專利名稱：噴墨打印紙用涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明的技術方案涉及紙的沒有顏料的涂層的涂布，具體地說是噴墨打印紙用涂料及其制備方法。
背景技術：
隨著電腦的普及，與之相關的輔助產品也得到了發(fā)展，打印機便是其中之一。噴墨打印機能進行彩色打印，其打印原理是按照打印信號，通過微孔將墨水噴到打印紙上。由于紙張纖維長度與寬度、孔隙等的影響，造成墨水在紙張表面的擴散、滲透不均勻，使打印效果變差，特別是進行彩色打印，圖片的質量很差。改善紙張表面的均勻性，可以提高噴墨打印質量。
在普通打印紙表面涂布一層涂料是改善紙張表面均勻性的有效方法之一。CN 1769588公開了一種納米級環(huán)保型彩色數(shù)碼打印紙專用涂料，含有納米級二氧化鈦、二氧化硅、聚乙烯醇、羧基丁苯膠乳、聚丙烯酸鈉鹽、聚酰胺聚脲樹脂、聚二甲基硅氧烷乳液、羧甲基纖維素、有機硅丙烯酸酯共聚物、水等重量組份；CN 1871130披露了涂有胺官能聚乙烯醇的噴墨打印紙，該紙張制品上涂有一種噴墨涂料，該噴墨涂料含有一種礦物顏料和一種水基高分子粘合劑；CN 1775548介紹了一種噴墨打印紙，在紙基的一面涂有一層水性噴墨涂料，該涂料的組分及其重量份數(shù)為顏料80～120，粘合劑5～25，固色劑1～10，抗水劑1～5，水300～500。
在這些已公開的專利方法中，打印紙表面所用的涂料均由成膜物、固體顏填料、助劑和水組成，成膜物主要有聚乙烯醇及其衍生物、丁苯乳膠、乙酸乙烯酯—丙烯酸酯共聚物、聚乙烯亞胺、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉及其衍生物，固體顏填料主要有瓷土、滑石粉、高嶺土、碳酸鈣、鈦白粉、二氧化硅、氧化鋅、硫酸鈣、云母、氫氧化鋁。固體顏填料雖能改善紙張的白度和吸墨性能，但是使涂層硬度提高，紙張的折疊性能降低，甚至不能折疊；在涂料生產中，固體顏填料需要研磨、分散；還有固體顏填料的沉降、均勻性問題，這些都使打印紙表面用涂料的生產、使用工藝過程復雜化。另外，隨著噴墨打印紙的大量使用，這種紙的回收利用也是需要考慮的問題，目前常用的一些成膜物，如丁苯膠，在自然中很難降解。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種噴墨打印紙用涂料及其制備方法，以克服已有噴墨打印紙表面所用的含固體顏填料涂料的涂層硬度提高導致紙張的折疊性能降低、生產工藝過程復雜、及在自然中很難降解使回收利用難度增加的缺點。
本發(fā)明解決該技術問題所采用的技術方案是本發(fā)明的噴墨打印紙用涂料的基本組成為10％明膠水溶液93.8～96.8％20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液2.95～6.15％水溶性助劑苯甲酸鈉0.05～0.25％上述各組分的濃度均為質量百分比濃度，組分比為質量百分比。
上述組成中的丙烯酸鹽是丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、或丙烯酸銨中的一種、二種或三種的混合物。
本發(fā)明的噴墨打印紙用涂料的制備方法，步驟是(1)10％明膠水溶液配制分別取20質量單位的明膠和180質量單位的蒸餾水置于容器中，用80～95℃熱水浴加熱，攪拌使明膠完全溶解，即制得10％明膠水溶液，待用；(2)20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液制備分別取12～18質量單位的丙烯酸鹽、2～8質量單位的丙烯酰胺和70質量單位蒸餾水加入反應瓶中，攪拌升溫至70～90℃，再滴加入由0.05～0.1質量單位的過硫酸鹽與10質量單位蒸餾水配制成的過硫酸鹽水溶液，然后在70～90℃繼續(xù)反應2～3小時，最后升溫至90～100℃反應0.5～1小時，冷卻得20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)噴墨打印紙用涂料配制分別取93.8～96.8質量單位由步驟(1)制備的濃度為10％明膠水溶液、2.95～6.15質量單位由步驟(2)制備的濃度為20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液和0.05～0.25質量單位水溶性助劑苯甲酸鈉加入燒杯中，在40～60℃攪拌溶解成均勻透明的溶液，即制得噴墨打印紙用涂料；上述制備方法各步驟中的質量單位是相同的，溶液濃度均為質量百分比濃度。
上述制備方法中的丙烯酸鹽是丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、或丙烯酸銨中的一種、二種或三種的混合物。
上述制備方法中的硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸鈉、或過硫酸銨。
在本發(fā)明的組成和制備方法中，根據(jù)需要，還可以加入抗氧劑、和/或紫外線吸收劑。
