專利名稱：用于噴墨打印機(jī)的水基墨水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于噴墨打印機(jī)的水基墨水(water based inks)。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)的普及，噴墨打印機(jī)得到了廣泛的使用。作為用于這些噴墨打印機(jī)的墨水，水基墨水由于其安全性等原因而占據(jù)了主流位置。在這些水基墨水中，利用水溶性染料的水基墨水由于其優(yōu)異的顯色能力而得到最普遍的使用。不過，利用水溶性染料的水基墨水存在以下問題由于染料可溶于水使所形成的圖像防水性差，并且由于染料處于分子形態(tài)而使圖像由于光或諸如臭氧之類的氣體而快速降解。
為了克服這些問題，正在研究利用呈現(xiàn)結(jié)合在一起的多分子形態(tài)而非分子形態(tài)的不溶性著色劑(如顏料)的墨水。用這些分散墨水形成的圖像在所謂的圖像堅(jiān)牢度，如防水性、耐光性和耐氣性方面要優(yōu)于利用水溶性著色劑的墨水所形成的圖像。不過，分散墨水的缺點(diǎn)在于儲(chǔ)存穩(wěn)定性，并且由于著色劑通過絮凝形成較大粒子，易于產(chǎn)生諸如著色劑沉淀、墨水孔阻塞以及顏色的鮮艷性降低的問題。
為了將不可溶著色劑的精細(xì)粒子穩(wěn)定地分散到水介質(zhì)中，提出了利用包含有易于粘附到這些不溶性著色劑的鏈段和與水介質(zhì)高度相容的鏈段的嵌段共聚物的墨水(參見JP-A-5-179183)，和利用接枝共聚物的墨水(參見JP-A-9-188732)。還提出了一種方法，包括將水不溶性、油溶性染料溶解到有機(jī)溶劑中，將所產(chǎn)生的溶液與嵌段共聚物混合，接下來向所獲得的混合物中加入水，產(chǎn)生含水介質(zhì)，從而使油溶性染料作為精細(xì)粒子沉積下來(JP-A-2002-97395)。
在許多情況下，這些嵌段共聚物包含諸如羧基之類的酸基，以增強(qiáng)其親水基團(tuán)的親水性。在水介質(zhì)中，這些酸基離解成離子基，從而呈現(xiàn)出親水性。不過，為了這一目的，必須要適當(dāng)?shù)丶尤雺A基，將酸基中和。如果這種中和不夠充分，則酸基不能充分地離解，從而不能表現(xiàn)出親水性。其中包含有著色劑的嵌段共聚物不能穩(wěn)定地分散到水介質(zhì)中。如果相反，堿超過中性點(diǎn)，則過量的離子融解到墨水中。這些過量離子削弱其中包含有著色劑的嵌段聚合物粒子的靜電排斥力，從而使分散粒子絮凝。
從而，在如上所述的分散墨水中，極為重要的是控制嵌段共聚物中酸基的中和度。不過，在當(dāng)前的情況下，實(shí)際的中和度不可確定，并且當(dāng)前局限于加入所計(jì)算出的數(shù)量與酸基相當(dāng)?shù)膲A這樣一種方法。不過，酸基在聚合物中的性質(zhì)比較復(fù)雜，并且并非必然發(fā)生程度與所加入的堿量相當(dāng)?shù)闹泻?。從而，難以將中和控制成任何所需程度。結(jié)果，潛在的問題是聚合物的中和度可能處于最佳范圍之外。當(dāng)分散物長期保存或者保存在諸如50℃或60℃的高溫下時(shí)，分散粒子的分散趨于變得不穩(wěn)定。即便其用在普通噴墨打印機(jī)中時(shí)，由于分散粒子的粒子尺寸增大，也會(huì)產(chǎn)生諸如色調(diào)變差或噴嘴阻塞的問題。
鑒于上述情形，本發(fā)明的目的在于提供一種用于噴墨打印機(jī)的水基墨水，其是著色劑粒子分散型，存儲(chǔ)穩(wěn)定性優(yōu)異，并提供諸如防水性、耐光性和耐氣性之類的高圖像堅(jiān)牢性打印。

發(fā)明內(nèi)容
通過下面所述的本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)上述目的。具體而言，本發(fā)明提供一種用于噴墨打印機(jī)的水基墨水，所述水基墨水包括至少一種水不溶性著色劑，包含至少一種親水鏈段和至少一種疏水鏈段的聚乙烯醚結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物，其中每個(gè)親水鏈段包含酸基，該水基墨水還包括水和堿，其特征在于，堿的含量如下當(dāng)假設(shè)由于向嵌段共聚物中加入過量堿形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度(下面稱之為“紅外吸收強(qiáng)度”)為100％時(shí)，則嵌段共聚物中所包含的酸基的離解形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度至少為80％，限制條件是所述含量不超過由嵌段共聚物形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)堿的最小量的兩倍。
在本發(fā)明中，優(yōu)選嵌段共聚物中包含的酸基為羧基，并且著色劑是顏料或者水不溶性染料。
在本發(fā)明中，嵌段共聚物中包含的酸基的離解所形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度，反映出所存在的離子基團(tuán)的量，并且作為指示中和程度的有效指標(biāo)。更具體而言，當(dāng)加入過量堿時(shí)，嵌段共聚物中的酸基被完全中和，并且基本上被100％地離解。在這種堿含量的情況下，當(dāng)假設(shè)嵌段共聚物中酸基完全中和時(shí)所形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)，離子基團(tuán)所產(chǎn)生的紅外吸收強(qiáng)度小于80％，另一方面，還存在沒有被離解的酸基。因而，嵌段共聚物具有較低的親水性，從而著色劑的精細(xì)粒子在水介質(zhì)中的分散是不穩(wěn)定的。
