一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，由氧化铁、分散剂、pH调节剂、杀菌剂和水组成，按原料重量份计为：氧化铁30~35份；分散剂15~20份；pH调节剂0.4~0.6份；杀菌剂0.2~0.4份；水45~55份；本发明采用全新加工工艺和设备以及优选色浆配方，色浆粒径可达到纳米级，储存稳定性好，色浆采用无树脂体系、无溶剂成分，绿色环保且可以广泛适用于各种类型的喷墨涂料中。
一种纳米透明氧化铁喷墨色浆及其制备方法
技术领域
本发明属于颜料色浆制备技术领域，具体涉及一种纳米透明氧化铁喷墨色浆及其制备方法。
背景技术
颜料是自然界中主要的着色物质，颜料具有较高的耐光牢度、耐气候牢度和耐溶剂性能，颜料的色泽鲜艳明亮，在纺织、造纸、建筑、食品、塑料、金属喷涂等领域得到了广泛的应用。
随着印刷行业将绿色印刷提升到国家战略发展高度，水性喷墨油墨具有越来越重要的应用价值，一般喷墨墨水有PH值7-12，粘度20-40CP，表面张力35-55MN/M，粒径200-1000nm等要求；喷绘墨水有两种类型：一种是颜料性喷绘墨水，另一种是染料型喷绘墨水；颜料性喷绘墨水有点在于户外防水、防晒，打印图像色彩饱和鲜艳、质感强，主要用于户外广告画面的打印；染料型喷绘墨水有点在于还原图像的真实色彩效果好、精度高，但是染料型喷绘墨水的缺陷是不防水、不耐晒、不易长期保存图像，因而适用于户内图像的制作。
随着喷印技术的高速发展，以及社会对于环保意识的不断加强，印刷行业将绿色印刷提升到国家战略发展高度，传统的溶剂型喷墨墨水已经很难满足终端使用者的需求，因此，更加环保的弱溶剂水性喷墨被提出并得到了快速的发展。
目前市场上的水性喷墨油墨多为染料型油墨，颜料型油墨的使用量呈逐年迅猛上升趋势，但颜料型油墨目前多数仰仗于进口，成本高昂。
水性颜料色浆可作为水性油墨的着色剂，可很有效的降低成本，目前水性颜料型喷墨墨水中多数使用水性有机颜料色浆作为着色剂，水性无机颜料色浆使用的很微小，而作为无机颜料的氧化铁颜料具有极佳的光稳定性，而纳米粒径的透明氧化铁颜料由于原始粒径在40-90nm,不但自身光学性能稳定，而且吸收紫外线能力优异，可提高各类高聚物的抗老化性能；同时纳米粒径的透明氧化铁改变了普通氧化铁在可见光部分的吸收和散射性能，因而有很高的饱和度和着色强度，又兼具氧化铁颜料的化学组成和晶型，因而具有很好的化学稳定性，优良的耐酸、耐碱、耐溶剂、耐水和耐油性；所以，透明氧化铁使用在喷墨行业中有先天优势，也给水性透明氧化铁喷墨色浆的生产提供了先决条件。
CN102838903B公开了一种烟包专用纳米级氧化铁色浆及其制备方法，按重量百分组成为20-40％的氧化铁颜料、20-30％树脂、2-10％分散剂、2-6％润湿剂、 0.1-1％防沉剂、0.2-1％增稠剂和 25-55％溶剂，该色浆具有干燥时间快，较好的透明度和色泽度等优点，但是该油墨只能粒径只控制在20μm，不能应用于对粒径要求更高的喷墨行业。
CN103387770B公开了一种水油通用纳米透明氧化铁红色浆的制备方法，其基本配方是：去离子水10％～35％、助溶剂3％～10％、表面处理剂1％～3％、分散树脂15％～25％、润湿分散剂8％～20％、PH值调节剂0.1％～0.6％、透明氧化铁红20％～40％、增稠防沉剂0.1％～1.0％、杀菌剂0.1％～0.3％、消泡剂0.2％～1％；该纳米透明氧化铁红色浆具有贮存稳定性、透明性、相容性、环保性好等特点，能代替金属络合染料，广泛用于水性或油性木器漆、汽车漆、塑料漆、金属漆、建筑涂料、儿童玩具、画材、高温
玻璃油墨等领域，但是该色浆的粒径控制是 D50＜1μm，也未达到喷墨行业的使用要求，且该方案中使用了大量树脂，增加了VOC的排量，对空气造成了污染，易对环境及人体造成危害。
