阅读说明：本技术 适用于水性颜料墨水打印非吸收性打印介质的底涂液、制备方法及应用 (Primer liquid suitable for printing non-absorbent printing medium by using water-based pigment ink, preparation method and application ) 是由 孙志国 李金艳 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液,按重量百分比计,其由以下组分制成：颜料吸附剂：10-70％、高溶胀聚合物：5-15％、阳离子聚合物乳液：5-25％、固色剂：2-15％、基材润湿剂：0.05-1％、消泡剂：0.05-1％、杀菌剂：0.1-1％、去离子水：其余量。此外,本发明还公开了所述底涂液的制备方法以及将其施加于非吸收打印介质上的方法。将本发明的底涂液应用于非吸收打印介质,可有效改善水性颜料墨水在如聚氯乙烯等非吸收打印介质上的吸墨能力、固色性能以及粘结力等。(The invention discloses a primer coating liquid suitable for printing a non-absorbent printing medium by using water-based pigment ink-jet ink, which is prepared from the following components in percentage by weight: pigment adsorbent: 10-70%, high swelling polymer: 5-15%, cationic polymer emulsion: 5-25% of a color fixing agent: 2-15%, substrate wetting agent: 0.05-1%, defoamer: 0.05-1%, bactericide: 0.1-1%, deionized water: the balance being. In addition, the invention also discloses a preparation method of the priming solution and a method for applying the priming solution to a non-absorbent printing medium. The base coating liquid is applied to non-absorbent printing media, so that the ink absorption capacity, color fixing performance, binding power and the like of water-based pigment ink on non-absorbent printing media such as polyvinyl chloride and the like can be effectively improved.)

适用于水性颜料墨水打印非吸收性打印介质的底涂液、制备 方法及应用

技术领域

本发明涉及喷墨打印介质技术领域，具体涉及一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液及其制备方法和应用。

背景技术

随着喷墨墨水市场的快速发展，在数字喷墨印刷领域，目前使用的喷墨墨水包括溶剂型墨水、UV光固化墨水以及水性墨水。其中，随着环保呼声的日益高涨，溶剂型墨水由于其高VOCs挥发等环保问题而逐渐退出市场；而UV光固化墨水虽然解决了高VOCs和快速固化的问题，但存在单体气味大、刺激性强，且固化后残留的小分子光引发剂碎片易迁移到固化膜表面而造成污染；而水性墨水由于以水作为溶剂或分散载体，安全环保，无刺激性气味而在喷墨领域的应用日益广泛。

水性墨水按着色剂类型可分为水性染料墨水和水性颜料墨水。其中，水性染料墨水在紫外光照射下会很快分解和挥发，因而不适合于户外使用；而水性颜料墨水则具有耐日晒性能好的特点，但由于颜料粒子与户外使用的聚氯乙烯等非吸收打印介质间无化学键结合成强的分子力，导致颜料粒子不能很好地附着在基材上，使得打印完成后的成品耐摩擦性差，此外，由于聚氯乙烯等非吸收打印介质属于低表面张力的无孔材料，使得水性颜料墨水不能直接很好地在聚氯乙烯等非吸收打印介质上铺展和干燥，进而导致使用水性颜料墨水在聚氯乙烯等非吸收打印介质上打印时，其打印效果不尽人意。因此，如何改善水性颜料喷墨墨水在非吸收打印介质上的打印效果是本领域亟待解决的难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液，其能有效改善水性颜料墨水在如聚氯乙烯等非吸收打印介质上的吸墨能力、固色性能以及粘结力等。此外，本发明的另一目的在于提供一种所述底涂液的制备方法。本发明的再一目的在于提供一种所述底涂液的应用。

根据本发明的一个方面，提供了一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：颜料吸附剂：10-70％、高溶胀聚合物：5-15％、阳离子聚合物乳液：5-25％、固色剂：2-15％、基材润湿剂：0.05-1％、消泡剂：0.05-1％、杀菌剂：0.1-1％、去离子水：其余量。

