阅读说明：本技术 一种水性纳米高遮盖3d打印墨水及其制备方法 (A kind of water nano height covers 3D printing ink and preparation method thereof ) 是由 唐达胜 徐建成 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了水性纳米高遮盖3D打印墨水,其包括质量比为15～20：35～50：6～10：19～21：1～3:0.1～0.15的硅藻泥、水性聚氨酯树脂、水性纳米级色浆、离子水、丙二醇与硅烷偶联剂；其中,所述水性聚氨酯树脂的固含量为50～60％,所述水性纳米级色浆的细度为85～100nm。本发明解决了现有数码印花墨水都存在着遮盖率低,印花立体感差的技术问题。(The invention discloses water nano height to cover 3D printing ink comprising mass ratio is 15~20:35~50:6~10:19~21:1~3:0.1~0.15 diatom ooze, waterborne polyurethane resin, water nano grade mill base, ionized water, propylene glycol and silane coupling agent；Wherein, the solid content of the waterborne polyurethane resin is 50~60%, and the fineness of the water nano grade mill base is 85~100nm.The present invention solves existing digit printing ink all there is hiding rares low, the technical problem of stamp three-dimensional sense difference.)

一种水性纳米高遮盖3D打印墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及水性纳米高遮盖3D打印墨水，还涉及一种水性纳米高遮盖3D打印墨水的制备方法。

背景技术

环保型数码印花工艺具有节能减排，色彩艳丽，高精度及手感好等优点，其先进的生产原理及技术措施给纺织印刷业带来了全新的概念和前所未有的机遇。我国数码印花起步较晚，先进的数码印花机均从国外进口，而相应的数码印花墨水耗材，由于品质要求很高，也一直依赖国外进口。

数码印花的墨水，在前处理上浆，后处理水洗过程中会产生一定量的废水，而且目前所有的数码印花墨水都存在着遮盖率低，印花立体感差，通用性不强，涂膜弹性差，色牢度不高(3-4级)，批次性颜色差异较大等缺点。通常，在印刷中用作打底墨的油墨需要很强的遮盖力，用来遮住底层油墨的颜色，并且对表层油墨的再现性要好，如果油墨遮盖力不够会造成印刷一大关键问题，因此，对油墨遮盖力的研究具有很重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性纳米高遮盖3D打印墨水，以解决现有数码印花墨水都存在着遮盖率低，印花立体感差的技术问题。

本发明提供了一种水性纳米高遮盖3D打印墨水，其包括质量比为15～20：35～50：6～10：19～21：1～3:0.1～0.15的硅藻泥、水性聚氨酯树脂、水性纳米级色浆、离子水、丙二醇与硅烷偶联剂；其中，所述水性聚氨酯树脂的固含量为50～60％，所述水性纳米级色浆的细度为85～100nm。

本发明的效果：采用硅藻泥作为填料，既大大增强涂层的油墨吸收性又大大增强涂层的光泽度；用水性聚氨酯树脂为粘接剂既有利于提高涂层的粘接强度又提高了涂层的抗耐磨性能；硅烷偶联剂可以把硅藻泥和水性纳米级色浆、水性聚氨酯树脂为粘接剂分子链之间连接起来，起到桥梁的作用，本发明的水性纳米高遮盖3D打印墨水具有高遮盖率、高弹性、立体感强、可适应印刷材质的多样化等特性，印刷过程中无前处理上浆和后处理水洗程序，生产成本较低，适于大规模工业化生产；因此，其具有潜在的市场价值和广阔的应用前景。

优选的，所述硅藻泥、所述水性聚氨酯树脂、所述水性纳米级色浆、所述离子水、所述丙二醇与所述硅烷偶联剂的质量比为15：40：7：20：1.5:0.15。

本发明还提供了一种水性纳米高遮盖3D打印墨水的制备方法，包括以下步骤：

S1：将分子主链上含有至少两个磺酸钠基团的聚酯多元醇、混合多元醇进行混合脱水，然后与芳香族二异氰酸酯以1:2的质量比进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；

