本發(fā)明涉及數(shù)碼噴墨印花，具體為一種水性高遮蓋的速干白墨及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、數(shù)碼噴墨印花技術(shù)是一種新的紡織印花技術(shù)，它是將專(zhuān)用染料墨水或涂料墨水通過(guò)噴墨打印機(jī)直接噴印在紡織品上。數(shù)碼噴墨印花技術(shù)印花精細(xì)度高，無(wú)須制版，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化電子商務(wù)消費(fèi)，且無(wú)染料和助劑的廢棄和浪費(fèi)。

2、二氧化鈦是一種常用的白色顏料，它不僅能夠通過(guò)散射光線提供較好的白度，還兼具極佳的遮蓋性，是涂料、造紙、化學(xué)纖維和天然乳膠等行業(yè)常用的著色劑。但是目前鈦白粉存在價(jià)格偏高，運(yùn)行成本較大，且生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生二次污染。復(fù)合鈦白粉作為鈦白粉的替代品，指的是具有鈦白粉的性能且成本比鈦白粉低，能夠部分或全部替代鈦白粉的無(wú)機(jī)粉體材料。但現(xiàn)今大多數(shù)代替的無(wú)機(jī)粉體材料依然或多或少包含一定的鈦白粉，例如中國(guó)專(zhuān)利cn101100561a、cn1724595a等，在性能方面目前還沒(méi)有一種復(fù)合鈦白粉體能夠在市場(chǎng)上很好的代替純鈦白粉的作用，比如遮蓋力下降、耐候性不足，消色力表現(xiàn)不能令人滿意等問(wèn)題，所以說(shuō)目前的鈦白粉技術(shù)在一定程度上是以犧牲部分鈦白粉應(yīng)有的性能而進(jìn)行的取代鈦白粉，還不能達(dá)到完全取代鈦白粉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種水性高遮蓋的速干白墨及其制備方法，具體來(lái)說(shuō)是一種在日常使用中適合燙畫(huà)噴印的白墨，可在尼龍基材或者尼龍涂層上快速實(shí)現(xiàn)白色底色的構(gòu)建，具有高遮蓋力。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種水性高遮蓋的速干白墨，包括如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的成分：白墨色漿15%～40%、熱塑性丙烯酸樹(shù)脂20%～40%、潤(rùn)濕劑5%～10%、分散劑5%～10%、功能樹(shù)脂5%～10%、ph調(diào)節(jié)劑0.2%～1%、抗菌劑0.5%～1%、消泡劑0.2%～0.5%、去離子水余量。

4、進(jìn)一步地，潤(rùn)濕劑為丙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、乙二醇中的一種或多種。

5、進(jìn)一步地，分散劑為tego-715w、sn?5040、byk?110中的一種或多種。

6、進(jìn)一步地，功能樹(shù)脂為羧甲基纖維素鈉、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇中的一種或多種。

7、進(jìn)一步地，ph調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或多種。

8、進(jìn)一步地，抗菌劑為vok-lb401、am-0209中的一種或多種。

9、進(jìn)一步地，消泡劑為du-159、ac-2010中的一種或多種。

10、進(jìn)一步地，白墨色漿包括如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的成分：復(fù)合高遮蓋白色粉體20%～40%、水性硅溶膠2%～5%、復(fù)合分散劑10%～20%、潤(rùn)濕劑1%～10%、去離子水余量。

11、進(jìn)一步地，所述白墨色漿的制備方法如下：

12、（1）將復(fù)合高遮蓋白色粉體與復(fù)合分散劑依次加入反應(yīng)器中，攪拌10～20min，直至粉體分散均勻，得物料1；

13、（2）向物料1中加入水性硅溶膠、潤(rùn)濕劑和去離子水，攪拌30～60min即可得到白墨色漿。

14、進(jìn)一步地，所述復(fù)合高遮蓋白色粉體為納米碳酸鈣、有機(jī)硅光擴(kuò)散微球、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）光擴(kuò)散微球的混合粉末，三者質(zhì)量比為3:1:1，納米碳酸鈣粒徑小于200nm，有機(jī)硅光擴(kuò)散微球和聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）光擴(kuò)散微球粒徑小于150nm。