CN101747689B公开了一种木器涂料用氧化铁红水性色浆及其制备方法，其重量百分组成为：氧化铁红颜料50-70，表面改性剂0.5-2.0，润湿分散剂2.0-8.0，消泡剂0.5-2.0，增稠剂0.05-0.2，触变剂0.5-2.0，防腐剂0.1-0.5，水20-40；该色浆有具有着色力强，色强度稳定，高触变性，贮存稳定，不含树脂，可与各种聚合物乳液相容，环境友好等优点，但该色浆固含量≥60％，细度＜20祄，无法在喷墨行业中使用。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种纳米透明氧化铁喷墨色浆及其制备方法，色浆粒径D95＜0.3μm，50℃储存30天，无分水、结块、增稠等缺陷，常温储存1年，无分水、结块、增稠等缺陷，色浆采用无树脂体系、无溶剂成分，绿色环保且可以广泛适用于各种类型的喷墨涂料中。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，由氧化铁、分散剂、pH调节剂、杀菌剂和水组成，按原料重量份计为：氧化铁30~35份；分散剂15~20份；pH调节剂0.4~0.6份；杀菌剂0.2~0.4份；水45~55份。
优选地，所述氧化铁为透明氧化铁红颜料，且经前处理筛选，选取下沉时间在5~7s的透明氧化铁红颜料。
颜料的表面改性及颜料的粒径分布形态对透明氧化铁喷墨色浆运用到喷墨打印行业有着决定性因素，所以需进行严格的颜料筛选。
通过亲水性测试的前处理筛选来定性分析透明氧化铁红颜料在制作过程中在制作过程中进行的表面处理优劣，具体步骤为：取500ml玻璃烧杯一只，放入300ml去离子水，另称取10g透明氧化铁红颜料并迅速倒入烧杯内，颜料刚开始是漂浮在水表面，随后会开始自然润湿并开始下沉，此时开始使用秒表计时，待所有颜料都下沉至水下时停止计时，通过一系列的对照实验并通过电镜扫描的方法类判断透明氧化铁红颜料的粒径大小和分布均匀情况，证明得到下沉时间在5~7s左右的透明氧化铁红颜料有较为优异的表面处理，且在色浆的制作中有比较好的分散性从而能减少分散剂的使用量，从而降低成本，在此项性能不达标时，可以对颜料粉进行返厂换货或者使用十二烷基萘磺酸钠进行表面处理。
优选地，分散剂为含高颜料亲和基团的共聚物，为改性顺丁烯二酸酐梳型嵌段共聚物及改性聚合丙烯酸盐等,优选TEGO755W、BYK190、BYK154、Lubrizol HPA320、BorchiGen NA20等中的一种或多种。
优选地，pH调节剂为有机胺类，可以是一元胺、二元胺或者三元胺中的一种或多种，进一步优选为二甲基乙醇胺。
优选地，杀菌剂为三嗪类化合物，进一步优选为1,3,5-三（2-羟乙基）-均三嗪。
进一步地，纳米透明氧化铁喷墨色浆的制备方法，包括以下步骤：
S1在高速分散机中加入分散剂Ⅰ、pH调节剂Ⅰ、杀菌剂和水搅拌均匀，得到物料A；
S2在物料A中加入氧化铁，进行高速分散，时间为60~90min，得物料B；
S3将物料B进行粗磨，测得研磨细度≤5μm，得研磨后物料C；
S4将物料C和分散剂Ⅱ混合后进行高速分散，时间为60~90min，得物料D；
S5将物料D进行精磨，测得研磨细度≤0.3μm后，加入pH调节剂Ⅱ和水，分散时间为30~45min，待粘度细度合格后，过滤，即得。
优选地，步骤S1、S5中分散速度为600r/min~800r/min。
优选地，步骤S2、S4中分散速度为800r/min~1100r/min。
优选地，步骤S3中粗磨采用0.6~0.8μm锆珠作为研磨介质。
优选地，步骤S5中精磨采用0.3μm锆珠作为研磨介质。
优选地，分散剂Ⅰ:分散剂Ⅱ为12~17:3，分散剂Ⅰ和分散剂Ⅱ可为相同的物质也可为不同的物质。
