作為油墨添加劑的全氟聚醚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油墨。該油墨組合物包含油墨載體、著色劑和含氟表面活性劑，其中該含氟表面活性劑為具有以下通式（A）的聚合物：其中p為任意整數(shù)，q為任意整數(shù)，Z1和Z2各自為氟或任意官能團，以及R1、R2、R3各自為氟、任意烷基或任意官能團，并且其中R1、R2、R3、Z1和Z2并不均為氟，該含氟表面活性劑降低了所述油墨載體的表面張力。本發(fā)明還公開了用于改進油墨特性的方法。
【專利說明】作為油墨添加劑的全氟聚醚
【背景技術(shù)】
[0001]噴墨印刷系統(tǒng)通常被用作一種在諸如紙或者其它有機或無機基材的印刷介質(zhì)上產(chǎn)生圖像的有效方式。在一個實例中，可由一種或多種油墨形成的墨滴，然后將所述墨滴從噴嘴或其它墨滴生成裝置(例如印刷頭)高速噴射到印刷介質(zhì)上，從而產(chǎn)生圖像。產(chǎn)生的圖像可以包括但不局限于照片、圖形、文字、字符、符號或它們的組合。
[0002]噴墨油墨或含水油墨可以是染料型的或顏料型的，并且基于一定的性能而進行評價，所述性能有例如:顏色、可噴射性、干燥時間、長期儲存期間的穩(wěn)定性、去蓋(decap)特性(即，可使印刷頭處于開蓋且停機狀態(tài)的時間，經(jīng)過所述時間后，印刷頭仍能夠適當?shù)貒娚浠蛏涑瞿?、產(chǎn)生高質(zhì)量圖像的能力、潤濕性等等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]圖1A是對包含全 氟聚醚(PFPE)的和不包含全氟聚醚(PFPE)的并且使用已知無效的去蓋溶劑的油墨的恢復性能進行比較的曲線圖，其中以恢復前噴出次數(shù)(spits torecovery)(在形成適當?shù)哪螄娚洳⑶矣∷㈩^性能恢復之前電阻器激發(fā)的次數(shù))和去蓋時間(以秒計)為坐標。
[0004]圖1B是對包含PFPE的和不包含PFPE的并且使用已知有效的去蓋溶劑的油墨的恢復性能進行比較的曲線圖，其中以恢復前噴出和去蓋時間(以秒計)為坐標。
[0005]圖2是對包含PFPE的和不包含PFPE的并且使用已知無效的去蓋溶劑的墨滴的揮發(fā)率進行比較的曲線圖，其中以歸一化質(zhì)量百分比和時間(以秒計)為坐標。
[0006]圖3描繪了包含PFPE的和不包含PFPE的油墨在有機和無機介質(zhì)基材上的潤濕特性。
【具體實施方式】
[0007]現(xiàn)詳細地參考所公開油墨的具體實施例。當可適用時，還簡略描述了替代實施例。
[0008]需要注意的是，本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式“一種”、“一個”和“所述”包括復數(shù)的被談到的事物，除非上下文已以其它方式清楚地限定。
[0009]本文使用的“約”表示由例如制造過程中的變化所引起±10%的方差。
[0010]本文使用的術(shù)語“長鏈”指的是包含一個或多個全氟化碳鏈的分子，其中各碳鏈包含多于四個的連續(xù)的全氟化碳。
[0011]本文使用的術(shù)語“短鏈”指的是包含一個或多個全氟化碳鏈的分子，其中各碳鏈包含四個或者更少的連續(xù)的全氟化碳。
[0012]含氟表面活性劑為含水油墨中用以控制印刷頭上的粘閉(puddling)或改進油墨與介質(zhì)的相互作用的常見添加劑，所述相互作用如使在介質(zhì)基材上印刷的圖像的滲色、羽化、色斑(mottling)、網(wǎng)點擴大、蹭臟(smearing)等降低到最低限度。特別是，過去已經(jīng)使用了包含全氟化碳長鏈的含氟表面活性劑。然而，在2009年12月，美國環(huán)境保護局(EPA，the United States Environmental Protection Agency)發(fā)布了詳述長鏈全氟化的化學品(PFC)的明顯有害作用的行動計劃，并且宣布其意圖在于使用有毒物質(zhì)控制法(ToxicSubstances Control Act)所賦予的規(guī)則制定權(quán)處理由這些長鏈PFC引起的風險。
[0013]公開了一種新的用于含水油墨的包含全氟聚醚(PFPE)的組合物。PFPE為短鏈PFC，該短鏈PFC可以具有比長鏈PFC明顯小的毒性并且能夠提高油墨的質(zhì)量。PFPE包含至多2個碳鏈，比通常使用的含氟表面活性劑中的碳鏈短并且比EPA表征的長鏈PFC(即:超過四個的連續(xù)的氟化碳)短。此外，含水油墨中PFPE的應用可以使得油墨具有改良的去蓋、潤濕和/或可噴射特性。
[0014]通常,PFPE為具有包含氟化亞甲基氧化物和環(huán)氧乙燒重復單元的骨架的一類聚合物。氧結(jié)合進入這些材料的骨架中可以允許它們與非氧化的全氟化碳鏈如長鏈PFC相比具有明顯低的毒性。此外，可以對PFPE進行官能化，從而使得它們可被用作油墨中的添加劑以提聞油墨的質(zhì)量。