其中，所述颜料吸附剂选自平均粒径为50nm-800nm的纳米二氧化硅乳液、纳米氧化铝、纳米二氧化碳、纳米氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米氯化钙，以及阳离子淀粉中的至少一种，所述颜料吸附剂具有极高的吸附能力，由于其为细小的多孔颗粒，因而能非常有效地吸收墨滴，同时保证墨滴在各个侧面一致铺展形成鲜明的边缘；在本发明中，所述颜料吸附剂优选纳米二氧化硅乳液。

本发明中将高溶胀聚合物与阳离子聚合物乳液共同用作粘合剂，其中，所述高溶胀聚合物选自明胶、聚乙烯醇以及聚乙烯吡络烷酮中的至少一种；所述阳离子聚合物乳液为阳离子聚氨酯树脂乳液、阳离子丙烯酸树脂乳液以及阳离子乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液中的至少一种。在本发明中，所述高溶胀聚合物可配合纳米颜料吸附剂更快地将墨滴吸入聚合层，防止墨水暴露在空气中，进而有助于提高打印图案的清晰度；而所采用的阳离子聚合物乳液则可提高涂层对聚氯乙烯等非吸收打印介质的粘结力，在一定温度下，此类阳离子聚合物乳液能与聚氯乙烯等非吸收打印介质发生化学反应，提高涂层与基材间的粘结力，且阳离子聚合物乳液中的阳离子电荷与颜料所带的阴离子电荷相互作用，进一步有利于颜料粒子的显色。

所述固色剂为三乙基苄基氯化铵、三甲基十六烷基氢氧化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵等有机胺及其铵盐类，胺醛树脂双氰胺甲醛初缩体、多胺类缩聚物等中的一种或几种；所述固色剂可提高涂层与打印基材的粘结能力，更进一步加强涂层的阳离子化，使打印的图案更为鲜艳。

所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷和/或非离子表面活性剂，具体地，在本发明中，所述聚醚改性硅氧烷可采用迪高化学公司的迪高270、迪高345、迪高280，东莞昊兴化工的ECO-3270、广州绿保新材料的TP-3100中的一种或几种；所述非离子表面活性剂可采用德国科宁公司的PE-100、上海桑井化工EASYTECH ST-502，迪高公司的迪高500，陶氏公司的X-405，巴斯夫公司的Hydropalat WE 3322以及广州万骏化工WA-6901、WA-6903中的一种或几种。

所述消泡剂为炔二醇类消泡剂，并具体可采用美国空气化工公司的Surfynol DF-110D、Surfynol DF-104E、Surfynol DF-110L、Surfynol DF-420、以及黄山中昊新材料公司的ZH-7001中的一种或几种。

所述杀菌剂为异噻唑啉酮衍生物，并具体可采用广东中联邦精细化工公司的F-046、广州道盛化学的Proxel GXL、科莱恩公司的CI15MV以及佛山蓝峰助剂的BIT、MIT中任一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种如上所述底涂液的制备方法，其步骤包括：

1)将去离子水升温至50℃-90℃后，搅拌状态下分批量加入如上所述重量百分比的高溶胀聚合物并搅拌均匀至其溶解，其中，每次加入高溶胀聚合物时需等上一批加入的高溶胀聚合物溶解后方可加入，并且，在本发明中，所述高溶胀聚合物的加入批次数量以及各批次所加入的重量等均无特别要求，只要能使得所述高溶胀聚合物均匀溶解在去离子水中即可；

2)将步骤1)中的溶液降温至室温后向其中依次加入基材润湿剂、杀菌剂、消泡剂、颜料吸附剂搅拌均匀后再向其中加入阳离子聚合物乳液以及固色剂，并继续搅拌直至各组分混合均匀后即得所述涂布液。

本发明还提供了一种将如上所述涂布液应用于非吸收打印介质上的方法，其步骤包括：通过刷涂、擦涂、滚涂、刮涂、喷涂、淋涂或其它方式将所述底涂液转移到非吸收打印介质上，形成一均匀的涂膜，然后利用热辊筒、红外烘干、热风烘干等烘干方式在所述非吸收打印介质表面的温度不超过100℃的前提下对涂膜进行干燥固化处理即可。