15、進(jìn)一步地，所述水性硅溶膠粒徑大小為10～50nm。

16、進(jìn)一步地，所述復(fù)合分散劑為潤(rùn)濕分散劑kmt-3003和協(xié)同分散劑ag-330的組合，二者的質(zhì)量比為5:1。

17、進(jìn)一步地，所述潤(rùn)濕劑為丙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、乙二醇中的一種或多種。

18、不同于傳統(tǒng)白色墨水全部使用納米級(jí)二氧化鈦?zhàn)鳛榘咨伭?，本發(fā)明的速干白墨采用的是有機(jī)和無(wú)機(jī)光擴(kuò)散粉體進(jìn)行復(fù)配的方式，碳酸鈣作為無(wú)機(jī)顆粒，具有較高的硬度和穩(wěn)定性，能夠提高白墨的耐磨性、耐候性和抗吸潮性等性能，有機(jī)硅光擴(kuò)散微球和pmma光擴(kuò)散微球作為有機(jī)顆粒，具有良好的柔韌性和光學(xué)性能，能夠增強(qiáng)白墨的涂刷性、吸附性和耐褪色性等性能，這種復(fù)配的方式可完全替代昂貴的納米級(jí)二氧化鈦，降低生產(chǎn)成本。而且采用的是不同粒徑大小的3種光擴(kuò)散粉體，其中碳酸鈣粒徑小于200nm，有機(jī)硅光擴(kuò)散微球和pmma光擴(kuò)散微球粒徑小于150nm，這種不同粒徑的搭配使得白墨在微觀結(jié)構(gòu)上形成了多層次的顆粒分布，較小粒徑的有機(jī)硅光擴(kuò)散微球和pmma光擴(kuò)散微球能夠填充在較大粒徑碳酸鈣之間的空隙中，形成緊密的堆積結(jié)構(gòu)，提高了白墨的密實(shí)度和遮蓋力，同時(shí)，不同粒徑的顆粒對(duì)光的散射作用也不同，能夠在不同角度和波長(zhǎng)范圍內(nèi)有效地散射光線，進(jìn)一步提高了白墨的遮蓋力。當(dāng)速干白墨通過(guò)噴涂方式于織物表面時(shí)，微觀下顆粒的凹凸不平對(duì)光有散射作用，可以起到良好的消光效果，提升墨水的霧度，同時(shí)也較大程度地降低了其透光率，使得產(chǎn)品外觀更加均勻，提高其整體的外觀質(zhì)感和質(zhì)量，白墨的遮蓋力、涂刷性、吸附性、抗吸潮性、耐褪色性等性能得到明顯改善。

19、潤(rùn)濕分散劑kmt-3003和協(xié)同分散劑ag-330按5:1質(zhì)量比組成的復(fù)合分散劑，對(duì)納米級(jí)碳酸鈣、納米級(jí)硅微球和聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）微球復(fù)合高遮蓋白色粉體具有良好的分散效果，能夠使粉體的分散、潤(rùn)濕性質(zhì)發(fā)生變化，使其具有良好的分散性與耐候性。

20、水性硅溶膠具有較大的比表面積和吸附性，可以在一定條件下使復(fù)合白色粉體具有一定的吸附作用使得體系更加穩(wěn)定，并在打印過(guò)程中作為“橋梁”實(shí)現(xiàn)基材與墨水本體的交聯(lián)構(gòu)建。功能樹(shù)脂能夠調(diào)整墨水的黏度，可以有效防止墨水中的顆粒沉淀，保持墨水的均勻性和穩(wěn)定性，防止墨水沉淀和分層，且具有良好的乳狀、打散、懸浮和粘結(jié)作用，使打印過(guò)程中更易于流平；同時(shí)還能夠增強(qiáng)涂層與基材之間的附著力，使打印圖案更加均勻、光滑，提高打印效果和保護(hù)性能。

21、然而，納米碳酸鈣屬于無(wú)機(jī)粉體材料，不僅與有機(jī)微球相容性較差，而且在水性介質(zhì)中容易發(fā)生團(tuán)聚，須經(jīng)過(guò)表面改性處理，以增加其與有機(jī)微球的親和性，并提高其在水性介質(zhì)中的分散性和界面接觸強(qiáng)度使其分散均勻。

