺和三丙醇胺的混合物。
在本发明中,墨水组合物的PH值优选为8.0-11。通过将墨水组合物调节到以上规定的PH值范围内可达到较好的光泽度。使用上述PH调节剂对于将墨水组合物调节到以上规定的PH值范围内是有利的。
水溶性有机溶剂
根据本发明的墨水组合物优选还包括水溶性有机溶剂。水溶性有机溶剂主要起墨水组合物的渗透剂、湿润剂、粘度改性剂等作用。
水溶性有机溶剂的具体例子包括一元醇例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇和正戊醇以及乙二醇单烷基醚例如乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、乙二醇一甲醚乙酸酯、二甘醇一甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一正丙醚、乙二醇一异丙醚、二甘醇一异丙醚、乙二醇一正丁醚、乙二醇一叔丁醚、二甘醇一叔丁醚、1-甲基-1-甲氧基丁醇、丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、丙二醇一叔丁醚、丙二醇一正丙醚、丙二醇一异丙醚、一缩二丙二醇一甲醚、一缩二丙二醇一乙醚、一缩二丙二醇一正丙醚和一缩二丙二醇一异丙醚。
在一种本发明优选实施方式中,墨水组合物包括选自水溶性多元醇、乙二醇型丁基醚、吡咯烷酮及其混合物的组分。在它们之中,水溶性多元醇、乙二醇型丁基醚和吡咯烷酮的组合是更优选的。该组合的混入可进一步提高墨水组合物的墨水可靠性,例如打印质量、喷墨稳定性和由堵塞复原性。
水溶性多元醇的具体例子包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、一缩二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、甘油、甲赤藓醇(metherythritol)、季戊四醇、硫二甘醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷和季戊四醇。在它们之中,二甘醇、三甘醇、1,5-戊二醇、甘油和三羟甲基丙烷是优选的。这些水溶性多元醇可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
优选的乙二醇型丁基醚的例子是例如选自乙二醇一正丁醚、二甘醇一正丁醚、三甘醇一正丁醚、丙二醇一正丁醚或一缩二丙二醇一正丁醚的醚。在它们之中,乙二醇一正丁醚和三甘醇一正丁醚是优选的。这些乙二醇型丁基醚可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
基于墨水的总量,水溶性有机溶剂的添加量优选为0.25-15%重量,更优选为0.5-10%重量。
1,2-链烷二醇
在本发明中,优选墨水组合物还包括1,2-链烷二醇。
优选该1,2-链烷二醇选自具有4-10个碳原子的1,2-链烷二醇。在这种情形中,可加入多种1,2-链烷二醇的混合物。
在一种本发明优选实施例中,1,2-链烷二醇选自1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇、1,2-庚二醇及其混合物。由于其渗透到记录介质中的渗透性优良,因此是有利的。
在一种更优选的本发明实施方式中,1,2-链烷二醇优选为1,2-己二醇或1,2-戊二醇,更优选为1,2-己二醇。
基于墨水组合物总量,1,2-链烷二醇的添加量优选为不小于0.25%重量并且不大于15%重量。更优选地,1,2-链烷二醇的添加量上限为10%重量,并且1,2-链烷二醇的添加量下限为0.5%重量
其它组分
在一种本发明优选实施方式中,从防止喷墨记录头的喷嘴堵塞的观点来看,优选墨水组合物含有多元醇。优选的多元醇包括水溶性多元醇,并且其例子包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、一缩二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、1,3-丙二醇、异丙二醇、异亚丁基二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、甘油、甲基赤藓醇(metherythritol)、季戊四醇、硫二甘醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
