專利名稱：一種納米顏料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子噴墨打印領(lǐng)域，具體涉及一種納米顏料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
第一代噴墨打印油墨使用水溶性染料作為著色劑。水溶性染料色譜齊全、得色強(qiáng)度高、色彩鮮艷；同時(shí)，制成的油墨穩(wěn)定性優(yōu)異，不易堵塞噴嘴，特別適用于高速噴墨打印。但是，染料型油墨印刷品的耐洗牢度和耐光牢度都很差，根本無法用于印刷諸如需要長期保存的室內(nèi)寫真品及戶外廣告品等對牢度要求較高的產(chǎn)品。為此，人們自然地把目光轉(zhuǎn)到了顏料上。顏料有著染料無法比擬的耐洗牢度和耐光牢度。但是，使用一般顏料配制的打印油墨在著色力及透明性上遠(yuǎn)遜于染料型噴墨打印油墨；另外，為了保持顏料的分散穩(wěn)定性、牢度等性質(zhì)，用于噴墨打印油墨的顏料一般都是經(jīng)特殊處理的納米顏料。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米顏料及其制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有工藝制作的納米顏料著色力低、分散穩(wěn)定性低、耐洗牢度和耐光牢度差的缺陷。
技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案之一是提供一種納米顏料的制備方法，依次包括如下步驟1)使用捏合機(jī)或球磨機(jī)對無機(jī)鹽、干粉顏料、及顏料添加劑的混合物進(jìn)行混合，其中，無機(jī)鹽和干粉顏料的比例范圍為1∶1000-50∶1，顏料添加劑和干粉顏料的比例范圍為1∶10000-1∶1，溫度控制范圍為0-200℃；
2)使用有機(jī)溶劑調(diào)整混合物的粘度以提高捏合機(jī)或球磨機(jī)的輸入功率和剪切力，有機(jī)溶劑和顏料的比例范圍為0∶50-20∶1；3)在高剪切下進(jìn)一步混合，攪拌時(shí)間為0.5-100小時(shí)；4)將所得混合物料攪拌下逐漸加入水中，調(diào)整pH＜2.0，水和混合物料的比例范圍為10∶1-100∶1，水的溫度為20-100℃；5)過濾漿液，水洗至中性，得到納米顏料的含水濾餅。上述的納米顏料的制備方法的優(yōu)選方案之一為，所述的干粉顏料為有機(jī)顏料或無機(jī)顏料。
上述的納米顏料的制備方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案為，無機(jī)顏料為碳黑；有機(jī)顏料選自酞菁類顏料、偶氮類顏料、雜環(huán)酮類顏料或稠環(huán)酮類顏料中的一種或幾種的混合物。
上述的納米有機(jī)顏料的制備方法的更優(yōu)選的方案為，所述的酞菁類顏料選自含金屬或不含金屬的酞菁藍(lán)顏料；偶氮類顏料選自2-萘酚類顏料、色酚AS類顏料、偶氮縮合顏料、或苯并咪唑酮雜環(huán)偶氮顏料；雜環(huán)酮類顏料選自喹吖啶酮類系列顏料、二噁嗪類顏料、或1，4-二酮吡咯并吡咯系列顏料；稠環(huán)酮類顏料選自蒽醌稠環(huán)酮類顏料、苝系或芘系顏料；其它類型雜環(huán)顏料如氯代異吲哚啉酮及異吲哚啉類顏料、喹酞酮類顏料、吡唑并喹唑啉酮類顏料。
上述的納米顏料的制備方法的優(yōu)選方案之二為，所述的無機(jī)鹽為Cl-、SO42-、HSO4-、HCO3-、CO32-、H2PO4-、HPO42-、PO43-等的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽、鋁鹽或者鍶鹽，或者其混合物。
上述的納米顏料的制備方法的優(yōu)選方案之三為，所述的有機(jī)溶劑為水溶性，并且選自多元醇、或者由多元醇和酯或醚形成的多元醇酯、多元醇醚、或多元醇酯、或者醇共聚物、或者聚氧乙烯中的一種或一種以上。
優(yōu)選所述的多元醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇或雙丙甘醇；由多元醇和酯或醚形成的多元醇酯、多元醇醚、或多元醇酯為二甘醇一乙醚、二甘醇一乙醚乙酸酯、異丙二醇碳酸酯、丁二醇碳酸酯；醇共聚物為聚乙二醇、聚丙二醇、或兩者的共聚物，或兩者和其它化合物形成的共聚物；聚氧乙烯為聚氧乙烯或聚氧乙烯壬基酚醚。
上述的納米顏料的制備方法的優(yōu)選方案之四為，所述的顏料添加劑選自顏料的衍生物、有機(jī)醌類化合物或有機(jī)對苯二酚類化合物。