此外，本发明还提供了一种非吸收打印介质，其包括基材以及形成于基材表面的底涂层，其中，所述底涂层由如上所述的底涂液在所述基材表面干燥固化而成，并且，所述基材可以是PVC薄膜、PET薄膜、PP薄膜、PE薄膜、PMMA薄膜、PA薄膜、PS薄膜、PU薄膜以及橡胶等非吸墨打印介质中的任一种。

将本领域常用的水性颜料喷墨墨水打印在如上所述的含有底涂层的非吸收打印介质上并烘干即得成品。另外，还可以通过本领域常用的高温层压工艺，与其它耐磨材料复合在一起后形成复合材料，可保证层间具有足够的附着力。

本发明的有益效果在于，本发明的底涂液，以阳离子聚合物乳液作为成膜物质，可提高墨水的固色能力以及对基材的附着牢度，而高溶胀聚合物则有助于提高打印图案的分辨率，使得成像更为清晰，并且高溶胀聚合物与阳离子聚合物乳液的共同作用还可进一步提高墨水对基材的附着牢度。再者，底涂液中的固色剂有利于提高涂层的阳离子化，从而改善水性颜料墨水在打印介质上的展色能力，提高色彩鲜艳度；而多孔颜料吸附剂则可提高墨水在打印介质上的干燥速度以及固色能力。此外，将本发明的底涂液应用于聚氯乙烯等非吸收打印介质上后，打印时无需再对打印介质做预处理，即可使得水性颜料墨水在介质上具有较好的吸墨性、固色能力以及高粘结性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。若无特别说明，本发明各实施例中所采用的原料均可通过市场购买得到。

实施例1

一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米二氧化硅乳液：20％、聚乙烯醇：5％、阳离子聚氨酯乳液：15％、阳离子乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液：15％、三乙基苄基氯化铵：8％、迪高270：0.5％、SurfynolDF-104E：1％、F-046：1％、去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程包括：将去离子水升温至70℃后，于800r/min的搅拌速度下分4次向水中加入聚乙烯醇；待聚乙烯醇完全溶解后将其冷却至室温，并于1200r/min的搅拌速度下向其中依次加入迪高270、Surfynol DF-104E、F-046、纳米二氧化硅乳液并搅拌均匀后向其中加入阳离子聚氨酯乳液、阳离子乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液以及三乙基苄基氯化铵继续搅拌至完全均匀即得到所述的水性底涂液。

采用刮涂的方式将该实施例中制得的底涂液在均匀施加到聚氯乙烯基材上后，于40℃烘箱中干燥2分钟，随后即可采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚氯乙烯基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

实施例2

一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米氧化铝：15％，明胶：10％，阳离子丙烯酸树脂乳液：10％，阳离子乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液：15％，十二烷基二甲基苄基溴化铵：12％，迪高280：0.5％，Surfynol DF-420：1％，BIT：1％，去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程包括：将去离子水升温至80℃，并于800r/min的搅拌速度下粉3次向水中分批加入明胶；待明胶完全溶解后冷却至室温，并于1200r/min的搅拌速度下向其中依次加入迪高280、Surfynol DF-420、BIT以及纳米氧化铝并搅拌均匀后，再向其中加入阳离子丙烯酸树脂乳液、阳离子乙烯-乙烯醋酸酯共聚乳液和十二烷基二甲基苄基溴化铵继续搅拌至完全均匀即得到所述水性底涂液。

采用喷涂的方式将该实施例中制得的底涂液均匀施加到聚丙烯基材上后，于50℃红外下干燥1分钟，随后即可采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚丙烯基材上进行喷墨打印并烘干后得到产品。

实施例3

一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米二氧化钛：50％、聚乙烯吡咯烷酮：10％、阳离子聚氨酯树脂乳液：15％、三甲基十六烷基氢氧化铵：6％、陶氏X-405：0.1％、Surfynol DF-110L：0.1％、ProxelGXL：0.3％、去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程与实施例1相类似，在此不再赘述。

采用擦涂的方式将该实施例中制得的底涂液均匀施加到聚氨酯基材上后，于微波下干燥3分钟，随后即可采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚氨酯基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