此外,也可使用内酰胺例如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和ε-己内酰胺,以及尿素类例如尿素、硫脲、2-咪唑啉酮和1,3-二甲基咪唑啉酮。而且例如葡萄糖、甘露糖、果糖、核糖、木糖、树胶醛糖、半乳糖、醛糖酸、葡萄糖醇、(山梨糖醇)、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖、海藻糖和麦芽三糖也可作为单糖、二糖、低聚糖和多糖被加入。此外,也可使用这些糖的衍生物。例如还原糖、氧化糖、氨基酸和硫糖也可使用。在它们之中,糖醇是特别优选的,并且其具体例子包括麦芽糖醇和山梨糖醇。市场上可购得的产品,例如由Hayashibara BiochemicalLaboratories,Inc.制造的HS-500和HS-300也可使用。它们可单独使用或以两种或多种的混合物使用。
基于墨水组合物的总量,预防堵塞组分的添加量优选为不小于5%重量,并且不大于40%重量。更优选地,预防堵塞组分的添加量上限为30%重量,以及预防堵塞组分的添加量下限为10%重量。
此外,这些组分与其它墨水添加剂组合的添加量优选为使得墨水粘度在25℃不大于25cPs。
如果必要的话,根据本发明的墨水组合物可含有PH缓冲剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防腐剂或杀真菌剂、螯合剂等等。
PH调节剂的具体例子包括三甲基吡啶、咪唑、磷酸、3-(N-吗啉)丙烷磺酸、三(羟甲基)氨基甲烷以及硼酸。
抗氧化剂或紫外线吸收剂的具体例子包括脲基甲酸酯类例如脲基甲酸酯和脲基甲酸甲酯,缩二脲类例如缩二脲、二甲基缩二脲和四甲基缩二脲、L-维生素C及其盐,Tin紫外in328、Tin紫外in900、Tin紫外in1130、Tin紫外in384、Tin紫外in292、Tin紫外in123、Tin紫外in144、Tin紫外in622、Tin紫外in770、Tin紫外in292、Irgacor252、Irgacor153、Irganox1010、Irganox1076、Irganox1035和MD1024(由CIBkGEIGY Ltd制造.)或镧系元素氧化物。
防腐剂或杀真菌剂的具体例子包括苯甲酸钠、五氯酚钠、2-巯基吡啶-1-氧化钠、山梨酸钠、脱氢醋酸钠和1,2-二苯并噻唑啉-3-酮(由Avecia制造的ProxeICRL,ProxelBDN,ProxelGXL,ProxeIXL-2和ProxelTN)。螯合剂的具体例子包括乙二胺四乙酸(EDTA)。
制备墨水组合物
通过将上述组分供给分散/混合机(例如球磨机、砂磨机、超微磨碎机、篮式研磨机或辊式捏合机)并使该混合物分散,可制备本发明墨水组合物。在一种本发明优选实施方式中,将通过分散/混合机这样制备的墨水原液过滤,例如通过膜滤器或筛网过滤器以除去粗粒。
喷墨记录方法和装置
其中使用了本发明墨水组合物的喷墨记录方法包括喷射墨水组合物小滴和将小滴沉积到热记录介质上以进行印刷。喷射墨水组合物小滴方法的例子包括其中采用电致伸缩元件将电讯号转换成机械信号以间歇地喷射贮备在喷嘴头部件中的墨水,由此将文字或符号记录在记录介质表面上的方法,以及以下这种方法,其中贮备在喷嘴头部件中,在非常接近喷出部分的喷嘴头部中的墨水液体被迅速地加热而产生气泡并且由于气泡产生体积膨胀而间歇地喷出墨水以在记录介质表面上记录文字和符号。在一种本发明的优选实施方式中,优选将本发明墨水组合物用于采用电致伸缩元件的喷墨记录。优选由记录头来进行墨水组合物小滴的喷出,通过该记录头利用压电元件的动力(dyanamical)作用喷出墨水小滴。
此外,根据本发明,还提供了一种由以上记录方法记录的记录物质。
                      实施例