22、進(jìn)一步地，改性納米碳酸鈣的制備方法包括以下步驟：

23、s11：將精制ca(oh)2漿料陳化12～24h，經(jīng)振動(dòng)篩和旋液分離器6級(jí)除渣，收集到的篩粉末與去離子水混合均勻，獲得ca(oh)2漿液；

24、s12：將ca(oh)2漿液邊攪拌邊加熱，溫度到達(dá)80～85℃后加入ca(oh)2質(zhì)量5%～10％的改性劑，加料完成后調(diào)節(jié)ph值為8.0～8.5，80～90℃恒溫?cái)嚢?0～90min后，冷卻至30～40℃后，通入體積濃度為20%～40%的co2氣體進(jìn)行鼓泡碳化反應(yīng)至漿料ph為7.0～7.5，將漿料加熱至50～60℃，加入ca(oh)2質(zhì)量5%～10％的改性劑，加料完成后調(diào)節(jié)ph值為8.0～8.5，50～60℃恒溫?cái)嚢?0～120min后，冷卻至30～40℃，再通入體積濃度為20%～40%的co2氣體進(jìn)行鼓泡碳化反應(yīng)至漿料ph為6.5～7.0碳化終點(diǎn)，得到熟漿；

25、s13：將熟漿邊攪拌邊加熱，溫度達(dá)到30～40℃后加入ca(oh)2質(zhì)量的0.5%～1.5％的晶型控制劑a液，攪拌混合均勻后，加入ca(oh)2質(zhì)量的0.5%～1.5％的晶型控制劑b液，攪拌混合均勻后，冷卻至室溫，依次經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離、洗滌、烘干、研磨，獲得粒徑小于200nm的改性納米碳酸鈣。

26、進(jìn)一步地，所述步驟s11中的過(guò)篩ca(oh)2粉末和去離子水混合質(zhì)量比為ca(oh)2粉末：去離子水＝1:10～15。

27、進(jìn)一步地，所述步驟s12中的改性劑為kh550（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）和十二烷基硫酸鈉的混合溶液，其中kh550的質(zhì)量百分含量為3％～4％，十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量百分含量為1％～2％。

28、進(jìn)一步地，所述步驟s13的晶型控制劑包括a液和b液，a液為10～20g/l?edta（乙二胺四乙酸）的水溶液，b液為聚乙烯醇復(fù)合液，b液的制備方法為：配置質(zhì)量百分含量為2％～5％的檸檬酸鈉溶液，向檸檬酸鈉溶液中加入聚乙烯醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后將溶液加熱?5～50℃，再在攪拌狀態(tài)下向溶液中加入生育酚，加料完成后攪拌30～60min，然后在攪拌狀態(tài)下向溶液中加入二氧化鈦粉末和氯化鎂粉末，加料完成后繼續(xù)攪拌10～15min，過(guò)濾去除不溶相，獲得b液。

29、優(yōu)選地，所述檸檬酸鈉溶液中加入聚乙烯醇的質(zhì)量比為聚乙烯醇：檸檬酸鈉溶液＝3～4:100；所述生育酚、二氧化鈦粉末和氯化鎂粉末的加入質(zhì)量與所述聚乙烯醇的質(zhì)量比為生育酚：二氧化鈦粉末：氯化鎂粉末：聚乙烯醇＝1～2g:2～3g:0.6～0.9g:1～2g。