实施例4

一种适用于水性颜料喷墨墨水打印非吸收打印介质的底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米二氧化硅乳液：45％、纳米碳酸钙：25％、聚乙烯醇：5％、阳离子丙烯酸树脂乳液：15％、三甲基十六烷基氢氧化铵：2％、WA-6903：0.05％、ZH-7001：0.05％、MIT：0.5％、去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程与实施例1相类似，在此不再赘述。

采用淋涂的方式将该实施例中制得的底涂液均匀施加到聚酰胺基材上后，于80℃下干燥2分钟，随后即可采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚酰胺基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

此外，根据实际需要，也可将耐磨材料铺在上述实施例1-实施例4中得到的成品上并于160℃热压下1分钟，即得高附着力的复合材料。

对比例1

一种底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米二氧化硅乳液：20％、阳离子聚氨酯乳液：15％、阳离子乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液：15％、三乙基苄基氯化铵：8％、迪高270：0.5％、Surfynol DF-104E：1％、F-046：1％、去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程包括：在1200r/min的搅拌速度下向去离子水中依次加入迪高270、Surfynol DF-104E、F-046、纳米二氧化硅乳液，搅拌均匀后向其中加入阳离子聚氨酯乳液、阳离子乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液以及三乙基苄基氯化铵继续搅拌至完全均匀即得到所述底涂液。

采用刮涂的方式将该对比例中制得的底涂液在均匀施加到聚氯乙烯基材上后，于40℃烘箱中干燥2分钟，随后采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚氯乙烯基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

对比例2

一种底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米氧化铝：15％，明胶：10％，十二烷基二甲基苄基溴化铵：12％，迪高280：0.5％，Surfynol DF-420：1％，BIT：1％，去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程包括：将去离子水升温至70℃，并于800r/min的搅拌速度下粉3次向水中分批加入明胶；待明胶完全溶解后冷却至室温，并于1200r/min的搅拌速度下向其中依次加入迪高280、Surfynol DF-420、BIT以及纳米氧化铝并搅拌均匀后，再向其中加入十二烷基二甲基苄基溴化铵继续搅拌至完全均匀即得到所述水性底涂液。

采用喷涂的方式将该对比例中制得的底涂液均匀施加到聚丙烯基材上后，于50℃红外下干燥1分钟，随后采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚丙烯基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

对比例3

一种底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米二氧化钛：50％、聚乙烯吡咯烷酮：20％、三甲基十六烷基氢氧化铵：15％、多胺类缩聚体固色剂：6％、陶氏X-405：0.1％、Surfynol DF-110L：0.1％、Proxel GXL：0.3％、去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程与对比例2相类似，在此不再赘述。

采用擦涂的方式将该对比例中制得的底涂液均匀施加到聚氨酯基材上后，于微波下干燥3分钟，随后采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚氨酯基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

对比例4

一种底涂液，按重量百分比计，其由以下组分制成：纳米二氧化硅乳液：45％、纳米碳酸钙：25％、聚乙烯醇：5％、阳离子丙烯酸树脂乳液：37％、三甲基十六烷基氢氧化铵：2％、WA-6903：0.05％、ZH-7001：0.05％、MIT：0.5％、去离子水：其余量。所述底涂液的制备过程与对比例2相类似，在此不再赘述。

采用淋涂的方式将该对比例中制得的底涂液均匀施加到聚酰胺基材上后，于80℃下干燥2分钟，随后采用本领域常用的任何水性颜料墨水在该具有底涂液层的聚酰胺基材上进行喷墨打印并烘干后得到成品。

对上述实施例1-实施例4以及对比例1-对比例4中制得底涂液分别进行干燥时间、吸墨性、图案色彩及清晰度、以及粘结性方面的测试，其结果如下表1所示：

表1底涂液性能测试对比结果

通过表1的对比测试结果可看出，本发明的底涂液能快速吸收墨水中的水分，对基材有较强的粘结性能及吸墨性能，图案鲜艳色彩度好，体系稳定性高。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。任何对此产品进行的修饰与改良，在专利范围或范畴内同类或相近物质的替代与使用，均属于本发明专利保护范围。