通过以下实施例进一步举例说明本发明,这些例子不是限制本发明。
制备品红固体溶液颜料(a)
将天然颜料C.I.颜料紫19(10份)、100份氯化钠和1份高沸点脂环烃进料到球磨机,并且将该混合物碾磨10小时。随后,使磨碎的混合物受到后处理例如颜料形成、过滤和根据常规方法清洗以提供固体含量为30%重量的压滤饼。
将天然颜料C.I.颜料红209(10份)、100份氯化钠和1份高沸点脂环烃进料到球磨机,并且将该混合物碾磨10小时。随后,使磨碎的混合物受到后处理例如颜料形成、过滤和根据常规方法清洗以提供固体含量为30%重量的压滤饼。
然后,添加C.I.颜料紫19(2份)压滤饼固体物质和C.I.颜料红209(8份)压滤饼固体物质,并将该混合物磨碎,以及通过有机溶剂处理,接着过滤、清洗、干燥和研磨将固体溶液颜料转换成颜料以制备C.I.颜料紫19/C.I.颜料红209(重量比:3/1)的固体溶液颜料。该颜色为品红色。制得的固体溶液颜料的平均粒径不大于200nm。
制备品红固体溶液颜料(b)
将天然颜料C.I.颜料紫19(10份)、100份氯化钠和1份高沸点脂环烃进料到球磨机,并且将该混合物碾磨10小时。随后,使磨碎的混合物受到后处理例如颜料形成、过滤和根据常规方法清洗以提供固体含量为30%重量的压滤饼。
将天然颜料C.I.颜料红122(10份)、100份氯化钠和1份高沸点脂环烃进料到球磨机,并且将该混合物碾磨10小时。随后,使磨碎的混合物受到后处理例如颜料形成、过滤和根据常规方法清洗,以提供固体含量为30%重量的压滤饼。
然后,添加C.I.颜料紫19(7.5份)压滤饼固体物质和C.I.颜料红122(2.5份)压滤饼固体物质,并将该混合物磨碎,以及通过有机溶剂处理,接着过滤、清洗、干燥和研磨将固体溶液颜料转换成颜料,以制备C.I.颜料紫19/C.I.颜料红122(重量比:3/1)的固体溶液颜料。该颜色为品红色。制得的固体溶液颜料的平均粒径不大于200nm。
制备品红固体溶液颜料(c)
以与品红固体溶液颜料(b)相同的方法制备品红固体溶液颜料(c),除了C.I.颜料红19与C.I.颜料红122之间的重量比是1∶1之外。其颜色为品红色,并且平均粒径不大于200nm。
制备品红固体溶液颜料(d)
以与品红固体溶液颜料(b)相同的方法制备品红固体溶液颜料(d),除了C.I.颜料红19与C.I.颜料红122之间的重量比是2∶8之外。其颜色为品红色,并且平均粒径不大于200nm。
制备分散剂聚合物
将甲乙酮(20重量份)、0.03重量份聚合链转移剂(2-巯基乙醇)和10%重量下表1列出的全部单体进料到反应器并将其一起混合,其后,将反应器中的空气用氮气置换。另一方面,将剩余的90%重量单体组合物进料到滴液装置。
然后将聚合链转移剂(2-巯基乙醇)(0.27重量份)、60重量份甲乙酮和1.2重量份的2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)加入滴液装置,接着混合,其后,该滴液装置中的空气被氮气置换。
在氮气气氛中,在搅拌下将反应器内的混合溶液加热到65℃,并且将该滴液装置中的混合溶液经过3小时逐渐滴加到反应器内容物中。完成滴加之后,将混合溶液的温度在65℃保持2小时。将0.3重量份的2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)在5重量份甲乙酮中的溶液添加到混合溶液中,将该混合物在65℃熟化2小时和在70℃熟化2小时以制备聚合物溶液。
提供部分由此所得的聚合物溶液,并且通过在减压下蒸馏除去溶剂用于干燥分离以得到聚合物颗粒。
通过凝胶渗透色谱法采用聚苯乙烯作为标准物质以及60mmol/L磷酸和50mmol/L含溴化锂的二甲基甲酰胺作为溶剂来确定重均分子量,并且测定其为70,000。
[表1]
  单体           添加量  A  B  C  聚单甲基丙烯酸丙二醇酯  (n=9)  0  15  15  聚单甲基丙烯酸(乙二醇/丙  二醇)酯  0  0  8  甲基丙烯酸  22  14  14  苯乙烯单体  63  48  48  苯乙烯大分子单体  15  15  15  甲基丙烯酸正丁酯  0  0  0  丙烯酸正丁酯  0  0  0  甲基丙烯酸硬脂基酯  0  8  0  中和度(%)  60  60  60