S2：将所述聚氨酯预聚物与小分子二元醇以1:2的质量比进行封端反应，制得封端的聚氨酯；

S3：加入丙酮稀释并乳化所述封端的聚氨酯，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；

S4：脱除所述聚氨酯分散液中的丙酮，制得所述水性聚氨酯树脂；

S5：制备所述水性纳米级色浆，所述步骤包括：向分散釜中加入去离子水、丙二醇、分散剂、有机颜料，搅拌0.5-0.6小时，充分混合至颜料的细度至10微米，接着用砂磨机研磨3～4遍，研磨色浆的细度至85～100nm，即得所述水性纳米级色浆；搅拌所采用的装置为专用搅拌装置，该搅拌装置包括机架，还包括机架上自上而下依次设置的电机、由电机带动的转轴、搅拌架、与转轴下端转动连接的支撑架以及搅拌槽，其中电机与转轴之间通过齿轮传动，转轴上部与机架之间转动连接，转轴中部、下部为中空的，搅拌架包括依次设置的第一搅拌杆、球形连接件以及第二搅拌杆，球形连接件与转轴中部为球铰接，球形连接件将转轴空腔分割为第一空腔、第二空腔，两个空腔中均滑动设置有活塞板，两个空腔均设置有进液单向阀、出液单向阀，两个活塞板分别与第一空腔、第二空腔之间设有弹簧，球形连接件上端、下端分别设置有可推动活塞板的顶杆，活塞板朝向顶杆的一端设置为球弧状，第一搅拌杆、第二搅拌杆非对称设置且均自上而下排布有若干搅拌叶片，其中第一搅拌杆的底部还设有第一永磁体，搅拌槽底部对应设有与第一永磁体相斥的第二永磁体，搅拌槽底部边缘处设有防沉积气囊，防沉积气囊上设有与第一永磁体相吸的第三永磁体；

S6：将硅藻泥、所述水性聚氨酯树脂、所述水性纳米级色浆、所述离子水与所述丙二醇按质量比充分混合，并加入聚氨酯增稠剂进行粘度控制，最终制得所述水性纳米高遮盖3D打印墨水。

优选的，S1中的混合脱水在140℃下实施，S1中的预聚反应的温度、S2中的封端反应的温度，以及S3中的扩链反应的温度均为80℃。

优选的，所述胺类扩链剂为二乙基甲苯二胺。

优选的，S6中还加入乳化剂，与所述水性聚氨酯树脂、所述水性纳米级色浆、所述离子水以及所述丙二醇一起充分混合。

优选的，所述离子水、所述丙二醇、所述分散剂与所述有机颜料的质量比为50：5：10：35。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水性纳米高遮盖3D打印墨水制备方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例提供的水性纳米高遮盖3D打印墨水制备方法中搅拌所用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：转轴1、进液单向阀2、弹簧3、活塞板4、球形连接件5、第二搅拌杆6、第一搅拌杆7、搅拌叶片8、第一永磁体9、出液单向阀10、推力轴承11、防沉积气囊12、第二永磁体13、电机14。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

一种水性纳米高遮盖3D打印墨水，其包括质量比为15～20：35～50：6～10：19～21：1～3:0.1～0.15的硅藻泥、水性聚氨酯树脂、水性纳米级色浆、离子水、丙二醇与硅烷偶联剂；其中，所述水性聚氨酯树脂的固含量为50～60％，所述水性纳米级色浆的细度为85～100nm。具体的，所述硅藻泥、所述水性聚氨酯树脂、所述水性纳米级色浆、所述离子水、所述丙二醇与所述硅烷偶联剂的质量比为15：40：7：20：1.5:0.15。

如图1所示，本发明还提供了一种水性纳米高遮盖3D打印墨水的制备方法，包括以下步骤：

S1：将分子主链上含有至少两个磺酸钠基团的聚酯多元醇、混合多元醇进行混合脱水，然后与芳香族二异氰酸酯以1:2的质量比进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；

S2：将所述聚氨酯预聚物与小分子二元醇以1:2的质量比进行封端反应，制得封端的聚氨酯；

S3：加入丙酮稀释并乳化所述封端的聚氨酯，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；

S4：脱除所述聚氨酯分散液中的丙酮，制得所述水性聚氨酯树脂；

S5：制备所述水性纳米级色浆，所述步骤包括：向分散釜中加入去离子水、丙二醇、分散剂、有机颜料，搅拌0.5-0.6小时，充分混合至颜料的细度至10微米，接着用砂磨机研磨3～4遍，研磨色浆的细度至85～100nm，即得所述水性纳米级色浆；

S6：将硅藻泥、所述水性聚氨酯树脂、所述水性纳米级色浆、所述离子水与所述丙二醇按质量比充分混合，并加入聚氨酯增稠剂进行粘度控制，最终制得所述水性纳米高遮盖3D打印墨水。