上述的納米有機(jī)顏料的制備方法進(jìn)一步優(yōu)選方案為，所述的顏料的衍生物是通過如下三種方法之一制備的(a)顏料分子通過和甲醛或多聚甲醛縮合，并進(jìn)而和胺類、酰胺類或酚類化合物反應(yīng)得到的衍生物；(b)顏料分子通過磺化、?；蚵然腔?，并進(jìn)而和有機(jī)胺類化合物反應(yīng)得到的衍生物；(c)顏料分子通過磺化、或氯磺化，并進(jìn)而和季氨鹽反應(yīng)成鹽而得的衍生物。
上述的納米顏料的制備方法的最優(yōu)選方案為1)所述的制備方法(a)得到的衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下A-(CH2R1)n其中，A來自有機(jī)顏料分子母體，R1來自有機(jī)胺并通過N-C鍵和亞甲基CH2連接、或酚類化合物并通過C-C鍵和亞甲基CH2連接，n為1-5的整數(shù)；2)所述的制備方法(b)得到的衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下 或A—(COR2)n或 其中，A來自有機(jī)顏料分子母體，R1、R2來自有機(jī)胺并通過S-N鍵和N-C鍵分別和磺基及羧基連接，-N+R3來自季胺鹽并通過離子鍵和磺酸基相連，m和n均為0-5的整數(shù)；上述的納米顏料的制備方法的優(yōu)選方案四的更優(yōu)選方案為，所述的有機(jī)醌類化合物為含有醌基本結(jié)構(gòu)的多元環(huán)及多元雜環(huán)有機(jī)化合物，其結(jié)構(gòu)通式如下
其中R1、R2是能夠與醌類結(jié)構(gòu)形成多環(huán)結(jié)構(gòu)的芳環(huán)、取代芳環(huán)、芳雜環(huán)或取代芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)。
上述的納米顏料的制備方法的優(yōu)選方案四的另一優(yōu)選方案為，所述的有機(jī)對苯二酚類化合物為含有對苯二酚基本結(jié)構(gòu)的芳環(huán)或芳雜環(huán)化合物，其結(jié)構(gòu)通式如下 其中R1、R2是能夠與對苯二酚形成含有對苯二酚基本結(jié)構(gòu)化合物的簡單取代基、芳環(huán)、取代芳環(huán)、芳雜環(huán)或取代芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是提供一種納米顏料，其制備方法如上述各制備方法的技術(shù)方案。
本發(fā)明的技術(shù)方案之三是提供一種油墨，含有上述的本發(fā)明的技術(shù)方案二所述的納米顏料。
本發(fā)明使用的主要設(shè)備為雙拌槳捏合機(jī)、及球磨機(jī)(包括臥式和立式球磨機(jī))。顏料納米顆粒大小主要可以通過調(diào)整顏料添加劑的用量、無機(jī)鹽和顏料的比例及鹽磨或球磨時(shí)間的長短來調(diào)節(jié)。
有益效果本發(fā)明的納米顏料的制備方法的原理是利用無機(jī)鹽、顏料、顏料添加劑、及有機(jī)溶劑混合物在捏合機(jī)或球磨機(jī)高剪切力作用下，通過無機(jī)鹽晶體顆粒實(shí)現(xiàn)對顏料的深度納米化。
而且，還可以通過調(diào)整顏料添加劑的用量、無機(jī)鹽和顏料的比例及鹽磨時(shí)間的長短來調(diào)節(jié)顏料納米顆粒大小。
本發(fā)明所提供的納米顏料著色力強(qiáng)、分散穩(wěn)定性高、耐洗牢度和耐光牢度性能優(yōu)異。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，如按照制造廠商所建議的條件。所有無機(jī)化學(xué)試劑和有機(jī)溶劑購自上?；瘜W(xué)試劑廠。
實(shí)施例1在一1.5升不銹鋼捏合機(jī)(快槳速度48轉(zhuǎn)/分，慢槳速度12轉(zhuǎn)/分)中加入750克氯化鈉固體鹽、50克銅酞菁(PB154)顏料及5克顏料添加劑，其中顏料添加劑是銅酞菁和甲醛、苯鄰二甲酰亞胺的縮合產(chǎn)物，即 然后，緩慢加入120克二甘醇。控溫在50-60℃，密閉攪拌混合10小時(shí)。停機(jī)取出物料。然后攪拌下將物料分散到50℃左右的水中，用濃鹽酸調(diào)pH至2以下，加熱至80-90℃并攪拌2小時(shí)，趁熱過濾、洗滌得納米顏料的含水濾餅。透射電鏡觀察可見納米顏料顆粒在20-30納米之間。
實(shí)施例2在一1.5升不銹鋼捏合機(jī)(快槳速度48轉(zhuǎn)/分，慢槳速度12轉(zhuǎn)/分)中加入600克氯化鈉固體鹽、50克2，9-二甲基喹吖啶酮顏料(PR122)及5克顏料添加劑，其中顏料添加劑是喹吖啶酮的衍生物，即喹吖啶酮醌，其結(jié)構(gòu)如下