另一方面，如果堿含量大于實(shí)現(xiàn)完全中和(100％中和)所需的最小堿量的兩倍，則存在的堿超過與酸基相當(dāng)?shù)牧?。在此情形中，溶液中離子強(qiáng)度增大，使嵌段共聚物與其中所包含的著色劑形成的粒子之間的靜排斥力變得更弱，便于分散粒子相互絮凝。
當(dāng)堿的含量使被中和成具有離子性質(zhì)的基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度至少為完全中和(100％中和)時(shí)紅外吸收強(qiáng)度的80％，并且堿的含量不超過完全中和所需的堿的最小量的兩倍時(shí)，酸基在嵌段共聚物中充分離解，并且由堿形成的額外離子并不太多，從而能得到分散穩(wěn)定性優(yōu)異的水基墨水。


圖1表示當(dāng)墨水保存在高溫下時(shí)粒子尺寸的百分率增大。
具體實(shí)施例方式
下面將基于優(yōu)選實(shí)施方案更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
本發(fā)明中使用的嵌段共聚物具有以下性質(zhì)其作為分散劑將著色劑的精細(xì)粒子穩(wěn)定地分散到墨水中，并且隨后將墨水應(yīng)用在諸如紙張之類的記錄介質(zhì)上，用于將著色劑固定到記錄介質(zhì)上。本發(fā)明中使用的嵌段共聚物包括至少一種親水嵌段(A，A’)和至少一種疏水嵌段(B，B’)，并且每個(gè)親水嵌段都包含酸基。
對于嵌段共聚物中各個(gè)嵌段的排列沒有特殊的限制。不過，從提供分散性增強(qiáng)的著色劑的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選聚合物鏈的端部處包含親水嵌段。嵌段排列的例子包括AB，ABA’(其中A和A’可以相同或者不同)，AA’B和BB’A(其中B和B’可以相同或不同)。注意，A，A’，B，B’為均聚物或共聚物嵌段。
本發(fā)明中優(yōu)選使用的嵌段共聚物是這樣的嵌段共聚物，其中每個(gè)嵌段共聚物包含由乙烯醚單體的均聚物或共聚物形成的親水嵌段，和由乙烯醚單體的均聚物或共聚物形成的疏水嵌段，并且組成親水嵌段的至少一種單體包含一個(gè)或多個(gè)酸基。
這些聚合物的基本骨架最好包含例如，用隨后所描述的式(1)表示的重復(fù)單元結(jié)構(gòu)。不過，至少一部分下面所述的重復(fù)單元必須包含酸基，如羧基或能通過水解等形成諸如羧基之類的酸基的基團(tuán)。
-(CH2-CH(OR1))- (1)在上面所述的式(1)中，R1代表脂肪族烴基團(tuán)，如烷基、鏈烯基、環(huán)烷基或環(huán)烯基；或者其中的一個(gè)或多個(gè)碳原子可由氮原子取代的芳烴基，如苯基、吡啶基、苯甲基、甲苯甲酰、二甲苯基、烷代苯基、苯基烷基、聯(lián)苯或苯基吡啶基。芳環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)氫原子可被烴基取代。R1的碳原子數(shù)最好為1到18。
R1也可以為由-(CH(R2)-CH(R3)-O)p-R4或-(CH2)m-(O)n-R4表示的基團(tuán)。在此情形中，R2和R3可分別代表氫原子或甲基基團(tuán)，R4代表脂(肪)族烴基團(tuán)，如烷基、鏈烯基、環(huán)烷基或環(huán)烯基；其中的一個(gè)或多個(gè)碳原子可被氮原子取代的芳(族)烴基團(tuán)，如苯基、吡啶基、苯甲基、甲苯甲酰、二甲苯基、烷代苯基、苯基烷基、聯(lián)苯或苯基吡啶基，芳環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)氫原子可任意被烴基取代；-CHO、-CH2CHO-、-CO-CH＝CH2、-CO-C(CH3)＝CH2、-CH2-CH＝CH2、-CH2-C(CH3)＝CH2或-CH2COOR5。在這些基團(tuán)的每一個(gè)中，一個(gè)或多個(gè)氫原子可被諸如氟、氯、溴原子之類的鹵素原子取代到化學(xué)上可行的程度。R4的碳原子數(shù)最好為1到18。R5代表氫原子或烷基。最好p為1到18，m為1到36，n為0或1。
在R1和R4中，烷基和鏈烯基的例子包括甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、仲丁基、t-丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和油基，環(huán)烷基和環(huán)烯基的例子包括環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)辛基。
下面將例舉包括上述式(1)表示的重復(fù)單元的單體(I-a到I-o)和聚合物(II-a到II-c)的結(jié)構(gòu)，不過本發(fā)明中可使用的聚乙烯醚結(jié)構(gòu)不限于這些。