30、本發(fā)明中對(duì)納米碳酸鈣先進(jìn)行改性，然后再進(jìn)行晶型控制，如果先進(jìn)行晶型控制再進(jìn)行改性，可能會(huì)因?yàn)楦男赃^(guò)程對(duì)晶型產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的影響，增加晶型控制的不確定性，而先改性再晶型控制可以減少這種不確定性。改性劑為kh550和十二烷基硫酸鈉的混合溶液，kh550分子結(jié)構(gòu)中的乙氧基可以與碳酸鈣表面的羥基發(fā)生水解反應(yīng)，形成硅醇鍵，隨后硅醇鍵之間或與碳酸鈣表面的羥基進(jìn)一步縮合，從而在納米碳酸鈣表面形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵合。這種化學(xué)鍵合使得納米碳酸鈣表面覆蓋了一層有機(jī)硅烷層，有機(jī)硅烷層的引入使得納米碳酸鈣表面具有一定的有機(jī)特性，與有機(jī)微球的表面性質(zhì)更加相似，這樣可以提高納米碳酸鈣與有機(jī)微球之間的相容性，減少兩者之間的界面張力，良好的相容性有助于納米碳酸鈣與有機(jī)微球更好地結(jié)合，形成均勻的分散體系，提高白墨的均勻性和穩(wěn)定性。而且改性后的納米碳酸鈣表面的有機(jī)硅烷層也可以與水性介質(zhì)中的分子發(fā)生相互作用，有機(jī)硅烷層的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)可以阻止顆粒之間的相互靠近和團(tuán)聚，保持顆粒的分散狀態(tài)，形成空間位阻效應(yīng)，進(jìn)一步提高整個(gè)白墨體系的穩(wěn)定性和均勻性。十二烷基硫酸鈉作為陰離子表面活性劑親水端吸附在納米碳酸鈣表面，疏水端朝向外部與水性介質(zhì)相互作用，顯著降低顆粒的表面能而具有親水性，這樣不僅可以減少顆粒之間的團(tuán)聚，而且可以使納米碳酸鈣更容易分散在水性介質(zhì)中。因此，改性劑中的kh550和十二烷基硫酸鈉通過(guò)表面化學(xué)改性，提高了納米碳酸鈣的相容性和分散性，并提高界面接觸強(qiáng)度，顯著改善了納米碳酸鈣的性能，在納米碳酸鈣表面形成更加穩(wěn)定的分散體系，使其在與有機(jī)微球結(jié)合能力更強(qiáng)，并能防止顆粒的團(tuán)聚和沉淀。

31、晶型控制劑a液為edta的水溶液，edta可以與鈣離子形成絡(luò)合物，從而控制碳酸鈣的結(jié)晶過(guò)程。晶型控制劑b液為聚乙烯醇復(fù)合液，聚乙烯醇可以吸附在碳酸鈣晶體表面，影響晶體的生長(zhǎng)習(xí)性，從而控制晶型；檸檬酸鈉可以與鈣離子形成絡(luò)合物，進(jìn)一步調(diào)節(jié)結(jié)晶過(guò)程；生育酚、二氧化鈦粉末和氯化鎂粉末可能也會(huì)與碳酸鈣晶體發(fā)生相互作用，影響晶型和性能。

32、本發(fā)明提供了一種水性高遮蓋的速干白墨的制備方法，該方法包括如下步驟：

33、s1：將白墨色漿、熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、功能樹(shù)脂依次加入反應(yīng)器中，攪拌20～30min直至色漿分散均勻，再加入潤(rùn)濕劑和分散劑，繼續(xù)攪拌20～30min得到粗制白色墨水；

34、s2：將消泡劑加入余量去離子水中攪拌10～15min后，再倒入粗制白色墨水混合溶液中，攪拌20～30min，得混合液1；

35、s3：向混合液1中加入ph調(diào)節(jié)劑和抗菌劑，攪拌30～60min得混合液2，將混合液2通過(guò)400目細(xì)網(wǎng)過(guò)濾2遍，即可得到高遮蓋的速干白墨。

36、進(jìn)一步地，所述步驟s3中ph調(diào)節(jié)的合適范圍為6.0～8.0。

37、本發(fā)明的有益效果為：

38、本發(fā)明提供了一種水性高遮蓋的速干白墨及其制備方法，其中復(fù)合高遮蓋白色粉體為質(zhì)量比為3:1:1的納米碳酸鈣、有機(jī)硅光擴(kuò)散微球、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）光擴(kuò)散微球的混合粉末，改性納米碳酸鈣和光擴(kuò)散粉體對(duì)光有散射作用，可以起到良好的消光效果，很好地提升墨水的霧度，同時(shí)也極大降低了其透光率，使得產(chǎn)品外觀更加均勻，提高整體的性能。這種有機(jī)和無(wú)機(jī)光擴(kuò)散粉體復(fù)配的方式可完全替代昂貴的納米級(jí)二氧化鈦，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明中還通過(guò)對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行改性處理，先改性后控制晶型，增加了納米碳酸鈣與有機(jī)微球的親和性，并提高了納米碳酸鈣在水性介質(zhì)中的分散性和界面接觸強(qiáng)度，形成均勻的分散體系，提高白墨的均勻性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提高白墨的產(chǎn)品性能。