优选地，pH调节剂Ⅰ:pH调节剂Ⅱ为1~3:1，调节剂Ⅰ:pH调节剂Ⅱ为同一种物质，以避免混合体系中成分更为复杂。
优选地，本发明中采用的水为去离子水，避免水中金属离子对氧化铁颜料产生不利影响。
在本发明中，无消泡剂的添加，沙漠过程中产生的气泡，采用真空消泡的物理消泡方法消泡。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中纳米透明氧化铁喷墨色浆采用全新加工工艺和设备以及优选色浆配方，色浆粒径D95＜0.3μm，分散效果好且储存稳定性好，50℃储存30天，无分水、结块、增稠等缺陷，常温储存1年，无分水、结块、增稠等缺陷。
2.本发明中纳米透明氧化铁喷墨色浆无溶剂成分，不产生VOC且无各种重金属成分，是绿色环保型的产品；产品中不含树脂成分，能兼容各种聚合乳液。
3.使用本发明中的纳米透明氧化铁喷墨色浆得到的涂料和涂层，不会产生浮色、返粗、失光等各种相容性缺陷，可用于建筑、汽车、木器、塑料、皮革等等行业，并且在无机色浆使用趋近空白的喷墨打印行业，也能有很好的使用。
附图说明
附图1为本发明采用的透明氧化铁红颜料的扫描电镜图。
附图2为本发明流程图。
具体实施方式
表1为实施例中各成分配比，如下：
实施例1
按照表1重量比加入38.3%去离子水、0.2%1,3,5-三（2-羟乙基）-均三嗪、pH调节剂Ⅰ0.3%二甲基乙醇胺、分散剂Ⅰ15% TEGO755W，在高速分散机中以600r/min的速度搅拌均匀后，加入35%透明氧化铁红颜料粉，以800r/min的高速分散60min后，用泵将浆料输送至卧式砂磨机中进行粗磨，采用0.6锆珠作为研磨介质，研磨直到细度刮板计测定色浆粒径小于5um后，泵送色浆半成品至分散料缸中，加入剩余分散剂Ⅱ3% TEGO755W，在高速分散机中以800r/min速度再分散60min后，用泵将浆料输送色浆至棒销式卧式砂磨机中进行精磨，此时用0.3um锆珠作为研磨介质，研磨直到粒度仪测定的色浆粒径达到D95<0.3μm后泵送色浆至料缸，在高速分散机600r/min的速度下加入pH调节剂Ⅱ0.222%二甲基乙醇胺和8%去离子水，搅拌30min，待粘度细度合格后，过滤包装得到水性纳米透明氧化铁红喷墨色浆。
实施例2
按照表1重量比加入46.3%去离子水、0.2%1,3,5-三（2-羟乙基）-均三嗪、pH调节剂Ⅰ0.3%二甲基乙醇胺、分散剂Ⅰ5% BYK154和7%BYK190混合物，在高速分散机中以700r/min的速度搅拌均匀后，加入30%透明氧化铁红颜料粉，以700r/min的高速分散75min后，用泵将浆料输送至卧式砂磨机中进行粗磨，采用0.7锆珠作为研磨介质，研磨直到细度刮板计测定色浆粒径小于5um后，泵送色浆半成品至分散料缸中，加入分散剂Ⅱ3% BYK190，在高速分散机中以1000r/min速度再分散75min后，用泵将浆料输送色浆至棒销式卧式砂磨机中进行精磨，此时用0.3um锆珠作为研磨介质，研磨直到粒度仪测定的色浆粒径达到D95<0.3μm后泵送色浆至料缸，在高速分散机700r/min的速度下加入pH调节剂Ⅱ0.2%二甲基乙醇胺和8%去离子水，搅拌40min，待粘度细度合格后，过滤包装得到水性纳米透明氧化铁红喷墨色浆。
实施例3
按照表1重量比加入46.3%去离子水、0.2%1,3,5-三（2-羟乙基）-均三嗪、pH调节剂Ⅰ0.3%二甲基乙醇胺、分散剂Ⅰ5% Lubrizol HPA320和7%Borchi Gen NA20混合物，在高速分散机中以800r/min的速度搅拌均匀后，加入30%透明氧化铁红颜料粉，以800r/min的高速分散90min后，用泵将浆料输送至卧式砂磨机中进行粗磨，采用0.8锆珠作为研磨介质，研磨直到细度刮板计测定色浆粒径小于5um后，泵送色浆半成品至分散料缸中，加入分散剂Ⅱ3%Lubrizol