聚乙烯醚中各重復(fù)單元的優(yōu)選數(shù)量(即，在上面例舉的聚合物(II-a)到(II-c)中的m、n和1)分別為1到10000。更具體而言，其總數(shù)(即，在上面例舉的聚合物(II-a)到(II-c)中的m+n+1)為10到20000。數(shù)均分子量優(yōu)選為500到20000000，更優(yōu)選1000到5000000，最優(yōu)選2000到2000000。另外，還可以按照接枝到其他聚合物上的形式或者與其他重復(fù)單元結(jié)構(gòu)共聚合的形式使用這些聚乙烯醚。此外，每個(gè)嵌段也可以為乙烯醚單體與另一單體的共聚物的形式。
對于具有乙烯醚聚合物嵌段的共聚物的合成工藝沒有特別的限制。不過，可適當(dāng)?shù)厥褂肁oshima等人提出的陽離子活性聚合(JP-A-11-322942和JP-A-11-322866)等方法或者其他合適的方法。使用陽離子活性聚合能合成多種聚合物，如均聚物、由兩種或多種單體構(gòu)成的共聚物、嵌段聚合物、接枝聚合物和梯度聚合物(graduationpolymer)，對其長度(分子量)進(jìn)行精確地控制。另外，在這些聚乙烯醚的側(cè)鏈上還可以引入多種官能團(tuán)。
在本發(fā)明中，分別按照用堿中和其中所包含的酸基的方式來使用這些嵌段共聚物。調(diào)節(jié)所加入的堿的量使得最終產(chǎn)生的水基墨水中堿的含量是這樣的，當(dāng)假設(shè)用過量的堿將嵌段共聚物完全中和時(shí)所形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)，酸基在嵌段共聚物中離解所形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度至少為80％，并且該含量不超過使離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)所需加入的堿的最小量的兩倍?？墒褂玫膲A的例子包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰和氫氧化四烷基季銨，優(yōu)選氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰。
在本發(fā)明中，嵌段共聚物優(yōu)選占墨水總重量的0.001到40wt.％，更優(yōu)選占0.01到20wt.％。嵌段共聚物的比例小于0.001wt.％時(shí)產(chǎn)生耐磨性等降低的圖像，而嵌段共聚物的比例高于40wt.％時(shí)導(dǎo)致墨水具有過高的粘度，使噴射穩(wěn)定性降低，如噴嘴處阻塞。
本發(fā)明中使用的水不溶性著色劑的例子包括傳統(tǒng)上已知的水不溶性著色劑，例如顏料、油溶性染料、分散染料和甕染料；以及水溶性染料，如直接染料、酸性染料、堿性染料和活性染料，使其通過某些處理而不溶于水。
(黑色顏料)“Raven760Ultra”、“Raven1060Ultra”、“Raven1080Ultra”、“Raven1100Ultra”、“Raven1170”、“Raven1200”、“Raven1250”、“Raven1255”、“Raven1500”、“Raven2000”、“Raven2500Ultra”、“Raven 3500”、“Raven5250”、“Raven5750”、“Raven7000”、“Raven5000UltraII”、“Raven1190UltraII”(商標(biāo)名，ColumbianCarbon公司的產(chǎn)品)；“Black PearlsL”、“MOGUL-L”、“Rega1400R”、“Rega1660R”、“Rega1330R”、“Monarch800”、“Monarch880”、“Monarch900”、“Monarch1000”“Monarch1300”、“Monarch1400”(商標(biāo)名，Cabot公司的產(chǎn)品)；“Color Black FW1”、“Color Black FW2”、“Color BlackFW200”、“Color Black 18”、“Color Black S160”、“ColorBlack S170”、“Special Black 4”、“Special Black 4A”、“SpecialBlack 6”、“Special Black 550”、“Printex 35”、“Printex45”、“Printex 55”、“Printex 85”、“Printex 95”、“PrintexU”、“Printex 1400U”、“Printex V”、“Printex 140V”(商標(biāo)名，Degussa AG的產(chǎn)品)；“No.25”、“No.33”、“No.40”、“No.45”、“No.47”、“No.52”、“No.900”、“No.970”、“No.2200B”、“No.2300”、“No.2400B”、“MCF-88”、“MA600”、“MA77”、“MA8”、“MA100”、“MA220”、“MA230”(商標(biāo)名，Mitsubishi化學(xué)公司的產(chǎn)品)。
(藍(lán)色顏料)C.I.Pigment Blue(下面稱之為“PB”)1、C.I.PB-2、C.I.PB-3、C.I.PB-15、C.I.PB-152、C.I.PB-153、C.I.PB-154、C.I.PB-16、C.I.PB-22、C.I.PB-60等。
