本發(fā)明屬于油墨制備技術領域,具體涉及一種夜光型速干油墨及其制備方法。
背景技術:
隨著我國經(jīng)濟建設和印刷技術突飛猛進的發(fā)展,油墨生產(chǎn)在數(shù)量、品種和質(zhì)量方面都有很大改進。我國油墨產(chǎn)量約占世界油墨總產(chǎn)量的6%,已成為世界第四大油墨生產(chǎn)國。原材料的價格上漲促使著油墨企業(yè)為降低成本而做出更大的努力。適當采用些填料,既可減少顏料用量,降低成本,又可調(diào)節(jié)油墨的性質(zhì),如稀稠、流動性等,也提高配方設計的靈活性。但是,目前油墨制備工藝中添加的填料分散性差,需進入下一步研磨工序時,需要增加研磨次數(shù)才能將沖淡墨的細度控制在合格范圍內(nèi),從而造成油墨生產(chǎn)效率低,而且成本高;同時會發(fā)生油墨的光澤度、流動性等油墨品質(zhì)的下降,嚴重影響了油墨的性能。當向油墨添加熒光粉時,由于熒光粉在油墨中的分散性差,容易發(fā)生團聚現(xiàn)象,會造成沉淀、分層,發(fā)光均勻性較差,造成油墨施工性能、儲存穩(wěn)定性差和附著力差,發(fā)光性能和/或余輝效果也會損失嚴重。
當滿足發(fā)光的問題之后,在書寫時,能否速干是評判油墨好壞的另一個標準。水性油墨是以水為溶劑或分散介質(zhì)的油墨,主要是由連接料、顏料和助劑等組成。隨著各種油漆、涂料的發(fā)展,水性油墨的研究與應用也得到了很大的發(fā)展。盡管水性油墨具有環(huán)保,不污染環(huán)境,對人體健康無害等優(yōu)點,但是由于其是新興的油墨,許多性能研究還不成熟,在實際應用中仍然存在著許多問題,從而在一定程度上阻礙了其發(fā)展。由于水性油墨主要是以水為溶劑,水的沸點比一般有機溶劑的沸點要高,因而在干燥時,水性油墨干燥時間要比溶劑型油墨的干燥時間要長。干燥性能的快慢直接影響成本的高低。干燥太慢,延長生產(chǎn)的時間,也會增加成本。水性油墨干燥速度過慢,引起印刷速度降低,延長生產(chǎn)周期,導致油墨在轉(zhuǎn)印到承印材料上時,油墨還沒有干燥完全,套印下一色時極易造成網(wǎng)點擴大,層次難以豐富。尤其是在多孔介質(zhì)的噴墨印刷產(chǎn)品,希望長期保存的文本和照片能夠有高清晰度,高持久性和高耐久性,不會由于臭氧或者光照的原因發(fā)生褪色。這就要求印刷品具有高耐水牢度、高耐曬牢度,高耐臭氧牢度。對配制噴墨墨水的染料的穩(wěn)定性、耐水性、耐光性等提出了更高要求
技術實現(xiàn)要素:
為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種夜光型速干油墨,所述速干油墨包括填料混合材料25~30份、石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料1~5份、石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料1~5份、有機樹脂40~45份、有機溶劑10~15份、分散劑0.5~5份、防沉劑0.5~3份;
進一步地,所述紅色熒光染料組結(jié)構(gòu)為
其中,
Ar為
A為H或SO3M;
B為-OH、
C為
M為Na+、K+、LI+、NH4+或HN(CH3)3+;
進一步地,所述填料混合材料包括石墨烯和填料;
進一步地,一種夜光型速干油墨的制備方法,所述方法包括:
S1:制備石墨烯/長余輝熒光粉復合材料:將1g石墨烯加入100ml去離子水中,在800~1000kW超聲震動和500~800r/min離心速度攪拌下分散180~200min后制得石墨烯分散液;將25~100g長余輝熒光粉加入500ml去離子水中,在1000~1200kW超聲震動和800~1000r/min離心速度攪拌下分散240~300min后制得長余輝熒光粉分散液;在100kW超聲下往石墨烯分散液中緩慢滴加長余輝熒光粉分散液,超聲30~60min,然后抽濾、烘干,于真空環(huán)境下進行1050℃熱處理30min,再在1250℃下熱處理60min,制得石墨烯/長余輝熒光粉復合材料;
