[發明專利]一種水性納米色漿及其制備方法

無效

• 申請號: 201210003337.9
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN103194123A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 任天斌
• 申請（專利權）人: 任天斌
• 主分類號: C09D17/00
• 分類號: C09D17/00;C09D11/02;D06P1/44;D06P1/613;D06P5/30;G03F7/004
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技術領域

本發明屬于納米技術領域，具體涉及一種水性納米色漿及其制備方法。

背景技術

噴墨打印技術是一種非接觸式打印技術，圖案是靠不同顏色的微小墨滴直接在材料表面混合形成的。因此，墨滴的形成、形狀和大小對噴墨印花圖案的質量有非常重要的影響。目前商業打印噴頭的液滴噴射體積已經小到1～1.5×10^-12升，這對數碼噴墨墨水的研發和生產提出了更高的要求。普通的戶內墨-染料型墨水(Dye-based?Ink)是分子級全溶解的，墨水是完全的復合溶液，很難堵墨頭；噴繪后易于材料吸收，色彩艷麗；但不防水，并且因染料分子在紫外線照射下很快分解，戶外使用一個月內就有明顯褪色。現在普遍應用的戶外墨水-顏料型墨水(Pigment?Ink)所使用的顏料跟我們印染衣物的顏料同樣性質，是把固體顏料研磨成數百至數千納米的小顆粒，溶解于特殊的水性溶劑中(含有很多醇類成分)，是一種類似膠體的懸浮溶液或者叫半溶液。因表現顏色的為固體顆粒，首先是顏料本身防水，只要材料也防水就解決了防水的問題；其次是在紫外線照射下，體積比染料更大，分子不易分解，即使顆粒外層的分子分解了，內層一樣會保持顏色，一般情況下在戶外會保持一年以上沒有明顯腿色(不覆膜的理論狀態下)；但其缺點是因滲透性不好而使顏色表現不好，與戶內墨水比發暗發灰；同時，因是固體顆粒而較易堵噴頭。

為了解決這些問題，首先要將顏料顆粒粒度變得更小。欲使顏料體系的著色強度、光澤、透明度等性能達到最佳，必須將顏料的粒徑減小到較小的水平，并使之分布比較均勻。尤其在噴墨印花中，由于噴嘴尺寸的限制，對顏料的尺寸有一定要求(一般要求顏料的平均粒徑在500納米以下，但目前好的墨水顏料顆粒能夠達到200納米以下)。將顏料超細化的傳統方法主要是使用球磨機或砂磨機，加入一定量的堅硬研磨料，充分研磨使顏料粒子減小。我們通過對商業砂磨機進行內部改裝后，可以提高其研磨效率，得到粒徑100納米以下的顏料顆粒。進一步地，在顏料粒子超細化之后，必須設法使之穩定，防止粒子之間重新聚集，否則對其應用將有嚴重影響。例如，在制備噴墨印花用墨水時，超細顏料分散體系必須有非常好的穩定性，否則極易發生團聚而堵塞噴頭，造成巨大的經濟損失。但是，超細顏料粒子粒徑很小，有較大的比表面積和表面能，使之充分穩定有一定的困難。在體系中加入分散劑，是使之穩定所必需的條件。近年來，人們逐漸將分散劑研究的重點轉到高分子分散劑方面來。高分子分散劑在顏料的分散穩定過程中，除了改變顏料表面的電性質外，還能夠提供有效的位阻斥力，分散穩定性大大優于傳統的分散劑。國外對高分子分散劑的研究開始于20世紀70年代，并于80年代中期正式提出了高分子分散劑的概念，同時推出了相關產品。我國對高分子分散劑的研究起步較晚，在90年代初才有高分子分散劑的報道。盡管市場上已開發出的多種高分子分散劑各有特點，但一般只能用于超細無機顏料以及常規尺寸(幾十微米)有機顏料的水分散體系。對于超細(粒徑在幾百納米)有機顏料水性分散體系，至今仍沒有性能優良、成本低廉的商業化產品。國內也正在積極研究開發此類分散劑，研制出一些品種的高分子分散劑，主要應用于非水體系；對于可用于水性體系的高分子分散劑的研究正在進行中，產品品種極少，且效果都不理想。目前市場上的高分子分散劑主要是AB、ABA型線形嵌段或接枝共聚物作為高分子分散劑。

針對以上情況，為了研制一種著色強度、色光、耐侯性好、抗菌防霉及狀態穩定的色漿產品，本發明提供了一種新型高分子分散劑，該分散劑具有獨特的星形結構，可以提供與顏料納米顆粒表面具有良好吸附或弱錨接(鍵接)作用的鏈段，以及非離子型的親水鏈段，多條親水鏈的設計使得其能為顏料顆粒提供更好的水分散性和空間位阻，保證水性色漿體系的穩定性。同時，通過對研磨設備的改進，可以將顏料顆粒研磨至100納米以下，從而獲得真正納米級的水性色漿。本發明制備的水性納米色漿，粒度小、分布窄、穩定性佳，可用于高檔涂料、噴墨打印機墨水、數碼噴墨印花設備用墨水和顏料光阻劑等產品的制備，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好分散性和穩定性的性能優異的水性納米色漿及其制備方法。

本發明提供的水性納米色漿，是先將各組分均勻分散后，進入砂磨機中循環研磨，得到水性納米色漿，該色漿由顏料、水、分散劑和助劑組成，各組分的重量百分比如下：

其總量滿足100％。