(紅色顏料)C.I.Pigment Red(下面稱之為“PR”)-5、C.I.PR-7、C.I.PR-12、C.I.PR-48、C.I.PR-481、C.I.PR-57、C.I.PR-112、C.I.PR-122、C.I.PR-123、C.I.PR-146、C.I.PR-168、C.I.PR-184、C.I.PR-202、C.I.PR-207等；(黃色顏料)C.I.Pigment Yellow(下面稱之為“PY”)-12、C.I.PY-13、C.I.PY-14、C.I.PY-16、C.I.PY-17、C.I.PY-74、C.I.PY-83、C.I.PY-93、C.I.PY-95、C.I.PY-97、C.I.PY-98、C.I.PY-11C.I.PY-128、C.I.PY-129、C.I.PY-151、C.I.PY-154等；(油溶性黃色顏料)C.I.Solvent Yellow(下面稱之為“SY”)-1、C.I.SY-2、C.I.SY-3、C.I.SY-13、C.I.SY-19、C.I.SY-21、C.I.SY-22、C.I.SY-29、C.I.SY-36、C.I.SY-37、C.I.SY-38、C.I.SY-39、C.I.SY-40、C.I.SY-43、C.I.SY-44、C.I.SY-45、C.I.SY-47、C.I.SY-62、C.I.SY-63、C.I.SY-71、C.I.SY-76、C.I.SY-81、C.I.SY-85、C.I.SY-86等；(油溶性紅色染料)C.I.Solvent Red(下面稱之為“SR”)-35、C.I.SR-36、C.I.SR-37、C.I.SR-38、C.I.SR-39、C.I.SR-40、C.I.SR-58、C.I.SR-60、C.I.SR-65、C.I.SR-69、C.I.SR-81、C.I.SR-86、C.I.SR-89、C.I.SR-92、C.I.SR-97、C.I.SR-99、C.I.SR-100、C.I.SR-109、C.I.SR-118、C.I.SR-119、C.I.SR-122等；(油溶性藍(lán)色染料)C.I.Solvent Blue(下面稱之為“SB”)-14、C.I.SB-24、C.I.SB-26、C.I.SB-34、C.I.SB-37、C.I.SB-39、C.I.SB-42、C.I.SB-43、C.I.SB-44、C.I.SB-45、C.I.SB-48、C.I.SB-52、C.I.SB-53、C.I.SB-55、C.I.SB-59、C.I.SB-67等；(油溶性黑色染料)C.I.Solvent Black(下面稱之為“SBk”)-5、C.I.SBk-8、C.I.SBk-14、C.I.SBk-17、C.I.SBk-19、C.I.SBk-20、C.I.SBk-22、C.I.SBk-24、C.I.SBk-26、C.I.SBk-28、C.I.SBk-43等；(分散染料)C.I.Disper se Yellow-88、C.I.Disperse Red-349、C.I.Disperse Blue-160、C.I.Disperse Black-1等；(甕黃染料)C.I.Vat Yellow(下面稱之為“VY”)-2、C.I.VY-4、C.I.VY-10、C.I.VY-20、C.I.VY-33等；(甕橙染料)C.I.Vat Orange(下面稱之為“VO”)-1、C.I.VO-2、C.I.VO-3、C.I.增溶VO-3、C.I.VO-5、C.I.VO-7、C.I.VO-9、C.I.VO-13、C.I.VO-15等；
(甕紅染料)C.I.Vat Red(下面稱之為“VR”)-1、C.I.VR-2、C.I.VR-10、C.I.VR-13、C.I.VR-15、C.I.VR-16、C.I.VR-61等；(甕紫羅蘭染料)C.I.Vat Violet(下面稱之為“VV”)-1、C.I.VV-2、C.I.VV-9、C.I.VV-13、C.I.VV-21等；(翁藍(lán)染料)C.I.Vat Blue(下面稱之為“VB”)-1、C.I.增溶VB-1、C.I.VB-3、C.I.VB-4、C.I.VB-5、C.I.增溶VB-5、C.I.VB-6、C.I.VB-8、C.I.VB-12、C.I.VB-14、C.I.VB-18、C.I.VB-19、C.I.VB-20、C.I.VB-29、C.I.VB-35、C.I.VB-41等；(翁綠染料)C.I.Vat Green(下面稱之為“VG”)-1、C.I.VG-2、C.I.VG-3、C.I.VG-4、C.I.VG-8、C.I.VG-9等；(翁棕染料)C.I.Vat Brown(下面稱之為“VBr”)-1、C.I.VBr-3、C.I.VBr-25、C.I.VBr-44、C.I.VBr-46等；(翁黑染料)C.I.Vat Black(下面稱之為“VBk”)-1、C.I.VBk-8、C.I.VBk-9、C.I.VBk-13、C.I.VBk-14、C.I.VBk-20、C.I.VBk-25、C.I.VBk-27、C.I.VBk-29、C.I.VBk-36、C.I.VBk-56、C.I.VBk-57、C.I.VBk-59、C.I.VBk-60等；(直接黑染料)C.I.Direct Black(下面稱之為“DBk”)-17、C.I.DBk-19、C.I.DBk-22、C.I.DBk-32、C.I.DBk-38、C.I.DBk-51、C.I.DBk-62、C.I.DBk-71、C.I.DBk-108、C.I.DBk-146、C.I.DBk-154等；(直接黃染料)C.I.Direct Yellow(下面稱之為“DY”)-12、C.I.DY-24、C.I.DY-26、C.I.DY-44、C.I.DY-86、C.I.DY-87、C.I.DY-98、C.I.DY-100、C.I.DY-130、C.I.DY-142等；(直接紅染料)C.I.Direct Red(下面稱之為“DR”)-1、C.I.DR-4、C.I.DR-13、C.I.DR-17、C.I.DR-23、C.I.DR-28、C.I.DR-31、C.I.DR-62、C.I.DR-79、C.I.DR-81、C.I.DR-83、C.I.DR-89、C.I.DR-227、C.I.DR-240、C.I.DR-242、C.I.DR-243等；(直接藍(lán)染料)C.I.Direct