CN102501673B - 打印用纳米复合吸墨材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，本发明涉及打印用吸墨材料的制备方法。本发明要解决现有的吸墨材料吸墨层吸收墨水性能差、易晕墨的技术问题。方法：一、用聚乙烯醇与水制备胶粘剂；二、将硅烷偶联剂加入酸溶液中制备分散液；三、将纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉加入到分散液中搅拌，得到颜料乳液；四、将颜料乳液加入到胶粘剂中搅拌，得到涂料；五、将涂料涂布于基材表面，静置后烘干，得到打印用纳米复合吸墨材料。本发明的打印用纳米复合吸墨材料吸墨层粒子分布均匀，无团聚，墨水快速被吸收且无晕墨现象。可以用于照片、灯箱制作，广告写真喷绘，应用于数码喷墨材料记录及彩色喷绘领域。

Description

打印用纳米复合吸墨材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种打印用吸墨材料的制备方法。

背景技术

吸墨材料，是在喷墨打印用基材表面上涂布一层具有吸墨性的材料或颜料，在基材的表面上形成具有良好的接受墨水的吸墨涂层。通过选择颜料、粘合剂和助剂等物质组成合适的吸墨层配方。现有的吸墨材料是用颜料和胶粘剂制备吸墨层，其中颜料为碳酸钙、高岭土、二氧化钛、氧化铝或二氧化硅，胶粘剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、纤维素衍生物、白明胶、醋酸乙烯酯或聚乙烯醇的水溶性聚合物，但是现有的吸墨材料吸墨层吸收墨水性能差，吸墨速度较慢，易晕墨，从而导致打印的图像立体感不好，颜料分散不均一。

发明内容

本发明是要解决现有的吸墨材料吸墨层吸收墨水性能差、易晕墨的技术问题，而提供打印用纳米复合吸墨材料的制备方法。

本发明的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按聚乙烯醇与水的质量比为1∶5～20将聚乙烯醇加入到水中，搅拌20min～40min，然后用水浴加热至70℃～80℃并保持1h～1.5h，冷却至室温后，得到胶粘剂；

二、向水中加入酸至酸溶液的pH值为4～6，然后按酸溶液与硅烷偶联剂的质量比为100∶0.01～2将硅烷偶联剂加入酸溶液中，搅拌均匀，得到分散液；

三、按质量份数比称取1～5份纳米二氧化钛粉、5～20份纳米二氧化硅粉和0.01～0.1份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液，其中纳米二氧化钛粉的粒径为10nm～25nm，二氧化钛粉质量含量大于99％，纳米二氧化硅粉的粒径为10nm～25nm，二氧化硅粉质量含量大于99.8％，其中纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量之和与分散液的质量的比为15～25∶100；

四、按颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶1～5将步骤三得到的颜料乳液加入到步骤一得到的胶粘剂中，搅拌均匀，得到涂料；

五、将步骤四得到的涂料用涂布机涂布于聚对苯二甲酸二甲酯基材表面，静置3min～5min后，再放入60℃～90℃烘箱中干燥5min～10min，得到打印用纳米复合吸墨材料。

本发明先用聚乙烯醇加入到水中充分溶胀、溶解后制备胶粘剂；将纳米级原料分散在酸溶液中，然后再加入到胶粘剂中制备成涂料，避免了原料的团聚，得到了粒子分散均匀的具有纳米微孔结构的吸墨材料，其比表面积变大，接触角变小(0°～90°)，更有利于墨水的浸润，渗透，吸收，从而吸墨性能增强。石墨烯的加入，提高了吸墨涂层的力学性能。

本发明的打印用纳米复合吸墨材料吸墨层粒子分布均匀，无团聚现象，打印时，墨水可以快速被吸收，并且没有晕墨现象发生。印刷后成品色彩鲜艳，图像清晰、逼真且表面光滑，抗水性好。可以进行双面或单面打印，可以用于照片制作，灯箱制作，广告写真喷绘等，应用于数码喷墨材料记录及彩色喷绘领域。

附图说明

图1是试验一中制备的打印用纳米复合吸墨材料的扫描电镜照片；图2是试验一中对比实验制备的吸墨材料的扫描电镜照片；图3是试验一中制备的打印用纳米复合吸墨材料的的打印效果图；图4是试验一中对比实验制备的吸墨材料的的打印效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按聚乙烯醇与水的质量比为1∶5～20将聚乙烯醇加入到水中，搅拌20min～40min，然后用水浴加热至70℃～80℃并保持1h～1.5h，冷却至室温后，得到胶粘剂；

