[发明专利]含有金属氧化物的水性喷墨墨水

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷墨墨水，尤其是一种含有金属氧化物三氧化二铁的水性喷墨墨水。

背景技术

彩色水性喷墨墨水一般会使用有机染料或有机颜料作为色料，黑色水性喷墨墨水一般使用有机染料或炭黑作为色料。以染料为色料的水性喷墨墨水，因其发色基团是以分子结构存在，耐晒性和耐水性均不理想；以颜料或炭黑作为色料的水性喷墨墨水，因其发色基团是以颗粒形式存在，耐晒和耐水特性均比染料墨水优异很多。

对于喷墨印刷品，特别是需要长期曝露在户外的情况时，需要具有优异的耐晒性能和耐水性能，防止喷墨印刷品因日照或潮湿发生褪色；喷墨印刷品还需要具有一定的耐摩擦性能，当连续打印多份喷墨印刷品时，不会由于印刷品叠放画面产生划痕；对于某些喷墨印刷品，还期望具有耀眼的光泽，能形成有光泽感的图像；上述特性都是喷墨墨水特别是颜料型墨水开发过程中需要解决的问题。

喷墨印刷品的耐晒性优劣主要取决于使用色料的耐晒等级，因此开发喷墨墨水时应优先选择使用耐晒等级高的色料；使用颜料作为色料的水性喷墨墨水打印后会有耐摩擦性不理想的问题，简单易行的办法是在水性喷墨墨水配方中加入一定质量的高分子聚合物，然而加入不适当的高分子聚合物会导致打印机喷头堵塞、斜喷、条纹化等问题；对于喷墨印刷品的光泽感通过在配方中加入高分子聚合物也会有明显提高，引入聚合物仍然会带来打印机喷头堵塞、斜喷、条纹化等问题。

三氧化二铁，分子式为Fe₂O₃，红棕色粉末状，分子量为160，难溶于水，不与水反应，溶于酸。三氧化二铁的已知用途包括作为化学反应中的催化剂、作为玻璃、宝石和金属的抛光剂，作为油墨、涂料行业的颜料，但尚没有将三氧化二铁作为色料在喷墨打印墨水，尤其是水性喷墨墨水中的应用的相关记载。

分散三氧化二铁的方法一般有物理方法和化学法，物理方法是采用适当结构的分散剂，通过物理研磨获得小粒径的三氧化二铁色浆；化学法是通过化学反应制备三氧化二铁溶胶，但化学法通常会伴随化合价改变。中国专利201110000786.3一种纳米三氧化二铁水溶性胶体及其制备方法和200910213600.5一种α相三氧化二铁纳米球的制备方法都采用的是化学方法，前者通过将硫酸亚铁氧化成硫酸铁，加碱形成三氧化二铁，然后再进行分散；后者以无机铁盐和酸式磷酸盐为原料，通过水热法获得三氧化二铁颗粒。美国专利US 7857989B2金属氧化物分散剂组成物提出水性金属氧化物分散体系含有水溶性丙烯酰胺和丙烯酸共聚物，还同时含有甲乙酮肟，可以提供金属氧化物分散性。美国专利US5183574使用苯乙烯磺酸和甲基丙烯酸共聚物为分散剂分散氧化铁。本发明使用的聚羧酸盐高分子分散剂与上述分散剂不同，目前尚未有以聚羧酸盐高分子分散剂分散三氧化二铁制备色浆的相关记载。

发明内容

本发明的目的在于针对现用技术的不足，提供一种含有金属氧化物三氧化二铁的水性喷墨墨水，该墨水具有极好的储存稳定性，打印时可以获得满意的反射密度和优异的耐晒性能，特别是用此墨水打印中间色调颜色时，可以获得极高的光泽度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了三氧化二铁作为色料在喷墨打印墨水，尤其是水性喷墨墨水中的应用。

本法明使用金属氧化物三氧化二铁作为色料，三氧化二铁自身就具有极佳的耐晒性能，由此材料制备的水性喷墨墨水也会具有良好的耐晒性能。能作为水性喷墨墨水的色料还应具备一定的遮盖力，即当使用该色料进行实地打印时能获得数值为1.0左右的反射密度，这样输出的图像才会亮调、暗调分明，层次明显。本发明人基于以上认识利用三氧化二铁为色料，通过大量研磨及配方实验，认为金属氧化物三氧化二铁是一种理想的水性喷墨墨水色料，按本发明所记载的方法，可以形成稳定的金属氧化物三氧化二铁水性喷墨墨水，并在耐擦性、反射密度、光泽度等测试中获得良好结果。

本发明还提供了一种含有三氧化二铁的色浆，它由包括如下原料制成：三氧化二铁、分散剂和水；所述分散剂包括一种或两种以上的聚羧酸盐高分子分散剂，所述聚羧酸盐高分子分散剂具有如下结构：

其中M为-H、-Na、-Li或-K；n＝1～200。

优选的，所述色浆中，三氧化二铁质量百分比(相对于色浆总质量)为1-35％，所述分散剂(相对于色浆总质量)的质量百分比为0.5-55％。

本发明还提供了一种上述色浆的制备方法，包括如下步骤：首先将三氧化二铁、分散剂和水用高速剪切搅拌器混合均匀，得到剪切分散液，然后将上述剪切分散液用研磨机进行研磨分散，得到所述色浆。