Blue(下面稱之為“DB”)-6、C.I.DB-22、C.I.DB-25、C.I.DB-71、C.I.DB-78、C.I.DB-86、C.I.DB-90、C.I.DB-106、C.I.DB-199等；(直接橙染料)C.I.Direct Orange(下面稱之為“DO”)-34、C.I.DO-39、C.I.DO-44、C.I.DO-46、C.I.DO-60等；(具有上述顏色之外顏色的直接染料)C.I.Direct Violet-47、C.I.Direct Violet-48等；C.I.Direct Brown-109、C.I.Direct Green-59等；(酸性黑染料)C.I.Acid Black(下面稱之為“ABk”)-2、C.I.ABk-7、C.I.ABk-24、C.I.ABk-26、C.I.ABk-31、C.I.ABk-52、C.I.ABk-63、C.I.ABk-112、C.I.ABk-118、C.I.ABk-168、C.I.ABk-172、C.I.ABk-208等；(酸性黃染料)C.I.Acid Yellow(下面稱之為“AY”)-11、C.I.AY-17、C.I.AY-23、C.I.AY-25、C.I.AY-29、C.I.AY-42、C.I.AY-49、C.I.AY-61、C.I.AY-71等；(酸性紅染料)C.I.Acid Red(下面稱之為“AR”)-1、C.I.AR-6、C.I.AR-8、C.I.AR-32、C.I.AR-37、C.I.AR-51、C.I.AR-52、C.I.AR-80、C.I.AR-85、C.I.AR-87、C.I.AR-92、C.I.AR-94、C.I.AR-115、C.I.AR-180、C.I.AR-254、C.I.AR-256、C.I.AR-289、C.I.AR-315、C.I.AR-317等；(酸性藍(lán)染料)C.I.Acid Blue(下面稱之為“AB”)-9、C.I.AB-22、C.I.AB-40、C.I.AB-59、C.I.AB-93、C.I.AB-102、C.I.AB-104、C.I.AB-113、C.I.AB-117、C.I.AB-120、C.I.AB-167、C.I.AB-229、C.I.AB-234、C.I.AB-254等；(具有除上述顏色之外顏色的酸性染料)C.I.Acid Orange-7、C.I.Acid Orange-19、C.I.AcidViolet-49等；(堿性黑或紅染料)C.I.Acid Black-2等；C.I.Basic Red(下面稱之為“BR”)-1、C.I.BR-2、C.I.BR-9、C.I.BR-12、C.I.BR-13、C.I.BR-14、C.I.BR-27等；(堿性藍(lán)染料)C.I.Basic Blue(下面稱之為“BB”)-1、C.I.BB-3、C.I.BB-5、C.I.BB-7、C.I.BB-9、C.I.BB-24、C.I.BB-25、C.I.BB-26、C.I.BB-28、C.I.BB-29等；(具有除上述顏色之外的顏色的堿性染料)C.I.Basic Violet-7、C.I.Basic Violet-14、C.I.BasicViolet-27等；C.I.FoodBlack-1、C.I.FoodBlack-2等；(活性黑染料)C.I.Reactive Black(下面稱之為“RBk”)-1、C.I.RBk-5、C.I.RBk-8、C.I.RBk-13、C.I.RBk-14、C.I.RBk-23、C.I.RBk-31、C.I.RBk-34、C.I.RBk-39等；(活性黃染料)C.I.Reactive Yellow(下面稱之為“RY”)-2、C.I.RY-3、C.I.RY-13、C.I.RY-15、C.I.RY-17、C.I.RY-18、C.I.RY-23、C.I.RY-24、C.I.RY-37、C.I.RY-42、C.I.RY-57、C.I.RY-58、C.I.RY-64、C.I.RY-75、C.I.RY-76、C.I.RY-77、C.I.RY-79、C.I.RY-81、C.I.RY-84、C.I.RY-85、C.I.RY-87、C.I.RY-88、C.I.RY-91、C.I.RY-92、C.I.RY-93、C.I.RY-95、C.I.RY-102、C.I.RY-111、C.I.RY-115、C.I.RY-116、C.I.RY-130、C.I.RY-131、C.I.RY-132、C.I.RY-133、C.I.RY-135、C.I.RY-137、C.I.RY-139、C.I.RY-140、C.I.RY-142、C.I.RY-143、C.I.RY-144、C.I.RY-145、C.I.RY-146、C.I.RY-147、C.I.RY-148、C.I.RY-151、C.I.RY-162、C.I.RY-163等；(活性紅染料)C.I.Reactive Red(下面稱之為“RR”)-3、C.I.RR-13、C.I.RR-16、C.I.RR-21、C.I.RR-22、C.I.RR-23、C.I.RR-24、C.I.RR-29、C.I.RR-31、C.I.RR-33、C.I.RR-35、C.I.RR-45、C.I.RR-49、C.I.RR-55、C.I.RR-63、C.I.RR-85、C.I.RR-106、C.I.RR-109、C.I.RR-111、C.I.RR-112、C.I.RR-113、C.I.RR-114、C.I.RR-118、C.I.RR-126、C.I.RR-128、C.I.RR-130、C.I.RR-131、C.I.RR-141、C.I.RR-151、C.I.RR-170、C.I.RR-171、C.I.RR-174、C.I.RR-176、C.I.RR-177、C.I.RR-183、C.I.RR-184、C.I.RR-186、C.I.RR-187、C.I.RR-188、C.I.RR-190、C.I.RR-193、C.I.RR-194、C.I.RR-195、C.I.RR-196、C.I.RR-200、C.I.RR-201、C.I.RR-202、C.I.RR-204、C.I.RR-206、C.I.RR-218、C.I.RR-221等；(活性藍(lán)染料)C.I.Reactive