二、向水中加入酸至酸溶液的pH值为4～6，然后按酸溶液与硅烷偶联剂的质量比为100∶0.01～2将硅烷偶联剂加入酸溶液中，搅拌均匀，得到分散液；

三、按质量份数比称取1～5份纳米二氧化钛粉、5～20份纳米二氧化硅粉和0.01～0.1份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液，其中纳米二氧化钛粉的粒径为10nm～25nm，二氧化钛粉质量含量大于99％，纳米二氧化硅粉的粒径为10nm～25nm，二氧化硅粉质量含量大于99.8％，其中纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量之和与分散液的质量的比为15～25∶100；

四、按颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶1～5将步骤三得到的颜料乳液加入到步骤一得到的胶粘剂中，搅拌均匀，得到涂料；

五、将步骤四得到的涂料用涂布机涂布于聚对苯二甲酸二甲酯基材表面，静置3min～5min后，再放入60℃～90℃烘箱中干燥5min～10min，得到打印用纳米复合吸墨材料。

本实施方式的打印用纳米复合吸墨材料吸墨层粒子分布均匀，无团聚现象，打印时，墨水可以快速被吸收，并且没有晕墨现象发生。印刷后成品色彩鲜艳，图像清晰、逼真且表面光滑，抗水性好。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按聚乙烯醇与水的质量比为1∶8～18将聚乙烯醇加入到水中，搅拌25min～35min，然后用水浴加热至73℃～78℃并保持11h～1.4h，冷却至室温后，得到胶粘剂。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中酸为盐酸、磷酸酸或硼酸。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中酸溶液的pH值为4.5～5.5。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤三中按质量份数比称取2～4份纳米二氧化钛粉、8～15份纳米二氧化硅粉和0.02～0.08份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液。其他与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量之和与分散液的质量的比为18～23∶100。其他与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤四中颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶2～4。其他与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤五中干燥温度为65℃～85℃、干燥时间为6min～9min。其他与具体实施方式一至六之一相同。

采用以下试验来验证本发明的有益效果：

试验一：本试验的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按聚乙烯醇与水的质量比为1∶10将聚乙烯醇加入到水中，搅拌30min，然后用水浴加热至75℃并保持1h，冷却至室温后，得到胶黏剂；

二、向水中加入盐酸至酸溶液的pH值调节至5，然后按酸溶液与加入硅烷偶联剂的质量比为100∶1将硅烷偶联剂加入到酸溶液中，搅拌均匀，得到分散液；

三、按质量份数比称取1份纳米二氧化钛粉、8份纳米二氧化硅粉和0.01份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液，其中纳米二氧化钛粉的粒径为10nm～25nm，二氧化钛粉质量含量为99％，纳米二氧化硅粉的粒径为10nm～25nm，二氧化硅粉质量含量为99.8％，且纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量和与分散液的质量的比为20∶100；

四、按颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶1将步骤三得到的颜料乳液加入到步骤一得到的胶粘剂中，搅拌均匀，得到涂料；

五、将步骤四得到的涂料用涂布机涂布于聚对苯二甲酸二甲酯基材表面，静置3min后，再放入80℃烘箱中干燥5min，得到打印用纳米复合吸墨材料。

同时采用现有的方法制备吸墨材料做为对比试验，具体步骤如下：

一、按聚乙烯醇与水的质量比为1∶10将聚乙烯醇加入到水中，搅拌30min，然后用水浴加热至75℃并保持1h，冷却至室温后，得到胶黏剂；

二、按质量份数比称取1份纳米二氧化钛粉和8份纳米二氧化硅粉加入到胶黏剂，边搅拌边加入，搅拌均匀，得到涂料，其中纳米二氧化钛粉的粒径为10nm～25nm，二氧化钛粉质量含量为99％，纳米二氧化硅粉的粒径为10nm～25nm，二氧化硅粉质量含量为99.8％，纳米二氧化钛粉和纳米二氧化硅粉的质量和与胶黏剂的质量的比为20∶100；

三、将步骤二得到的涂料用涂布机涂布于聚对苯二甲酸二甲酯基材表面，静置3min后，再放入80℃烘箱中干燥5min，得到吸墨材料。

本试验一得到的打印用纳米复合吸墨材料的扫描电镜照片如图1所示，而本试验一中对比实验得到的吸墨材料的扫描电镜照片如图2所示，比较图1和图2可知，本试验一得到的打印用纳米复合吸墨材料的吸墨层粒子分布均匀，而对比实验得到的吸墨材料的吸墨层粒子分布不均匀，粒子分布较均匀相应的其材料的表面就更加光滑，直观上可以判断其表面的粗糙度会更小一些，粒子分布均匀并且有空隙，比表面积增大，有利于墨水的吸收。