本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明突出的實質性特點和顯著的進步是，本發(fā)明的噴墨打印紙涂料為均勻透明的溶液，不含固體顏填料類不溶物，涂層硬度不會提高，保持了紙張良好的折疊性能。
(2)本發(fā)明噴墨打印紙涂料以特定工藝方法制備的丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物作吸水劑；采用明膠做成膜物。明膠中含有酰胺鍵、氨基、羥基、羧基極性基團，能夠與紙纖維很好結合，打印時能協(xié)助吸收墨水中水分，加快水分向紙基的轉移。墨水中的顏色分子會和明膠分子所帶基團結合，停留在明膠層中，水分揮發(fā)干燥后形成穩(wěn)定的膜，其耐水性優(yōu)于普通打印紙。同時，所用丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物含有羧酸鹽、酰胺和氨基，與明膠極性相近，能夠很好互溶，可以提高涂層對墨水的吸收速度，并有固色作用。丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物與明膠分子均勻分散，協(xié)同作用，使涂層具有理想的吸水、固色、原色彩穩(wěn)定性和高分辨率性能。
(3)按本發(fā)明方法制備的噴墨打印紙用涂料為均勻透明的溶液，在10～50℃溫度范圍內，粘度為6～100mPa·S，通過改變涂布溫度，能夠滿足不同涂布工藝對涂料粘度的要求。該涂料易于涂布，可以一次涂布或多次涂布，能夠進行高速涂布。所生產噴墨打印紙柔韌性與原紙相近，可以支持快速、分辨率≥720dpi的打印，圖像清晰，色彩鮮艷，墨水不變色，能夠真實再現(xiàn)原色彩。圖像穩(wěn)定性好，在室內放置兩年，色彩無明顯變化。
(4)由于不含固體顏填料，就不需要研磨、分散，也沒有固體顏填料的沉降和均勻性問題，因此本發(fā)明的噴墨打印紙用涂料的制備方法簡單，無任何污染物排放，生產成本低。
(5)本發(fā)明的噴墨打印紙用涂料中各成分均無毒無害，在自然中很容易降解，便于打印紙的回收利用。
具體實施例方式
實施例1(1)10％明膠水溶液配制取20g明膠和180g蒸餾水置于容器中，用80℃熱水浴加熱，攪拌溶解完全，即制得10％明膠水溶液，待用；(2)20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液制備將12g丙烯酸鉀、8g丙烯酰胺、和70g蒸餾水加入反應瓶中，攪拌升溫至70℃，再滴加0.05g過硫酸鉀與10g蒸餾水的溶液，然后在70℃繼續(xù)反應3小時，最后升溫至90℃反應1小時，冷卻即制得20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)噴墨打印紙用涂料配制將95g由步驟(1)制備的10％明膠水溶液、4.9g由步驟(2)制備的20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.1g苯甲酸鈉加入燒杯中，在40℃攪拌溶解成均勻透明的溶液，即制得噴墨打印紙用涂料。
實施例2除用丙烯酸鈉替換丙烯酸鉀，用過硫酸鈉替換過硫酸鉀之外，其他均同實施例1，由此制得噴墨打印紙用涂料。
實施例3除用丙烯酸銨替換丙烯酸鉀，用過硫酸銨替換過硫酸鉀之外，其他均同實施例1，由此制得噴墨打印紙用涂料。
實施例4(1)10％明膠水溶液配制取20g明膠和180g蒸餾水置于容器中，用87℃熱水浴加熱，攪拌溶解完全，即制得10％明膠水溶液，待用；(2)20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液制備將8.0g丙烯酸鉀、8.0g丙烯酸銨、4.0g丙烯酰胺、和70g蒸餾水加入反應瓶中，攪拌升溫至80℃，再滴加0.08g過硫酸銨與10g蒸餾水的溶液，然后在80℃繼續(xù)反應2小時，最后升溫至95℃反應0.8小時，冷卻即制得20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)噴墨打印紙用涂料配制將95.8g由步驟(1)制備的10％明膠水溶液、4.0g由步驟(2)制備的20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.2g苯甲酸鈉加入燒杯中，在50℃攪拌溶解成均勻透明的溶液，即制得噴墨打印紙用涂料。
實施例5除用丙烯酸鈉替換丙烯酸鉀之外，其他均同實施例4，由此制得噴墨打印紙用涂料。
實施例6除用丙烯酸鈉替換丙烯酸銨之外，其他均同實施例4，由此制得噴墨打印紙用涂料。
實施例7(1)10％明膠水溶液配制取20g明膠和80g蒸餾水置于容器中，用95℃熱水浴加熱，攪拌溶解完全，即制得10％明膠水溶液，待用；(2)20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液制備將6.0g丙烯酸鉀、6.0g丙烯酸鈉、6.0g丙烯酸銨、2.0g丙烯酰胺、和70g蒸餾水加入反應瓶中，攪拌升溫至90℃，再滴加0.1g過硫酸銨與10g蒸餾水的溶液，然后在90℃繼續(xù)反應2小時，最后升溫至100℃反應0.5小時，冷卻即制得20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)噴墨打印紙用涂料配制將96.8g由步驟(1)制備的10％明膠水溶液、2.95g由步驟(2)制備的20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.25g苯甲酸鈉加入燒杯中，在60℃攪拌溶解成均勻透明的溶液，即制得噴墨打印紙用涂料。