Blue(下面稱之為“RB”)-2、C.I.RB-3、C.I.RB-5、C.I.RB-8、C.I.RB-10、C.I.RB-13、C.I.RB-14、C.I.RB-15、C.I.RB-18、C.I.RB-19、C.I.RB-21、C.I.RB-25、C.I.RB-27、C.I.RB-28、C.I.RB-38、C.I.RB-39、C.I.RB-40、C.I.RB-41、C.I.RB-49、C.I.RB-52、C.I.RB-63、C.I.RB-71、C.I.RB-72、C.I.RB-74、C.I.RB-75、C.I.RB-77、C.I.RB-78、C.I.RB-79、C.I.RB-89、C.I.RB-100、C.I.RB-101、C.I.RB-104、C.I.RB-105、C.I.RB-119、C.I.RB-122、C.I.RB-147、C.I.RB-158、C.I.RB-160、C.I.RB-162、C.I.RB-166、C.I.RB-169、C.I.RB-170、C.I.RB-171、C.I.RB-172、C.I.RB-173、C.I.RB-174、C.I.RB-176、C.I.RB-179、C.I.RB-184、C.I.RB-190、C.I.RB-191、C.I.RB-194、C.I.RB-195、C.I.RB-198、C.I.RB-204、C.I.RB-211、C.I.RB-216、C.I.RB-217等；(活性橙染料)C.I.Reactive Orange(下面稱之為“RO”)-5、C.I.RO-7、C.I.RO-11、C.I.RO-12、C.I.RO-13、C.I.RO-15、C.I.RO-16、C.I.RO-35、C.I.RO-45、C.I.RO-46、C.I.RO-56、C.I.RO-62、C.I.RO-70、C.I.RO-72、C.I.RO-74、C.I.RO-82、C.I.RO-84、C.I.RO-87、C.I.RO-91、C.I.RO-92、C.I.RO-93、C.I.RO-95、C.I.RO-97、C.I.RO-99等；(活性紫羅蘭染料)C.I.Reactive Violet(下面稱之為“RV”)-1、C.I.RV-4、C.I.RV-5、C.I.RV-6、C.I.RV-22、C.I.RV-24、C.I.RV-33、C.I.RV-36、C.I.RV-38等；(活性綠染料)C.I.Reactive Green(下面稱之為“RG”)-5、C.I.RG-8、C.I.RG-12、C.I.RG-15、C.I.RG-19、C.I.RG-23等；(活性棕染料)C.I.Reactive Brown(下面稱之為“RBr”)-2、C.I.RBr-7、C.I.RBr-8、C.I.RBr-9、C.I.RBr-11、C.I.RBr-16、C.I.RBr-17、C.I.RBr-18、C.I.RBr-21、C.I.RBr-24、C.I.RBr-26、C.I.RBr-31、C.I.RBr-32、C.I.RBr-33等。
著色劑優(yōu)選占墨水總重量的0.1到20wt.％，更優(yōu)選占1到10wt.％。著色劑的比例小于0.1wt.％時(shí)，不能形成具有任何足夠色密度的打印圖像，而著色劑的比例大于20wt.％時(shí)，會(huì)引起噴射穩(wěn)定性降低，如噴嘴處阻塞，不過色密度基本上并沒有增大。
根據(jù)本發(fā)明的水基墨水包含水作為主要的液體介質(zhì)，不過其可以另外包含一種或多種水溶性有機(jī)介質(zhì)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的墨水用在噴墨打印機(jī)中時(shí)，這些有機(jī)介質(zhì)用于防止由于墨水干燥而導(dǎo)致墨水在噴嘴部分中凝固。這些有機(jī)介質(zhì)的具體例子包括諸如異丙醇和丁醇之類的醇；諸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、二丙二醇、三聚丙醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、硫二甘醇、新戊二醇、1，4-環(huán)己二醇和聚乙二醇的二醇；烷撐二醇單烷基醚，如乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單烷基醚、二甘醇單甲基醚、二甘醇單乙基醚、二甘醇單丁基醚、三甘醇單甲基醚、三甘醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚二丙(撐)二醇單甲基醚；諸如丙三醇、1，2，4-丁三醇、1，2，5-戊硫醇、1，2，6-己硫醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷和季戊四醇的多元醇；諸如四氫呋喃和二烷的環(huán)醚；以及二甲亞砜、雙丙酮醇、甘油單烷基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、γ-丁內(nèi)酮、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、環(huán)丁砜、尿素、β-二羥乙脲、己二酮、二甲替甲酰胺、二甲替乙酰胺和苯氧基乙醇。