聚单甲基丙烯酸丙二醇酯(n=9):商品名:Blemmer PP-500,由Nippon Oils & Fats Co.,Ltd.制造。
苯乙烯大分子单体:商品名AS-GS(苯乙烯大分子单体),由TOAGOSEI Co.,Ltd制造,数均分子量为6000,可聚合官能团:甲基丙烯酰基。
聚单甲基丙烯酸(乙二醇/丙二醇)酯:商品名:Blemmer 50PEP-300,由Nippon Oils & Fats Co.,Ltd制造。
制备颜料分散液1-6
[表2]
  颜料分散液  品红固体溶液颜料  分散剂聚合物  1  2  3  4  5  6  (a)  (a)  (a)  (b)  (c)  (d)  A  B  C  C  C  C
如上所述,将品红固体溶液颜料与分散剂聚合物组合使用来制备颜料分散液。将乙烯基聚合物(5重量份)溶解于45重量份甲乙酮中,将预定量(列于表1中)的中和剂(20%氢氧化钠水溶液)添加到该溶液中以中和成盐基团。然后添加以上制备的品红固体溶液颜料(20重量份),以及用砂磨机将该混合物捏合2小时。
将离子交换水(120重量份)加入以上制备的捏合产物中,并且搅拌该混合物。在温度为60℃和减压下除去甲乙酮。进一步除去部分水。这样,就制得了具有固体含量为20%重量的颜料分散液1-6。对于全部颜料分散液,利用Coulter Counter N4(由Coulter Electronics制造)测量颜料分散液中聚合物颗粒的平均粒径,所得结果为100nm。
制备墨水组合物:实施例1-7
按照下表2列出的配方将各组分混合在一起,并且将该混合物搅拌2小时。随后,通过孔径约为8μm的Membrane Filter(商品名,由NIHONMILLIPORE,LTD.制造)过滤该搅拌的混合物,由此制得品红墨水。在表2中,每种组合物的添加量以%重量计。
[表3]
  组合物  实施例  1  2  3  4  5  6  7  添加量(wt%)  颜料分散液  1  40  40  40  -  -  -  -  2  -  -  -  40  -  -  -  3  -  -  -  -  40  -  -  4  -  -  -  -  -  40  -  5  -  -  -  -  -  -  40  三羟甲基丙烷  5  5  5  5  5  5  5  甘油  5  5  5  5  5  5  5  三甘醇  10  10  10  10  10  10  10  TEGmBE  2  2  2  2  2  2  2  1.2-己二醇  3  3  3  3  3  3  3  Olfine E1010  0.6  0.4  0.9  0.7  0.6  0.6  0.6  Surfynol 104  0.3  0.9  0.2  0.3  0.4  0.3  0.3  Emulgen 120  -  -  -  -  -  -  -  Emulgen 408  -  -  -  -  -  -  -  2-甲基吡咯烷酮  2  2  2  2  2  2  2  三乙醇胺  1  1  1  1  1  1  1  超纯水  平衡  平衡  平衡  平衡  平衡  平衡  平衡
在该表中,TEGmBE表示三甘醇一丁醚
Emulgen 120(由Kao corp.制造)是一种表面活性剂,它是聚氧化乙烯月桂基醚并且具有大体上等于Olfine E1010的HLB值。
Emulgen 480(由Kao corp.制造)是一种表面活性剂,它是聚氧化乙烯油基醚并且具有大体上等于Surfynol 104的HLB值。
制备乙烯基聚合物
将甲乙酮(20重量份)、下表列出的制剂1-3每种单体量(重量份)的10%重量以及下表所示量的2-巯基乙醇(聚合链转移剂)置于反应器中并在其中一起混合,接着通过利用氮气置换反应器中的空气来制备混合溶液,由此制得三种类型的混合物液。