然后，緩慢加入100克丁二醇碳酸酯。控溫在70-80℃，密閉攪拌混合10小時(shí)。停機(jī)取出物料。然后攪拌下將物料分散到50℃左右的水中，用濃鹽酸調(diào)pH至2以下，加熱至80-90℃并攪拌2小時(shí)，趁熱過濾、洗滌得納米顏料的含水濾餅。透射電鏡觀察可見納米顏料顆粒在20-40納米之間。
實(shí)施例3在一1.5升不銹鋼捏合機(jī)(快槳速度48轉(zhuǎn)/分，慢槳速度12轉(zhuǎn)/分)中加入50克氯化鋁固體鹽、700克氯化鈉固體鹽，75克苯并咪唑酮顏料(PY151)及2.5克顏料添加劑，其中顏料添加劑為PY151的衍生物，其結(jié)構(gòu)如下 然后，緩慢加入100克丙二醇。控溫在70-80℃，密閉攪拌混合10小時(shí)。停機(jī)取出物料。然后攪拌下將物料分散到50℃左右的水中，用濃鹽酸調(diào)pH至2以下，加熱至80-90℃并攪拌2小時(shí)，趁熱過濾、洗滌得納米顏料的含水濾餅。透射電鏡觀察可見納米顏料顆粒在20-30納米之間。
實(shí)施例4在一1.5升不銹鋼捏合機(jī)(快槳速度48轉(zhuǎn)/分，慢槳速度12轉(zhuǎn)/分)中加入700克氯化鈉固體鹽、50克氯化鈣固體鹽，40克碳黑顏料及5克顏料添加劑，其中顏料添加劑是銅酞菁的衍生物，即磺化銅酞菁和二甲基二牛油基氯化銨的鹽。然后，緩慢加入100克并二甘醇一乙醚乙酸酯?？販卦?0-60℃，密閉攪拌混合20小時(shí)。停機(jī)取出物料。然后攪拌下將物料分散到50℃左右的水中，用濃鹽酸調(diào)pH至2以下，加熱至80-90℃并攪拌2小時(shí)，趁熱過濾、洗滌得納米顏料的含水濾餅。透射電鏡觀察可見納米顏料顆粒在8-15納米之間。
實(shí)施例5在一1.5升不銹鋼捏合機(jī)(快槳速度48轉(zhuǎn)/分，慢槳速度12轉(zhuǎn)/分)中加入700克氯化鈉固體鹽，50克三氯化鋁固體鹽，50克碳黑顏料及3克顏料添加劑，其中顏料添加劑是2-磺基蒽醌。然后，緩慢加入100克二甘醇?？販卦?0-60℃，密閉攪拌混合20小時(shí)。停機(jī)取出物料。然后攪拌下將物料分散到50℃左右的水中，用濃鹽酸調(diào)pH至2以下，加熱至80-90℃并攪拌2小時(shí)，趁熱過濾、洗滌得納米顏料的含水濾餅。透射電鏡觀察可見納米顏料顆粒在8-15納米之間。
權(quán)利要求
1.一種納米顏料的制備方法，依次包括如下步驟1)使用捏合機(jī)或球磨機(jī)對無機(jī)鹽、干粉顏料、及顏料添加劑的混合物進(jìn)行混合，其中，無機(jī)鹽和干粉顏料的比例范圍為1∶1000-50∶1，顏料添加劑和干粉顏料的比例范圍為1∶10000-1∶1，溫度控制范圍為0-200℃；2)使用有機(jī)溶劑調(diào)整混合物的粘度以提高捏合機(jī)或球磨機(jī)的輸入功率和剪切力，有機(jī)溶劑和顏料的比例范圍為0∶50-20∶1；3)在高剪切下進(jìn)一步混合，攪拌時(shí)間為0.5-100小時(shí)；4)將所得混合物料攪拌下逐漸加入水中，調(diào)整pH＜2.0，水和混合物料的比例范圍為10∶1-100∶1，水的溫度為20-100℃；5)過濾漿液，水洗至中性，得到納米顏料的含水濾餅。
2.如權(quán)利要求1所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的干粉顏料為有機(jī)顏料或無機(jī)顏料。
3.如權(quán)利要求2所述的納米顏料的制備方法，其特征在于無機(jī)顏料為碳黑；有機(jī)顏料選自酞菁類顏料、偶氮類顏料、雜環(huán)或稠環(huán)酮類顏料中的一種或幾種的混合物。
4.如權(quán)利要求3所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的酞菁類顏料選自含金屬或不含金屬的酞菁藍(lán)顏料；偶氮類顏料選自2-萘酚類顏料、色酚AS類顏料、偶氮縮合顏料、或苯并咪唑酮雜環(huán)偶氮顏料；雜環(huán)酮類顏料選自喹吖啶酮類系列顏料、二噁嗪類顏料、或1，4-二酮吡咯并吡咯系列顏料；稠環(huán)酮類顏料選自蒽醌稠環(huán)酮類顏料、苝系或芘系顏料；其他雜環(huán)顏料為氯代異吲哚啉酮、異吲哚啉類顏料、喹酞酮類顏料、或吡唑并喹唑啉酮類顏料。