S2:制備石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料:將0.5g石墨烯/長余輝熒光粉復合材料在300~500KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯與石墨烯/長余輝熒光粉復合材料的質(zhì)量比為1.8:1,調(diào)節(jié)pH值為9,反應溫度為25℃,反應12小時;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗3次獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核殼復合材料;將該包覆有SiO2的核殼復合材料置于氬氣氣氛下進行800℃熱處理1.5h,獲得復合物;將該復合物浸沒在氫氟酸中超聲5~60min,去除部分的二氧化硅,離心并干燥,獲得石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料;
S3:將10~20份石墨烯/高嶺土/SiO2復合填料和5~10份石墨烯/碳酸鈣/SiO2復合填料在500~800KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于15~20份去離子水中,處理90~120min形成溶液A3;將1~5份石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料在500~800KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于15~20份去離子水中,處理90~120min形成溶液B3;將1~5份石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料在在500~800KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于15~20份去離子水中,處理90~120min形成溶液C1;在200~400KW超聲震動和500~800r/min離心速度攪拌下,分別緩慢滴加溶液B3、C1至溶液A3中形成混合溶液;加完混合溶液后提高轉(zhuǎn)速,控制攪拌時間為30min,攪拌溫度為60℃,過濾即制得發(fā)光油墨。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料制備方法如下:將0.5g石墨烯/紅復合材料,300~500KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯與石墨烯/紅色熒光染料組復合材料的質(zhì)量比為1.8:1,調(diào)節(jié)pH值為9,反應溫度為25℃,反應12小時;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗3次獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核殼復合材料;將該包覆有SiO2的核殼復合材料置于氬氣氣氛下進行800℃熱處理1.5h,獲得復合物;將該復合物浸沒在氫氟酸中超聲5~60min,去除部分的二氧化硅,離心并干燥;
進一步地,所述石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料制備方法如下:將0.5g石墨烯/紅復合材料,300~500KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯與石墨烯/紅色熒光染料組復合材料的質(zhì)量比為1.8:1,調(diào)節(jié)pH值為9,反應溫度為25℃,反應12小時;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗3次獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核殼復合材料;將該包覆有SiO2的核殼復合材料置于氬氣氣氛下進行800℃熱處理1.5h,獲得復合物;將該復合物浸沒在氫氟酸中超聲5~60min,去除部分的二氧化硅,離心并干燥;
進一步地,所述S3中制備紅色染料組方法包括:
S31:一縮:將三聚氯氰和乳化劑、水加入到燒杯a中打漿得三聚氯氰漿液;取燒杯b加入鄰氨基苯甲酸和水,并用堿液調(diào)整PH為6-7得鄰氨基苯甲酸溶液,將所述鄰氨基苯甲酸溶液慢慢加入到三聚氯氰漿液中得混合液,用蘇打調(diào)節(jié)混合液PH到5-6,攪拌所述混合液至氨基物完全反應得一縮溶液;