另一方面,将下表列出的每种单体量(重量份)的剩余90%重量进料到滴液漏斗。然后将表中列出量的聚合链转移剂(2-巯基乙醇)、60重量份甲乙酮和1.2重量份的2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)加入滴液漏斗并与其中的溶液相混合,接着,用氮气彻底置换该滴液漏斗中的空气。由此制得三种类型的混合物液。
在氮气气氛中,在搅拌下将反应器内的混合溶液加热到65℃,并且将该滴液漏斗中的混合溶液经过3小时逐渐滴加到反应器内容物中。在完成滴加之后,将混合溶液的温度在65℃保持2小时。将0.3重量份的2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)在5重量份甲乙酮中的溶液添加到混合溶液中,将该混合物在65℃熟化2小时和在70℃熟化2小时,由此制得了制剂1-3中的聚合物溶液。
由此所得制剂1-3的每种聚合物溶液的部分在温度为105℃和减压下干燥2小时以除去溶剂来分离该聚合物。通过凝胶渗透色谱法采用聚苯乙烯作为标准物质以及60mmol/L磷酸和50mmol/L含溴化锂二甲基甲酰胺作为溶剂来确定该聚合物的重均分子量。
[表4]
  用于聚合物合成的起始材料  制剂编号  1  2  3  单体  聚单甲基丙烯酸  乙二醇酯(m=23)  0  8  8  聚单甲基丙烯酸  丙二醇酯(n=9)  15  15  15  聚单甲基丙烯酸  (乙二醇/丙二醇)酯  8  0  0  甲基丙烯酸  14  14  14  苯乙烯单体  48  48  48  苯乙烯大分子单体  15  15  15  甲基丙烯酸硬脂基  酯  0  0  0  2-巯基乙  醇(聚合链  转移剂)  在反应器内  0.030  0.030  0.010  在滴液漏斗内  0.270  0.270  0.10  聚合物的重均分子量  60,000  60,000  250,000
列于表中的主要起始化合物的详细数据如下。
聚单甲基丙烯酸乙二醇酯(m=23),商品名;NK ester M230G,由Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造,一种由式(I)表示的化合物,其中m是23,并且R1和R2表示甲基。
聚单甲基丙烯酸丙二醇酯(n=9):商品名,Blemmer PP-500,由NipponOils & Fats Co.,Ltd制造,一种由式(II)表示的化合物,其中n是9,并且R1表示甲基,以及R2表示氢原子。
聚单甲基丙烯酸(乙二醇/丙二醇)酯,商品名,Blemmer 50PEP-300,由Nippon Oils & Fats Co.,Ltd.制造,一种由式(III)表示的单体,其中m是3.5,n是2.5,R1表示甲基,以及R2表示氢,并且将氧亚丙基和氧亚乙基彼此被随机地加入。
苯乙烯大分子单体:商品名,AS-6S(苯乙烯大分子单体),由TOAGOSEI Co.,Ltd.制造,数均分子量:6000,可聚合官能团:甲基丙烯酰基。
制备乙烯基聚合物颗粒
将甲乙酮(64.0重量份)加入通过将以上在真空中合成的制剂1-3的每一种聚合物溶液干燥而得的聚合物14.0重量份中,将预定量的1mol/L氢氧化钾水溶液添加到其中以中和该聚合物的生成盐基团,达到中和度为70%,并由此提供以上表1中列出的中和度(60%)。将离子交换水(200重量份)添加到其中,并且搅拌该混合物,接着用微流化机(商品名,由Microfluidics制造)乳化20分钟。
在温度为60℃和减压下将有机溶剂从由此所得的每种乳液中除去,并且进一步除去水将其浓缩,来得到固体含量为20%重量的聚合物颗粒1-3。利用Coulter Counter N4(商品名,由Coulter Electronics制造)来测量由此所得聚合物颗粒1-3的平均粒径,并且测得结果为110nm.。
制造墨水组合物实施例:8-10
根据下表所列出配方将各组分混合在一起,并且将该混合物搅拌2小时。随后,通过孔径约为8μm的膜过滤器(商品名,由NIHONMILLIPORE,LTD.制造)过滤该搅拌混合物,由此制得实施例8-10的品红墨水。在该表中,每种组合物的添加量以%重量计。
