一种水性颜料红PR122油墨及其制备方法与应用

本发明属于有机颜料水性油墨领域，具体公开了一种水性颜料红pr122油墨及其制备方法与应用。

背景技术：

1、由于水性有机颜料油墨不含有高挥发性物质，对人体与环境的危害性都非常小，故具有较大的开发应用价值，成为近年来油墨领域的研究热点。水性油墨一般由颜料色浆、连接料、分散剂、消泡剂、保湿剂及防腐杀菌剂等组成，其中，色浆性能的好坏对油墨实际应用效果有着较大影响。

2、由于有机颜料极性低、憎水性强，在水中难以均匀稳定分散，故具备良好性能的颜料色浆往往需对有机颜料进行改性处理。目前，大部分水性油墨配方中所用色浆是采取直接添加分散剂或者添加亲水性树脂作为水性连接料改变颜料表面极性所制备。

3、添加分散剂法，如王丁等人在有机颜料中添加分散剂2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐，防沉剂聚脲聚合物与n-甲基吡咯烷酮混合物，消泡剂聚二甲基硅氧烷及增稠剂白矿油，制备水性有机颜料油墨色浆。研究结果表明，该配方所得色浆高度稳定，展色能力与染色性能良好，适用于水性乳胶漆及水性绘画油墨领域。陈都明、宋秀山等人采取有机颜料，乙二胺聚(氧乙烯)-聚(氧丙烯)醚类表面活性剂及脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂的混合物，消泡剂与杀菌防腐剂为原料制备水性超细颜料色浆。结果表明，实验所制备水性色浆中颜料油墨常温稳定性与高温下短期稳定性得到提升，颜料颗粒粒径细小，粘度稳定性高并且有着良好的光泽度，可以用于喷墨印刷水性油墨领域。lvdj等人采取颜料红146，阴离子分散剂酰基n-甲基牛磺酸盐(lgepon t)与非离子分散剂平平加o-25为原料制备水性颜料色浆。研究结果表明，当采取2％的lgenpon t与4％非离子分散剂o-25组成复配分散剂制备水性色浆时，色浆稳定性良好，可进一步用于印刷及涂料用水性油墨领域。许钧强等采用sma-聚氧乙烯醚-季铵型阳离子聚合分散剂、sma-聚氧乙烯醚-酰胺型阳离子聚合分散剂、有机红颜料、增稠防沉剂、杀菌剂、消泡剂为原料制备有机颜料色浆。结果表明，该配方所制备颜料色浆贮存稳定性好，着色力高，广泛用于纺织印花及喷墨打印墨水领域。

4、从上述添加表面活性剂法制备水性油墨用色浆配方来看，添加分散剂后颜料颗粒亲水性能均得到提升，所制备颜料水性色浆色泽良好并且可以均匀稳定分散，可以很好的满足水性油墨应用对色浆提出的要求。但在长期放置过程中，上述配方所制备色浆难以避免会发生表面活性剂从颜料粒子表面脱落现象，从而导致颜料颗粒又重新聚集成为大颗粒，使得色浆发生沉降。而为了保持色浆稳定性能，在配方中往往还需要额外添加润湿剂及防沉剂。并且，经实验发现，当以十二烷基硫酸钠与吐温-80复配分散剂与原料直接制备水性油墨用色浆，所得色浆上方仍然会有部分颜料颗粒悬浮，不能满足水性油墨应用要求。

5、添加亲水性树脂法，如李明峰等人采取硼酸、三乙胺、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲氧基氯硅烷、2-丁烯-1,4-二醇以及氯磺酸为原料制备水溶性超支化分散树脂，随后以树脂、颜料、保湿剂、杀菌剂、润滑剂等制备圆珠笔用水性油墨色浆。结果表明，以水溶性超支化分散树脂所制备水性色浆储存稳定性良好、颜料附着力高，有效解决了圆珠笔水性油墨领域中存在的颜料颗粒易聚集沉降等问题。蒋波等人以颜料、丙烯酸树脂、水、保湿剂及消泡剂等原料制备水性油墨颜料色浆，并将其用于食品、药品包装印刷油墨领域。结果表明，添加占油墨总质量30％丙烯酸树脂作为水性连接料后，所得水性色浆分散均匀稳定，颜料颗粒粒径可达15um。

6、从上述以亲水性树脂连接料制备水性油墨用颜料色浆可以看出，此方法所得色浆储存稳定性良好并且颜料附着力较高。但与此同时，由于亲水性树脂一般粘度较大，容易包裹有机颜料使其颗粒粒径较大，所制备水性油墨色浆粘度也偏大。此外，长时间放置后，水性树脂还会从颜料表面脱落，使油墨发生沉降。