如图2所示，S5中搅拌所采用的装置为专用搅拌装置，该搅拌装置包括机架，还包括机架上自上而下依次设置的电机14、由电机14带动的转轴1、搅拌架、与转轴1下端转动连接的支撑架以及搅拌槽，其中电机14与转轴1之间通过齿轮传动，转轴1上部与机架之间转动连接，转轴1中部、下部为中空的，搅拌架包括依次设置的第一搅拌杆7、球形连接件5以及第二搅拌杆6，球形连接件5与转轴1中部为球铰接，球形连接件5将转轴1空腔分割为第一空腔、第二空腔，两个空腔中均滑动设置有活塞板4，两个空腔均设置有进液单向阀2、出液单向阀10，两个活塞板4分别与第一空腔、第二空腔之间设有弹簧3，球形连接件5上端、下端分别设置有可推动活塞板4的顶杆，活塞板4朝向顶杆的一端设置为球弧状，第一搅拌杆7、第二搅拌杆6非对称设置且均自上而下排布有若干搅拌叶片8，其中第一搅拌杆7的底部还设有第一永磁体9，搅拌槽底部对应设有与第一永磁体9相斥的第二永磁体13，搅拌槽底部边缘处设有防沉积气囊12，防沉积气囊12上设有与第一永磁体9相吸的第三永磁体。

工作时，电机14通过齿轮传动带动转轴1转动，转轴1转动带动搅拌架转动，此时利用搅拌架第一搅拌杆7、第二搅拌杆6以及搅拌叶片8的转动即可搅拌搅拌槽中混合的物料，此为第一维度的搅拌，而且由于第一搅拌杆7、第二搅拌杆6非对称设置，这就使得搅拌架在转动时会发生竖直方向小角度的翻转，当第一搅拌杆7上的第一永磁体9不断靠近第二永磁体13时，会加剧竖直方向的翻转，这会导致第一搅拌杆7、第二搅拌杆6在转动过程中路径不断发生变化，此为第二维度的搅拌，当搅拌架在竖直方向的翻转时还会带动球形连接件5、顶杆克服弹簧3阻力顶压活塞板4，从而使第一空腔、第二空腔内的压强变大，第一空腔、第二空腔内的物料自出液单向阀10排出，当第一永磁体9远离第二永磁体13时，弹簧3的回复力逐渐占据主导地位，使得第一搅拌杆7、第二搅拌杆6以及球形连接件5复位，此时第一空腔、第二空腔内的压强变小，搅拌槽中的物料自进液单向阀2进入第一空腔、第二空腔内，由于第一空腔的出液单向阀10、进液单向阀2均设置搅拌槽上部、第二空腔的出液单向阀10设置在搅拌槽中部、进液单向阀2设置在搅拌槽底部，这就实现了物料自搅拌槽底部向中部、上部的搬运、转移、混合；此为第三维度的搅拌；与此同时防沉积气囊12的设置，使得当第一永磁体9靠近第三永磁体时，会带动防沉积气囊12向第一搅拌杆7方向变形，从而将沉积在搅拌槽底部边缘的物料搅动起来，此为第四维度的搅拌；综上几重维度的搅拌混合作用，使得搅拌效率大大提升，搅拌效果大幅度提高，物料搅拌细度也大大减小。

该搅拌装置效果奇佳，大大缩短了搅拌时间，同时又能大幅度提升搅拌效果，使得搅拌后的物料混合更加均匀、细度更小。

在至少一个实施例中，S1中的混合脱水在140℃下实施，S1中的预聚反应的温度、S2中的封端反应的温度，以及S3中的扩链反应的温度均为80℃。

在至少一个实施例中，所述胺类扩链剂为二乙基甲苯二胺。

在至少一个实施例中，S6中还加入乳化剂，与所述水性聚氨酯树脂、所述水性纳米级色浆、所述离子水以及所述丙二醇一起充分混合。

在至少一个实施例中，所述离子水、所述丙二醇、所述分散剂与所述有机颜料的质量比为50：5：10：35。

本发明的效果：采用硅藻泥作为填料，既大大增强涂层的油墨吸收性又大大增强涂层的光泽度；用水性聚氨酯树脂为粘接剂既有利于提高涂层的粘接强度又提高了涂层的抗耐磨性能；硅烷偶联剂可以把硅藻泥和水性纳米级色浆、水性聚氨酯树脂为粘接剂分子链之间连接起来，起到桥梁的作用，本发明的水性纳米高遮盖3D打印墨水具有高遮盖率、高弹性、立体感强、可适应印刷材质的多样化等特性，印刷过程中无前处理上浆和后处理水洗程序，生产成本较低，适于大规模工业化生产；因此，其具有潜在的市场价值和广阔的应用前景。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。