S32:二縮:在燒杯c中,加入2.4-二氨基苯磺酸用液堿調(diào)節(jié)PH6-7,攪拌溶解在水中得2.4-二氨基苯磺酸溶液;將所述2.4-二氨基苯磺酸溶液加入到所述一縮溶液中,升溫到40-45℃,用純堿調(diào)節(jié)PH到5-8,用HPLC分析,直到2.4-二氨基苯磺酸消失為終點、降溫,加入亞硝酸鈉,攪拌溶解得二縮溶液;
S33:重氮化:在燒杯d中,加入冰和鹽酸,在攪拌下,將所述二縮溶液慢慢滴加到冰鹽酸中,保持溫度0-5℃,亞硝酸鈉過量,反應2小時,用氨基指示劑檢測,氨基消失為終點。加入氨基磺酸,去除過量的亞硝酸鈉得重氮鹽;
S34:三縮:將H酸用純堿調(diào)節(jié)PH到6-7溶解在水中,升溫到40-45℃,攪拌溶解后,慢慢加入苯甲酰氯,同時用蘇打調(diào)節(jié)PH到6-7,控制游離H酸0.5%以內(nèi)為終點;反應到終點后,加入蘇打,調(diào)節(jié)PH到9-9.5,升溫回流反應2小時,降溫得三縮物;
S35:偶合:在所述重氮鹽中繼續(xù)加冰,降溫到0℃,將所述三縮物加入到重氮鹽中,加完用蘇打調(diào)節(jié)PH到8-9,反應2-4小時,用H酸檢測重氮鹽,重氮鹽消失為終點得偶合物;
S36:四縮:在燒杯e中,加入氨基乙磺酸,加入液堿和水,攪拌溶解,調(diào)節(jié)PH到7-8,將氨基乙磺酸溶液加入到偶合物中,升溫到80-90℃,保溫,用純堿調(diào)節(jié)PH到8-9.5,用TLC分析,檢測偶合物消失為終點;反應結(jié)束后,加入10-15%的精鹽鹽析,過濾,棄去濾液,濾餅溶解,溶液滲析,過濾,噴干即得染料1;
S37取代:染料1中的SO3M基團被H取代,基團被取代,被取代分別得到染料2~48;
進一步地,所述S31中所用鄰氨基苯甲酸和三聚氯氰摩爾配比為0.9~1.1:1.0;
進一步地,所述S32中所用三聚氯氰和2.4-二氨基苯磺酸摩爾配比為0.9~1.1:1.0;
進一步地,S34中所用H酸和苯甲酰氯摩爾配比為1.0:1.0~1.6;
進一步地,S36中所用H酸和氨基乙磺酸的摩爾配比為1.0:0.9~1.1;
本發(fā)明的有益效果如下:
1)紅色熒光染料組穩(wěn)定性高、耐水性及耐光性好,,使噴墨圖像能夠有高清晰度,高持久性和高耐久性,不會由于臭氧或者光照的原因發(fā)生褪色;
2)本發(fā)明所制備的速干油墨的發(fā)光強度、發(fā)光均勻和余輝時間,同時提高熒光粉在油墨中的分散性、油墨施工性能和儲存穩(wěn)定性,具有良好的經(jīng)濟效益。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。相反,本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步,為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解,在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中,詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明,但不作為對本發(fā)明的限定。下面為本發(fā)明的舉出最佳實施例:
本發(fā)明提供一種夜光型速干油墨,所述速干油墨包括填料混合材料25~30份、石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料1~5份、石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料1~5份、有機樹脂40~45份、有機溶劑10~15份、分散劑0.5~5份、防沉劑0.5~3份,其中所述紅色熒光染料組結(jié)構(gòu)為
其中,
Ar為
A為H或SO3M;
B為-OH、
C為
M為Na+、K+、LI+、NH4+或HN(CH3)3+,所述填料混合材料包括石墨烯和填料。
一種夜光型速干油墨的制備方法,所述方法包括:
S1:制備石墨烯/長余輝熒光粉復合材料:將1g石墨烯加入100ml去離子水中,在800~1000kW超聲震動和500~800r/min離心速度攪拌下分散180~200min后制得石墨烯分散液;將25~100g長余輝熒光粉加入500ml去離子水中,在1000~1200kW超聲震動和800~1000r/min離心速度攪拌下分散240~300min后制得長余輝熒光粉分散液;在100kW超聲下往石墨烯分散液中緩慢滴加長余輝熒光粉分散液,超聲30~60min,然后抽濾、烘干,于真空環(huán)境下進行1050℃熱處理30min,再在1250℃下熱處理60min,制得石墨烯/長余輝熒光粉復合材料;