5.如權(quán)利要求1所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的無機(jī)鹽為Cl-、SO42-、HSO4-、HCO3-、CO32-、H2PO4-、HPO42-、PO43-、NO3-等的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽、鋁鹽或者鍶鹽，或者其混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為水溶性，并且選自多元醇、或者由多元醇和酯或醚形成的多元醇酯、多元醇醚、或多元醇酯、或者醇共聚物、或者聚氧乙烯中的一種或一種以上。
7.如權(quán)利要求6所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的多元醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇或雙丙甘醇；由多元醇和酯或醚形成的多元醇酯、多元醇醚、或多元醇酯為二甘醇一乙醚、二甘醇一乙醚乙酸酯、異丙二醇碳酸酯、丁二醇碳酸酯；醇共聚物為聚乙二醇、聚丙二醇、或兩者的共聚物，或兩者和其它化合物形成的共聚物；聚氧乙烯為聚氧乙烯或聚氧乙烯壬基酚醚。
8.如權(quán)利要求1所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的顏料添加劑選自顏料的衍生物、有機(jī)醌類化合物或有機(jī)對苯二酚類化合物。
9.如權(quán)利要求8所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的顏料的衍生物是通過如下三種方法之一制備的(a)顏料分子通過和甲醛或多聚甲醛縮合，并進(jìn)而和胺類、酰胺類或酚類化合物反應(yīng)得到的衍生物；(b)顏料分子通過磺化、?；蚵然腔?，并進(jìn)而和有機(jī)胺類化合物反應(yīng)得到的衍生物；(c)顏料分子通過磺化、或氯磺化，并進(jìn)而和季氨鹽反應(yīng)成鹽而得的衍生物。
10.如權(quán)利要求9所述的納米有機(jī)顏料的制備方法，其特征在于1)所述的制備方法(a)得到的衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下A-(CH2R1)n其中，A來自有機(jī)顏料分子母體，R1來自有機(jī)胺并通過N-C鍵和亞甲基CH2連接、或酚類化合物并通過C-C鍵和亞甲基CH2連接，n為1-5的整數(shù)；2)所述的制備方法(b)得到的衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下 或A-(COR2)n或 其中，A來自有機(jī)顏料分子母體，R1、R2來自有機(jī)胺并通過S-N鍵和N-C鍵分別和磺基及羧基連接，-N+R3來自季胺鹽并通過離子鍵和磺酸基相連，m和n均為0-5的整數(shù)；
11.如權(quán)利要求8所述的納米顏料的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)醌類化合物為含有醌基本結(jié)構(gòu)的多元環(huán)及多元雜環(huán)有機(jī)化合物，其結(jié)構(gòu)通式如下 其中R1、R2是能夠與醌類結(jié)構(gòu)形成多環(huán)結(jié)構(gòu)的芳環(huán)、取代芳環(huán)、芳雜環(huán)或取代芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求8所述的一種納米顏料的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)對苯二酚類化合物為含有對苯二酚基本結(jié)構(gòu)的芳環(huán)或芳雜環(huán)化合物，其結(jié)構(gòu)通式如下 其中R1、R2是能夠與對苯二酚形成含有對苯二酚基本結(jié)構(gòu)化合物的簡單取代基、芳環(huán)、取代芳環(huán)、芳雜環(huán)或取代芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)。
13.一種納米顏料，其制備方法如權(quán)利要求1。
14.一種油墨，含有權(quán)利要求13所述的納米顏料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米顏料及其制備方法和應(yīng)用，其制備方法為在捏合機(jī)或球磨機(jī)中加入Cl
文檔編號C09B67/00GK1958688SQ20061011873
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月24日
發(fā)明者董志軍, 潘大偉, 林寧, 何瑾馨 申請人:東華大學(xué)