7、除了直接添加分散剂与亲水性树脂法，目前也有部分研究人员采用颜料改性色浆制备水性油墨。例如温明初等以对氨基苯磺酸、颜料红122、亚硝酸钠为原料，采取重氮盐反应制备颜料红122水性色浆，并将其用于圆珠笔用水性油墨领域。研究结果表明，此法所制备色浆颗粒粒径低，分散均匀，应用于圆珠笔水性油墨时划线400m无断墨现象。徐珍香等先以2-(3,5-二氟苯基)-5-甲基-2,4-二氢-3h-吡唑-3-酮、3,3-二氯联苯胺、亚硝酸钠等为原料制备端氨基颜料橙13。随后再以端氨基颜料橙13、3,3,4,4-二甲苯酮四甲酸二酐、乙酸酐-甲基吡啶混合物为原料制备油墨用有机颜料。结果表明，经改性后所得颜料耐溶剂性、耐高温性及耐酸碱性均得到提升。

8、从颜料改性法制备油墨可以看出，经改性后颜料色浆具有颗粒粒径低、分散性能好、耐高温、耐溶剂及耐酸碱等优点。但现有改性方法仍存在反应步骤多、反应复杂、反应原料不常见等问题。并且，在反应过程中所用大量盐酸腐蚀生产设备，不适合工业化生产。

9、从上述有机颜料水性油墨用色浆制备可以看出，现有的油墨颜料色浆仍然存在一些长期放置稳定性差、颗粒易重新聚集、需额外添加润湿剂与防沉剂、反应复杂及难以工业化生产等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服背景技术中指出的已有水性油墨用色浆配方中存在的问题，提出一种油墨整体无色差、稳定性能优良、不需额外添加防沉剂、反应简单、适合工业化生产并且可以直接应用于圆珠笔水性墨水与喷墨印花领域的水性有机颜料油墨配方。

2、为实现上述目的，本发明水性有机颜料油墨按照质量百分比，包括以下原料：带有亲水基团羧基钠的颜料红pr122改性颜料分散体系30％～50％、阴离子分散剂0.05％～0.3％、非离子分散剂1％～3％、消泡剂0.3％～0.8％、多元醇5％～10％、防腐杀菌剂0.02％～0.05％，以及去离子水36％～63％。

3、水性有机颜料油墨的制备步骤如下：

4、(1)带有亲水基团羧基钠的改性颜料红122色浆制备过程如下:

5、在配有搅拌、温度计和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中依次加入120ml n,n-二甲基甲酰胺、6.8g(0.02mol)颜料红122与6.72g(0.06mol)叔丁醇钾，缓慢升温至95～105℃，保温反应5～6h以对颜料分子进行表面离子化，颜色由红色逐渐变为黑蓝色。当黑蓝色不在加深的时候，缓慢加入7.56g(0.08mol)氯乙酸，随后升温至115～125℃保温反应，体系颜色逐渐转回颜料红pr122颜色，并在颜料分子上接枝亲水基团。加去离子水洗涤，抽滤得滤饼以除去杂质及残留溶剂；将已接枝亲水基团的颜料滤饼加入去离子水中，搅拌分散。分散完成后，添加适当氢氧化钠调节颜料色浆ph值至9～10附近，制得带亲水基团羧基钠的改性颜料红pr122分散体系。

6、(2)将阴离子分散剂十二烷基硫酸钠，非离子分散剂吐温-80加入步骤(1)中所制备的带有亲水基团羧基钠的颜料红pr122改性颜料分散体系中，搅拌混合均匀制备颜料混合液；

7、其中，阴离子分散剂十二烷基硫酸钠用量为颜料油墨总质量的0.05％～0.3％，非离子分散剂吐温-80的用量为颜料油墨总质量的1％～3％，带有亲水基团羧基钠的颜料红pr122改性颜料分散体系用量为颜料油墨总质量的30％～50％；

8、优选地，阴离子分散剂用量为颜料油墨总质量的0.1％～0.15％，非离子分散剂用量为颜料油墨总质量的1.5％～2.5％，带有亲水基团羧基钠的颜料红pr122改性颜料分散体系用量为颜料油墨总质量的35％～45％。

9、(3)向颜料混合液中加入多元醇与防腐杀菌剂，搅拌分散制备颜料预色浆；向颜料预色浆中加入消泡剂，并加一定量去离子水调节色浆中各物质比例制备颜料色浆；将颜料色浆转移至高速均质机中进行均质分散，制备水性有机颜料油墨；

10、其中，多元醇为乙二醇、丙二醇或丙三醇中其中一种或多种混合物，用量为颜料油墨总质量的5％～10％，防腐杀菌剂为苯甲酸钠，用量为颜料油墨总质量的0.02％～0.05％；

11、优选地，多元醇为丙三醇，其用量占颜料油墨总质量的6％～8％，苯甲酸钠用量为颜料油墨总质量的0.025％～0.035％。

12、消泡剂为tf-906型消泡剂，用量为颜料油墨总质量的0.3％～0.8％，高速均质机均质转速为15000～18000r/min，均质时间为15～25min；

13、优选地，消泡剂用量为颜料油墨总质量的0.5％～0.6％，高速均质机均质转速为16000～17500r/min，均质时间为18～22min。

14、得到的水性颜料油墨粒径小于500nm，粘度为2～5cp。

15、有益效果：本发明采用带有亲水基团羧基钠的颜料红pr122改性颜料分散体系制备水性颜料油墨，有效改善了现有水性油墨配方中存在的贮存期间颜料团聚，油墨稳定性差、颜料颗粒粒径大等问题。