這些有機(jī)介質(zhì)可以是固體或液體，只要其可溶于水即可。由于即使在水蒸發(fā)的條件下也要求這些有機(jī)介質(zhì)保留在墨水中，希望其沸點(diǎn)高于水的沸點(diǎn)，即例如120℃或更高。不過，這些有機(jī)介質(zhì)不必局限于高沸點(diǎn)介質(zhì)，因?yàn)樗鼈兣c嵌段共聚物相互作用，并且比其單獨(dú)加熱時(shí)更不易于揮發(fā)。
這些有機(jī)介質(zhì)可以單獨(dú)或者結(jié)合使用。這些有機(jī)介質(zhì)可以占墨水總重量的5到50wt.％，優(yōu)選占10到30wt.％。另外，除了上述成分之外，可以向本發(fā)明的墨水中加入多種添加劑，如表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑、抗氧化劑和防霉劑。
可通過向預(yù)定的液體介質(zhì)中加入著色劑和嵌段共聚物，并在施加超聲波的條件下或者在分散劑中對其進(jìn)行諸如珠磨或球磨之類的分散處理，如此制造本發(fā)明的墨水。
本發(fā)明的墨水可適當(dāng)?shù)赜迷谕ㄟ^向墨水施加能量、使墨水飛散，從而實(shí)施記錄的噴墨記錄方法中?？墒褂脽崮芑驒C(jī)械能作為能量。不過，特別優(yōu)選的是使用熱能。
所述的使用本發(fā)明墨水的噴墨記錄打印機(jī)，包括主要使用A4尺寸紙張的普通家庭打印機(jī)、專門為打印名片和其他卡片而設(shè)計(jì)的打印機(jī)、以及商用的大型打印機(jī)。本發(fā)明的墨水特別適用于需要保證高圖像堅(jiān)牢性并且使用大量墨水的大型打印機(jī)。
可用根據(jù)本發(fā)明的墨水在上面進(jìn)行記錄的記錄介質(zhì)的例子，包括上面沒有施加特殊涂層的所謂的普通紙、至少一側(cè)上涂有墨水接收層的噴墨紙、明信片或名片紙、商標(biāo)紙、瓦楞紙板和噴墨薄膜。
實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。不過，注意本發(fā)明絕非受下面例子的限制。在例子中，除非特別指出，否則“份”和“％”的所有含義都以重量為基礎(chǔ)。
(1)ABC三嵌段共聚物(聚合物1)的合成用氮?dú)馇逑淳哂腥i的玻璃容器，然后在氮?dú)鈿夥障略?50℃加熱，以去除任何吸附水。將系統(tǒng)冷卻到室溫之后，裝入1-異丁基乙烯基醚(12mmol)、乙酸乙酯(16mmol)、1-異丁氧基乙酸乙酯(0.1mmol)和甲苯(11mL)。當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度冷卻到0℃時(shí)，加入三氯化二鋁(aluminum sesquichloride、0.2mmol)以便引發(fā)聚合，并合成三嵌段共聚物的A鏈段。
使用凝膠滲透柱色譜(GPC，“HLC-8220”，商標(biāo)名；由TOSOH公司制造)，按照分時(shí)方式監(jiān)測分子量。在A鏈段完成聚合之后，加入2-乙酰乙烯醚(12mmol)，引起B(yǎng)鏈段的合成。在按照與上述相同的方式使用GPC通過監(jiān)控聚合作用、證實(shí)B鏈段完全聚合之后，加入乙基4(2-乙烯氧乙氧基)苯(甲)酸酯(10mmol)，合成C鏈段。通過將甲醇中0.3％氨水溶液加入系統(tǒng)中，結(jié)束聚合反應(yīng)。
使用核磁共振光譜儀(NMR，“DPX 400”，商標(biāo)名；由Bruker BioSpin公司制造)和GPC鑒定所生成的三嵌段共聚物。這兩種分析方法都顯示出令人滿意地合成了目標(biāo)物質(zhì)?；跇?biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯校正所作的估計(jì)，所獲得的三嵌段共聚物的數(shù)均分子量(Mn)為30000，而表示分子分布的重均分子量(Mw)/數(shù)均分子量(Mn)的比值(Mw/Mn)為1.3。
在氫氧化鈉(5-倍當(dāng)量)與甲醇的混合溶劑中，三嵌段共聚物中C鏈段中的醚部分水解，之后蒸餾掉溶劑，得到羧酸聚合物。
(2)AB二嵌段共聚物的合成(聚合物2)用氮?dú)馇逑淳哂腥i的玻璃容器，然后在氮?dú)鈿夥障略?50℃加熱，以去除任何吸附水。將系統(tǒng)冷卻到室溫之后，裝入1-異丁基乙烯醚(12mmol)，乙酸乙酯(16mmol)、1-異丁氧基乙酸乙酯(0.1mmol)和甲苯(11mL)。當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度冷卻到0℃時(shí)，加入三氯化二鋁(0.2mmol)以便引發(fā)聚合，并合成二嵌段共聚物的A鏈段。
使用凝膠滲透柱色譜(GPC，“HLC-8220”，商標(biāo)名；由TOSOH公司制造)，按照分時(shí)方式監(jiān)測A鏈段的分子量。在A鏈段完成聚合之后，加入2-(乙酯基)乙基乙烯基醚(10mmol)，引起B(yǎng)鏈段的合成。通過將甲醇中0.3％氨水溶液加入系統(tǒng)中，結(jié)束聚合反應(yīng)。使用核磁共振光譜儀(NMR，“DPX 400”，商標(biāo)名；由Bruker BioSpin公司制造)和GPC鑒定所生成的二嵌段共聚物。這兩種分析方法都顯示出令人滿意地合成了目標(biāo)物質(zhì)?；跇?biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯校正所作的估計(jì)，所獲得的二嵌段共聚物的數(shù)均分子量(Mn)為25000，而表示分子分布的重均分子量(Mw)/數(shù)均分子量(Mn)的比值(Mw/Mn)為1.3。