S2:制備石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料:將0.5g石墨烯/長余輝熒光粉復合材料在300~500KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯與石墨烯/長余輝熒光粉復合材料的質(zhì)量比為1.8:1,調(diào)節(jié)pH值為9,反應溫度為25℃,反應12小時;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗3次獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核殼復合材料;將該包覆有SiO2的核殼復合材料置于氬氣氣氛下進行800℃熱處理1.5h,獲得復合物;將該復合物浸沒在氫氟酸中超聲5~60min,去除部分的二氧化硅,離心并干燥,獲得石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料;
S3:將10~20份石墨烯/高嶺土/SiO2復合填料和5~10份石墨烯/碳酸鈣/SiO2復合填料在500~800KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于15~20份去離子水中,處理90~120min形成溶液A3;將1~5份石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料在500~800KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于15~20份去離子水中,處理90~120min形成溶液B3;將1~5份石墨烯/長余輝熒光粉/SiO2復合材料在在500~800KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于15~20份去離子水中,處理90~120min形成溶液C1;在200~400KW超聲震動和500~800r/min離心速度攪拌下,分別緩慢滴加溶液B3、C1至溶液A3中形成混合溶液;加完混合溶液后提高轉(zhuǎn)速,控制攪拌時間為30min,攪拌溫度為60℃,過濾即制得發(fā)光油墨,所述石墨烯/紅色熒光染料組/SiO2復合材料制備方法如下:將0.5g石墨烯/紅復合材料,300~500KW超聲震動和1000~1200r/min離心速度攪拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯與石墨烯/紅色熒光染料組復合材料的質(zhì)量比為1.8:1,調(diào)節(jié)pH值為9,反應溫度為25℃,反應12小時;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗3次獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核殼復合材料;將該包覆有SiO2的核殼復合材料置于氬氣氣氛下進行800℃熱處理1.5h,獲得復合物;將該復合物浸沒在氫氟酸中超聲5~60min,去除部分的二氧化硅,離心并干燥;
所述S3中制備紅色染料組方法包括:
S31:一縮:將三聚氯氰和乳化劑、水加入到燒杯a中打漿得三聚氯氰漿液;取燒杯b加入鄰氨基苯甲酸和水,并用堿液調(diào)整PH為6-7得鄰氨基苯甲酸溶液,將所述鄰氨基苯甲酸溶液慢慢加入到三聚氯氰漿液中得混合液,用蘇打調(diào)節(jié)混合液PH到5-6,攪拌所述混合液至氨基物完全反應得一縮溶液;
S32:二縮:在燒杯c中,加入2.4-二氨基苯磺酸用液堿調(diào)節(jié)PH6-7,攪拌溶解在水中得2.4-二氨基苯磺酸溶液;將所述2.4-二氨基苯磺酸溶液加入到所述一縮溶液中,升溫到40-45℃,用純堿調(diào)節(jié)PH到5-8,用HPLC分析,直到2.4-二氨基苯磺酸消失為終點、降溫,加入亞硝酸鈉,攪拌溶解得二縮溶液;
S33:重氮化:在燒杯d中,加入冰和鹽酸,在攪拌下,將所述二縮溶液慢慢滴加到冰鹽酸中,保持溫度0-5℃,亞硝酸鈉過量,反應2小時,用氨基指示劑檢測,氨基消失為終點。加入氨基磺酸,去除過量的亞硝酸鈉得重氮鹽;