HPA320，在高速分散机中以1100r/min速度再分散90min后，用泵将浆料输送色浆至棒销式卧式砂磨机中进行精磨，此时用0.3um锆珠作为研磨介质，研磨直到粒度仪测定的色浆粒径达到D95<0.3μm后泵送色浆至料缸，在高速分散机800r/min的速度下加入pH调节剂Ⅱ0.2%二甲基乙醇胺和8%去离子水，搅拌45min，待粘度细度合格后，过滤包装得到水性纳米透明氧化铁红喷墨色浆。
设置对比例1，与实施例1不同之处在于不对透明氧化铁红颜料粉进行前处理筛选；
设置对比例2，与实施例1不同，为市面上购买的氧化铁红喷墨色浆：BTR-201WH Red。
对实施例1~3及对比例1、对比例2的性能进行检测，检测结果如表2：
由表2可知，本发明实施例1~3色浆粒径小、能过0.45μm滤纸，相比普通氧化铁喷墨色浆储存稳定性更好，且无分水、结块等缺陷。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
1.一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，其特征在于，所述纳米透明氧化铁喷墨色浆由氧化铁、分散剂、pH调节剂、杀菌剂和水组成，按原料重量份计为：
氧化铁30~35份；
分散剂15~20份；
pH调节剂0.4~0.6份；
杀菌剂0.2~0.4份；
水45~55份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，其特征在于，所述氧化铁为透明氧化铁红颜料。
3.根据权利要求2所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，其特征在于，所述透明氧化铁红颜料需经前处理筛选，选取下沉时间在5~7s的透明氧化铁红颜料。
4.根据权利要求1所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，其特征在于，所述pH调节剂为一元胺、二元胺或者三元胺中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆，其特征在于，所述杀菌剂为三嗪类化合物。
6.一种纳米透明氧化铁喷墨色浆的制备方法，包括以下步骤：
S1在高速分散机中加入分散剂Ⅰ、pH调节剂Ⅰ、杀菌剂和水搅拌均匀，得到物料A；
S2在物料A中加入氧化铁，进行高速分散，时间为60~90min，得物料B；
S3将物料B进行粗磨，测得研磨细度≤5μm，得研磨后物料C；
S4将物料C和分散剂Ⅱ混合后进行高速分散，时间为60~90min，得物料D；
S5将物料D进行精磨，测得研磨细度≤0.3μm后，加入pH调节剂Ⅱ和水，分散时间为30~45min，待粘度细度合格后，过滤，即得。
7.根据权利要求6所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、S5中分散速度为600r/min~800r/min。
8.根据权利要求6所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆的制备方法，其特征在于，所述步骤S2、S4分散速度为800r/min~1100r/min。
9.根据权利要求6所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆的制备方法，其特征在于，所述分散剂Ⅰ:分散剂Ⅱ为12~17:3。
10.根据权利要求6所述的一种纳米透明氧化铁喷墨色浆的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂Ⅰ:pH调节剂Ⅱ为1~3:1。