用AFM方法测试本试验一得到的打印用纳米复合吸墨材料的粗糙度为3.900nm，而本试验一中对比实验得到的吸墨材料的的粗糙度为8.3841nm。

对本试验一得到的打印用纳米复合吸墨材料和对比实验得到的吸墨材料进行打印测试，本试验一得到的打印用纳米复合吸墨材料得到的效果图如图3所示，对比实验得到的吸墨材料效果图如图4所示，比较图3和图4可知，本试验一得到的打印用纳米复合吸墨材料的吸墨时间短，无晕墨，得到的图像清晰度高。

试验二：本试验的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按聚乙烯醇与水的质量比为1∶10将聚乙烯醇加入到水中，搅拌30min，然后用水浴加热至75℃并保持1h，冷却至室温后，得到胶黏剂；

二、向水中加入盐酸至酸溶液的pH值调节至5，然后按酸溶液与加入硅烷偶联剂的质量比为100∶1将硅烷偶联剂加入到酸溶液中，搅拌均匀，得到分散液；

三、按质量份数比称取1份纳米二氧化钛粉、8份纳米二氧化硅粉和0.05份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液，其中纳米二氧化钛粉的粒径为10nm～25nm，二氧化钛粉质量含量为99％，纳米二氧化硅粉的粒径为10nm～25nm，二氧化硅粉质量含量为99.8％，且纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量和与分散液的质量的比为20∶100；

四、按颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶1将步骤三得到的颜料乳液加入到步骤一得到的胶粘剂中，搅拌均匀，得到涂料；

五、将步骤四得到的涂料用涂布机涂布于聚对苯二甲酸二甲酯基材表面，静置3min后，再放入80℃烘箱中干燥5min，得到打印用纳米复合吸墨材料。

本试验二得到的打印用纳米复合吸墨材料表面粒子分布均匀并且有空隙，比表面积增大，有利于墨水的吸收。

用AFM方法测试本试验二得到的打印用纳米复合吸墨材料的粗糙度为3.977nm。

对本试验二得到的打印用纳米复合吸墨材料和对比实验得到的吸墨材料进行打印测试，结果显示本试验二得到的打印用纳米复合吸墨材料的吸墨时间短，无晕墨，得到的图像清晰度高。

Claims (8)

1.打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于打印用纳米复合吸墨材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按聚乙烯醇与水的质量比为1∶5～20将聚乙烯醇加入到水中，搅拌20min～40min，然后用水浴加热至70℃～80℃并保持1h～1.5h，冷却至室温后，得到胶粘剂；

二、向水中加入酸至酸溶液的pH值为4～6，然后按酸溶液与硅烷偶联剂的质量比为100∶0.01～2将硅烷偶联剂加入酸溶液中，搅拌均匀，得到分散液；

三、按质量份数比称取1～5份纳米二氧化钛粉、5～20份纳米二氧化硅粉和0.01～0.1份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液，其中纳米二氧化钛粉的粒径为10nm～25nm，纳米二氧化钛粉质量含量大于99％，纳米二氧化硅粉的粒径为10nm～25nm，纳米二氧化硅粉质量含量大于99.8％，其中纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量之和与分散液的质量的比为15～25∶100；

四、按颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶1～5将步骤三得到的颜料乳液加入到步骤一得到的胶粘剂中，搅拌均匀，得到涂料；

五、将步骤四得到的涂料用涂布机涂布于聚对苯二甲酸二甲酯基材表面，静置3min～5min后，再放入60℃～90℃烘箱中干燥5min～10min，得到打印用纳米复合吸墨材料。

2.根据权利要求1所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤一中按聚乙烯醇与水的质量比为1∶8～18将聚乙烯醇加入到水中，搅拌25min～35min，然后用水浴加热至73℃～78℃并保持11h～1.4h，冷却至室温后，得到胶粘剂。

3.根据权利要求1或2所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤二中酸为盐酸、磷酸或硼酸。

4.根据权利要求1或2所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤二中酸溶液的pH值为4.5～5.5。

5.根据权利要求1或2所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤三中按质量份数比称取2～4份纳米二氧化钛粉、8～15份纳米二氧化硅粉和0.02～0.08份石墨烯粉并加入到步骤二得到的分散液中，搅拌均匀，得到颜料乳液。

6.根据权利要求1或2所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤三中纳米二氧化钛粉、纳米二氧化硅粉和石墨烯粉的质量之和与分散液的质量的比为18～23∶100。

7.根据权利要求1或2所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤四中颜料乳液与胶粘剂的体积比为1∶2～4。

8.根据权利要求1或2所述的打印用纳米复合吸墨材料的制备方法，其特征在于步骤五中干燥温度为65℃～85℃、干燥时间为6min～9min。

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