[表5]
  组成  实施例  8  9  10  添加量(wt%)  颜料分散液  3  40  -  -  6  -  40  40  乙烯基聚合物颗粒  1  2.5  -  -  2  -  2.5  -  3  -  -  2.5  三羟甲基丙烷  5  5  5  甘油  5  5  5  三甘醇  10  10  10  TEGmBE  2  2  2  EGmBE  -  -  -  1,2-己二醇  3  3  3  Olfine E1010  1  1  1  Surfynol 104  1  1  1  N-甲基吡咯烷酮  -  3  -  2-甲基吡咯烷酮  3  -  3  三乙醇胺  1  1  1  超纯水  平衡  平衡  平衡
在该表中,TEGmBE表示三甘醇一丁醚,EGmBE表示乙二醇一丁醚。
制造墨水组合物实施例:11-16
以与实施例1-7相同的方法,按照下表列出的配方制备墨水组合物11-16。
[表6]
  组成  实施例  11  12  13  14  15  16  添加量(wt%)  颜料分  散液  1  40  40  -  -  -  -  3  -  -  40  40  40  40  三羟甲基丙烷  5  5  5  5  5  5  甘油  5  5  5  5  5  5  三甘醇  10  10  10  10  10  10  TEGmBE  2  2  2  2  2  2  1,2-己二醇  3  3  3  3  3  3  Olfine E1010  1.0  -  1.0  -  0.6  -  Surfynol 104  -  1.0  -  1.0  -  0.3  Emulgen 120  -  -  -  -  -  0.6  Emulgen 408  -  -  -  -  0.3  -  2-甲基吡咯烷酮  2  2  2  2  2  2  三乙醇胺  1  1  1  1  1  1  超纯水  平衡量  平衡量  平衡量  平衡量  平衡量  平衡量
在该表中,TEGmBE表示三甘醇一丁醚。
Emulgen 120(由Kao corp.制造)是一种表面活性剂,它是聚氧化乙烯月桂基醚并且具有大体上等于Olfine E1010的HLB值。
Emulgen 480(由Kao corp.制造)是一种表面活性剂,它是聚氧化乙烯油基醚并且具有大体上等于Surfynol 104的HLB值。
墨水组合物评估
(1)光泽度
用喷墨打印机EM-930C(由Seiko Epson Corporation制造)以图形分辨率为1440dpi进行墨水图像打印。在该情形中,采用PM照相纸(商品名,型号KA 420PSK,由Seiko Epson Corporation制造)作为记录介质。使由此所得的打印物质在24℃的环境下放置24小时,然后用光泽计GM-268(由KONICA MINOLTA制造)测量墨水图像部分的20度光泽。
根据以下标准来评估该测量结果。
A:20度光泽不小于60
B:20度光泽不小于50但小于60
C:20度光泽不小于50
该结果示于下表中。
(2)显色性能
用喷墨打印机EM-930C(由Seiko Epson Corporation制造)以图形分辨率为720dpi进行墨水图像打印。在该情形中,采用四种类型的空白纸即Xerox P(商品名,由FUJI XEROX OFFICE SUPPLY Co.,Ltd制造.)、Xerox R(商品名,由FUJI XEROX OFFICE SUPPLY Co.,Ltd.制造)、Xerox 4024(商品名,由Xerox Corporation制造)以及Recycle Cut R-100(商品名,由Oji Paper Co.,Ltd.制造)作为记录介质。使该打印物质在24℃的环境下放置24小时,然后用Gretag密度计(由Gretag Macbeth制造)测量墨水图像部分的OD值。
根据以下标准来评估该测量结果。
A:打印密度不小于1.2
B:打印密度不小于11但小于1.2
C:打印密度小于1.1