實施例8(1)10％明膠水溶液配制取20g明膠和180g蒸餾水置于容器中，用95℃熱水浴加熱，攪拌溶解完全，即制得10％明膠水溶液，待用；(2)20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液制備將18g丙烯酸銨、2.0g丙烯酰胺、和70g蒸餾水加入反應瓶中，攪拌升溫至80℃，再滴加0.1g過硫酸銨與10g蒸餾水的溶液，然后在80℃繼續(xù)反應3小時，最后升溫至90℃反應1小時，冷卻，即制得20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)噴墨打印紙用涂料配制將93.8g由步驟(1)制備的10％明膠水溶液、6.15g由步驟(2)制備的20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液、和0.05g苯甲酸鈉加入燒杯中，在60℃攪拌溶解成均勻透明的溶液，即制得噴墨打印紙用涂料。
權利要求
1.一種噴墨打印紙用涂料，其特征在于該涂料的基本組成為10％明膠水溶液93.8～96.8％20％丙烯酸鹽-丙烯酰胺共聚物水溶液2.95～6.15％水溶性助劑苯甲酸鈉0.05～0.25％上述各組分的濃度均為質量百分比濃度，組分比為質量百分比。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴墨打印紙用涂料，其特征在于上述組成中的丙烯酸鹽是丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、或丙烯酸銨中的一種、二種或三種的混合物。
3.權利要求1所述的噴墨打印紙用涂料的制備方法，其特征在于步驟是(1)10％明膠水溶液配制分別取20質量單位的明膠和180質量單位的蒸餾水置于容器中，用80～95℃熱水浴加熱，攪拌使明膠完全溶解，即制得10％明膠水溶液，待用；(2)20％丙烯酸鹽-丙烯酰胺共聚物水溶液制備分別取12～18質量單位的丙烯酸鹽、2～8質量單位的丙烯酰胺和70質量單位蒸餾水加入反應瓶中，攪拌升溫至70～90℃，再滴加入由0.05～0.1質量單位的過硫酸鹽與10質量單位蒸餾水配制成的過硫酸鹽水溶液，然后在70～90℃繼續(xù)反應2～3小時，最后升溫至90～100℃反應0.5～1小時，冷卻得20％丙烯酸鹽-丙烯酰胺共聚物水溶液，待用；(3)噴墨打印紙用涂料配制分別取93.8～96.8質量單位由步驟(1)制備的濃度為10％明膠水溶液、2.95～6.1 5質量單位由步驟(2)制備的濃度為20％丙烯酸鹽-丙烯酰胺共聚物水溶液和0.05～0.25質量單位水溶性助劑苯甲酸鈉加入燒杯中，在40～60℃攪拌溶解成均勻透明的溶液，即制得噴墨打印紙用涂料；上述制備方法各步驟中的質量單位是相同的，溶液濃度均為質量百分比濃度。
4.根據(jù)權利要求3所述的噴墨打印紙用涂料的制備方法，其特征在于上述制備方法中的丙烯酸鹽是丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、或丙烯酸銨中的一種、二種或三種的混合物。
5.根據(jù)權利要求3所述的噴墨打印紙用涂料的制備方法，其特征在于上述制備方法中的硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸鈉、或過硫酸銨。
全文摘要
本發(fā)明噴墨打印紙用涂料及其制備方法涉及紙的沒有顏料的涂層的涂布。本發(fā)明涂料的基本組成為10％明膠水溶液93.8～96.8％、20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液2.95～6.15％、水溶性助劑苯甲酸鈉0.05～0.25％，組成中的丙烯酸鹽是丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、或丙烯酸銨中的一種、二種或三種的混合物；其制備步驟為(1)10％明膠水溶液配制，(2)20％丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物水溶液制備，(3)噴墨打印紙用涂料配制。本發(fā)明涂料為均勻透明的溶液，不含固體顏填料類不溶物；涂層硬度不會提高，保持紙張的折疊性能；以特定工藝制備丙烯酸鹽—丙烯酰胺共聚物作為吸水劑；制備方法簡單，無污染物排放，生產成本低；無毒無害，易自然降解，便于打印紙回收利用。
文檔編號D21H21/14GK1995540SQ20071005640
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月4日 優(yōu)先權日2007年1月4日
發(fā)明者趙建玲, 王西新, 宇霄, 李養(yǎng)賢 申請人:河北工業(yè)大學