S34:三縮:將H酸用純堿調(diào)節(jié)PH到6-7溶解在水中,升溫到40-45℃,攪拌溶解后,慢慢加入苯甲酰氯,同時用蘇打調(diào)節(jié)PH到6-7,控制游離H酸0.5%以內(nèi)為終點;反應到終點后,加入蘇打,調(diào)節(jié)PH到9-9.5,升溫回流反應2小時,降溫得三縮物;
S35:偶合:在所述重氮鹽中繼續(xù)加冰,降溫到0℃,將所述三縮物加入到重氮鹽中,加完用蘇打調(diào)節(jié)PH到8-9,反應2-4小時,用H酸檢測重氮鹽,重氮鹽消失為終點得偶合物;
S36:四縮:在燒杯e中,加入氨基乙磺酸,加入液堿和水,攪拌溶解,調(diào)節(jié)PH到7-8,將氨基乙磺酸溶液加入到偶合物中,升溫到80-90℃,保溫,用純堿調(diào)節(jié)PH到8-9.5,用TLC分析,檢測偶合物消失為終點;反應結(jié)束后,加入10-15%的精鹽鹽析,過濾,棄去濾液,濾餅溶解,溶液滲析,過濾,噴干即得染料1;
S37取代:染料1中的SO3M基團被H取代,基團被取代,被取代分別得到染料2~48。
所述S31中所用鄰氨基苯甲酸和三聚氯氰摩爾配比為0.9~1.1:1.0,所述S32中所用三聚氯氰和2.4-二氨基苯磺酸摩爾配比為0.9~1.1:1.0,S34中所用H酸和苯甲酰氯摩爾配比為1.0:1.0~1.6,S36中所用H酸和氨基乙磺酸的摩爾配比為1.0:0.9~1.1。
本發(fā)明中所述紅色熒光染料組,其結(jié)構(gòu)通式如式(I)
其中,
Ar為:
A為:H或SO3M;
B為:-OH,
C為:
M為:Na+,K+,LI+,NH4+,HN(CH3)3+。
紅色熒光染料組制備方法如下:
一縮:在1000ml燒杯中,加入18.5g(0.1mol)三聚氯氰和適量的乳化劑與100g冰和50ml水一起打漿半小時。用液堿(30%)將13.8g(0.1mol)鄰氨基苯甲酸溶解在150ml水中,調(diào)節(jié)PH6-7。將鄰氨基苯甲酸溶液慢慢加入到三聚氯氰中,加完攪拌半小時,用蘇打調(diào)節(jié)PH到5-6。用氨基指示劑檢測,氨基消失為終點。
二縮:在250ml燒杯中,加入18.8g折百(0.1mol)2.4-二氨基苯磺酸用液堿(30%)調(diào)節(jié)PH6-7,攪拌溶解在200ml水中。然后將2.4-二氨基苯磺酸溶液加入到一縮溶液中,升溫到40-45℃,用純堿調(diào)節(jié)PH到5-8,用HPLC分析,直到2.4-二氨基苯磺酸消失為終點。降溫,加入6.9g亞硝酸鈉,攪拌溶解,備用。
重氮化:在2000ml燒杯中,加入200g冰和35ml鹽酸,在攪拌下,將二縮物慢慢滴加到冰鹽酸中,加完,保持溫度0-5℃,亞硝酸鈉過量,反應2小時。用氨基指示劑檢測,氨基消失為終點。加入氨基磺酸,去除過量的亞硝酸鈉,備用。
三縮:將40g 85%(0.1mol)的H酸用純堿調(diào)節(jié)PH到6-7溶解在300ml水中,升溫到40-45℃,攪拌溶解后。慢慢加入16g苯甲酰氯,同時用蘇打調(diào)節(jié)PH到6-7??刂朴坞xH酸0.5%以內(nèi)為終點。反應到終點后,加入蘇打,調(diào)節(jié)PH到9-9.5,升溫回流反應2小時,降溫備用。
偶合:在重氮鹽中繼續(xù)加冰,降溫到0℃。將三縮物加入到重氮鹽中,加完用蘇打調(diào)節(jié)PH到8-9,反應2-4小時,用H酸檢測重氮鹽,重氮鹽消失為終點。
四縮:在100ml燒杯中,加入氨基乙磺酸12.5g(0.1mol),加入液堿(30%)和70ml水,攪拌溶解,調(diào)節(jié)PH到7-8。將氨基乙磺酸溶液加入到偶合物中,升溫到80-90℃,保溫,用純堿調(diào)節(jié)PH到8-9.5,用TLC分析,檢測偶合物消失為終點。反應結(jié)束后,加入10-15%的精鹽鹽析,過濾,棄去濾液,濾餅溶解,溶液滲析(小于60μs/cm),過濾(GF/A,GF/F和0.45μm膜),噴干得染料1。
化學式:
其中例1的結(jié)構(gòu)式即為式(Ⅱ),例1~48的結(jié)構(gòu)通式如下:
相應基團被如下表物質(zhì)所取代之后,得到相應的染料2~48。
表1染料2~48對應的A、B、C基團列表
以上所述的實施例,只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式的一種,本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。