该结果示于下表中。
(3)喷墨稳定性
在室温下利用上述喷墨打印机连续打印墨水图像和线条式样。确定在100张或更少张纸上打印期间由所造成的点缺失或墨迹方向性问题恢复到正常打印所必要的清洁打印机喷嘴操作次数。根据以下标准来评估该测量结果。
A:不必进行任何清洁操作用于复原
B:必需进行1-4次清洁操作用于复原
C:必需进行5次或更多次清洁操作用于复原
该结果示于下表中。
(4)墨水的贮存稳定性
将墨水组合物(50g)置于铝袋中,使该铝袋在70℃的环境下静置一星期。静置之后,检查每种墨水组合物存在的外来杂质(沉淀物)。对没有外来杂质存在的墨水组合物进一步进行性能变化检查(粘度、表面张力、PH值和树脂颗粒粒径)。
根据以下标准来评估该测量结果。
A:既没有外来杂质也没有性能变化
B:虽然没有出现外来物质,但有轻微性能变化
C:有外来杂质或显著的性能变化
该结果示于下表中。
(5)由堵塞复原性
采用以上墨盒和喷墨打印机连续进行打印10分钟。证实墨水通过全部喷嘴正常喷出之后,为促进喷嘴中的干燥,除去墨盒,并且从记录头罩除去记录头,接着在40℃的环境和20%RH的情形下静置一星期。
静置一周之后,重复清洁操作以确定全部喷嘴象开始状态一样正常喷墨所必需的清洁操作次数,基于清洁操作次数根据以下标准来评估由喷嘴堵塞复原性。
A:进行一次清洁操作恢复到开始状态
B:进行2-5次清洁操作恢复到开始状态
C:进行6次或更多次清洁操作恢复到开始状态
该结果示于下表中。
(6)定色
在以上所得记录物质上,放置相同类型的记录介质背面,将重量(200g/尺寸A4)置于记录介质上面,并且打印面由于重量而摩擦20次。
根据以下标准来评估结果。
A:没有观察到擦伤痕迹。
B:观察到一些由摩擦造成的擦伤痕迹,其程度为大体上不显著。
C:观察到一些由摩擦造成的显著擦伤痕迹。
该结果示于下表中。
(7)色度
用U-3000(由Hitachi,Ltd.制造)测量通过用1000ml水稀释0.5g墨水组合物而制备的溶液的紫外频谱特性。图1示出了实施例1、6和7的吸收光谱。进一步计算A/B值,其中A表示波长在510nm-535nm范围内的吸光度最大值,以及B表示波长在550nm-570nm范围内的吸光度最大值。该结果示于下表中。
[表7]
  实施例  评估试验结果  光泽  显色  喷墨稳  定性  贮存稳  定性  由堵塞  复原性  定色  色度  1  B  A  A  A  A  B  0.98  2  B  B  A  A  A  B  0.98  3  B  B  A  A  A  B  0.98  4  A  A  A  A  B  B  0.98  5  A  A  A  A  A  B  0.98  6  A  B  A  A  A  B  0.90  7  A  A  A  A  A  B  0.95  8  A  A  B  A  B  A  0.98  9  A  A  B  A  A  A  0.98  10  A  A  A  A  A  A  0.98  11  B  B  B  A  A  B  0.98  12  B  B  B  B  B  B  0.98  13  B  B  B  A  A  B  0.98  14  B  B  B  B  B  B  0.98  15  B  B  B  B  B  B  0.98  16  B  B  B  B  B  B  0.98

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公开了一种用于喷墨记录的墨水组合物,其可在各种记录介质上达到优良的印刷质量,特别是在空白纸上具有高水平的显色性能,并且对于光面纸可达到优良的光泽度,同时墨水可靠性优良,例如喷墨稳定性、存储稳定性以及由堵塞复原性,该墨水组合物的特征在于含有至少一种品红固体溶液颜料、能够使该颜料分散于墨水组合物中的分散剂聚合物以及水,该聚合物已经通过将包括至少一种苯乙烯大分子单体(A)和含有成盐基团的单体(B)的单体。

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