[0015]通常，PFPE可具有很多可以使得它們特別適于用作含水油墨中的添加劑的特性。例如，如以下進一步論述的，PFPE可以為良好的表面活性劑，因為它們具有低的碳氟比。因此，在含水油墨中，如同它們的長鏈氟表面活性劑同類產(chǎn)品那樣，PFPE可以上升到達液體-空氣界面以在噴嘴孔中形成液體封蓋(cap)。液體封蓋的形成可以減少油墨的揮發(fā)，這又可以改進去蓋時間。換句話說，液體封蓋的形成可以延長印刷頭可以處于開蓋狀態(tài)直至其性能因油墨干燥而受到負面影響的時間。含水油墨中含有PFPE還可以有助于減少油墨粘閉、芯吸(wicking)或者在有機或無機的印刷頭表面上的分布，而這些可能導致墨滴錯誤指向(misdirection)(對印刷頭的去蓋時間產(chǎn)生負面影響的另一種情況)。此外,還如同它們的長鏈含氟表面活性劑同類產(chǎn)品那樣以及以上的進一步描述，PFPE可以改善油墨與介質(zhì)的相互作用，如滲色、羽化、色斑等。
[0016]最后，在含水油墨中，PFPE可以是非活性的，可以不改變油墨的黏度，并且可保持為液態(tài)。此外，當包含PFPE的油墨用于印刷過程時，PFPE可以保持為非晶態(tài)，由此當油墨干燥時，所述PFPE不會形成晶粒。
[0017]官能化的PFPE的通用結(jié)構(gòu)實例可以為:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.油墨，包含: 油墨載體； 著色劑；和 含氟表面活性劑，其中所述含氟表面活性劑為具有如下通式的聚合物:
2.權(quán)利要求1所述的油墨，其中P與q的比值在I比I和I比2之間。
3.權(quán)利要求1所述的油墨，其中所述油墨載體包含水和選自甘油、乙二醇、醇、二醇、胺、醚、酰胺以及它們的組合的溶劑。
4.權(quán)利要求3所述的 油墨，其中所述油墨載體包含水和選自1，2-己二醇、1，5-戊二醇、1，3，5-(2-甲基)_戊三醇、1，6-己二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，2-烷基二醇、羥乙基丙二醇、1，2-丙二醇、2-羥乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、1-(2-羥乙基)-2_吡咯烷酮、二甘醇、二丙二醇、丙二醇、利普促克乙二醇-1、二甘醇、四甘醇、正丁基醚、三(丙二醇)甲醚、甘油、N，N-二-(2-羥乙基)-4，4-二甲基乙內(nèi)酰脲、3-吡啶基甲醇、3-甲基-1- 丁醇、季戊四醇、2-羥乙基-2-咪唑、四氫噻吩砜、環(huán)丁砜以及它們的組合的溶劑。
5.權(quán)利要求1所述的油墨，其中所述著色劑選自:黑色染料、黃色染料、品紅色染料、紅色染料、紫色染料、青色染料、藍色染料、綠色染料、橙色染料、褐色染料、白色染料以及它們的組合。
6.權(quán)利要求1所述的油墨，其中所述著色劑為有色聚合物顆粒，其中所述顆粒已經(jīng)被表面改性以能夠形成穩(wěn)定的水分散系。
7.權(quán)利要求1所述的油墨，其中所述各官能團選自:丙烯酸酯、醇、酰胺、胺、氨基甲酸酯、羧酸酯、環(huán)氧化物、酯、醚、胍、亞胺、酮、肟、磷酸酯、膦酸酯、質(zhì)子化的氮、硅烷、硫酸酯和磺酰胺。
8.權(quán)利要求1所述的油墨，其中RpR2和R3均為氟，并且其中Z1和Z2是相同的或不同的，但其中Z1和Z2并不均是氟。
9.權(quán)利要求1所述的油墨，其中RpR2或R3中的任一個為進一步包含附加官能團的烷基，其中所述附加官能團為任意的官能團，并且其中所述含氟表面活性劑降低所述油墨載體的表面張力。
10.權(quán)利要求9所述的油墨，其中所述各官能團選自:丙烯酸酯、醇、酰胺、胺、氨基甲酸酯、羧酸酯、環(huán)氧化物、酯、醚、胍、亞胺、酮、肟、磷酸酯、膦酸酯、質(zhì)子化的氮、硅烷、硫酸酯和磺酰胺。
11.權(quán)利要求9所述的油墨，其中ZpZ2和所述附加官能團是相同的，或ZpZJP所述附加官能團中的至少一個是不同的。
12.權(quán)利要求1所述的油墨，其中所述含氟表面活性劑占所述油墨的O重量％至2重量％。
13.權(quán)利要求1所述的油墨，還包含選自防卷曲劑、緩沖劑、粘合劑、殺生物劑、腐蝕抑制劑、分散劑、濕潤劑、光穩(wěn)定劑、納米顆粒穩(wěn)定劑、光學增亮劑、PH調(diào)節(jié)劑、聚合物、流變改進劑、隱蔽劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、增稠劑、黏度調(diào)節(jié)劑和表面活化劑的組分。
14.改進包含油墨載體和著色劑的油墨的特性的方法，所述方法包括:將權(quán)利要求1中所述的含氟表面活性劑添加至所述油墨，其中所述油墨載體、所述著色劑和所述含氟表面活性劑以任意次序添加。
15.權(quán)利要求14所述的方法，還包括添加選自防卷曲劑、緩沖劑、粘合劑、殺生物劑、腐蝕抑制劑、分散劑、濕潤劑、光穩(wěn)定劑、納米顆粒穩(wěn)定劑、光學增亮劑、PH調(diào)節(jié)劑、聚合物、流變改進劑、隱蔽劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、增稠劑、黏度調(diào)節(jié)劑和表面活化劑的組分。
【文檔編號】C09D11/02GK103764772SQ201180073193
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】S·沙芬斯, K·P·戴坎姆, J·C·巴特, M·哈瓦瑞 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)