在氫氧化鈉(5-倍當(dāng)量)與甲醇的混合溶劑中，二嵌段共聚物中B鏈段中的醚部分水解，之后蒸餾掉溶劑，得到羧酸聚合物。
(3)嵌段共聚物的中和度的測量這兩種嵌段共聚物分別在四氫呋喃中溶解成2％的濃度。隨后，加入氫氧化鈉水溶液，將每種溶液的一小滴放置在氟化鈣單晶片上，之后干燥，并通過紅外吸收光譜儀(“FT/IR5300”，商標(biāo)名；由JASCO公司制造)測量其紅外吸收光譜。在兩種嵌段共聚物的每一個(gè)上，經(jīng)觀察羧基離子所造成的吸收為1547cm-1。
根據(jù)以醚基團(tuán)所產(chǎn)生的1119cm-1的紅外吸收強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)確定出的兩種嵌段共聚物的相對強(qiáng)度，比較它們之間的羧基離子所造成的紅外吸收強(qiáng)度。另外，假設(shè)完全中和時(shí)羧基離子的相對紅外吸收強(qiáng)度為100％，將每種樣品中羧基離子所產(chǎn)生的相對紅外吸收強(qiáng)度與上述相對紅外吸收強(qiáng)度之比定義為該樣品的中和度。
(4)墨水的制備通過用0.1N的氫氧化鈉水溶液中和相應(yīng)的三嵌段共聚物或二嵌段共聚物(1份)，將所中和的共聚物以及相應(yīng)著色劑(1份)加入N，N-二甲基甲酰胺(19份)，向所產(chǎn)生的混合物中加入水，使所述的水與氫氧化鈉水溶液中的水結(jié)合起來為20份，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去N，N-二甲基甲酰胺，然后加入二甘醇(2份)和甘油(2份)，制備表1中所示的水基墨水。
表1

*假設(shè)實(shí)現(xiàn)100％中和度所需的最小堿量為1，表示出實(shí)際加入的堿的量。
(分級(jí))將表1中所示的水基墨水1～25放置在60℃下至少4個(gè)星期，并且通過動(dòng)態(tài)光散射方法測量其著色劑的粒子尺寸。結(jié)果，如圖1中所示可知使用乙烯基醚嵌段共聚物的墨水具有高分散穩(wěn)定性，并且特別是當(dāng)嵌段共聚物的中和度和所加入的堿的量處于本發(fā)明中指定的相應(yīng)范圍之內(nèi)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的分散。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性從上面的描述可以看出，本發(fā)明能提供用于噴墨打印機(jī)的水基墨水，其為著色劑粒子分散型，存儲(chǔ)穩(wěn)定性優(yōu)異，并且提供高圖像堅(jiān)牢度(如防水性、耐光性和耐氣體性)的打印。
權(quán)利要求
1.一種用于噴墨打印機(jī)的水基墨水，所述水基墨水包括至少一種水不溶性著色劑，包含至少一種親水鏈段和至少一種疏水鏈段的聚乙烯醚結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物，每個(gè)親水鏈段包含酸基，該水基墨水還包括水和堿，其特征在于，所述堿的含量如下當(dāng)假設(shè)向嵌段共聚物中加入過量堿時(shí)形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)，嵌段共聚物中所包含的酸基的離解形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度至少為80％，限制條件是所述含量不超過嵌段共聚物形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)堿的最小量的兩倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基墨水，其中所述嵌段共聚物中所包含的酸基為羧基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水基墨水，其中所述著色劑為顏料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水基墨水，其中所述著色劑為水不溶性染料。
全文摘要
一種用于噴墨打印機(jī)的水基墨水，包含至少一種水不溶性著色劑，包含至少一種親水鏈段和至少一種疏水鏈段的聚乙烯醚結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物，水和堿。每個(gè)親水鏈段包含酸基。所述堿的含量如下當(dāng)假設(shè)向嵌段共聚物中加入過量堿時(shí)形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)，嵌段共聚物中所包含的酸基的離解形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度至少為80％，限制條件是所述含量不超過嵌段共聚物形成的離子基團(tuán)的紅外吸收強(qiáng)度為100％時(shí)堿的最小量的兩倍。
文檔編號(hào)C09D11/00GK1871313SQ200480003089
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者井上均, 山本智也, 橘由紀(jì)子, 大川隆行, 森岡淳子 申請人:佳能精技股份有限公司