фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам

Классы МПК:D06P5/20 физические способы обработки, влияющие на крашение, например ультразвуковые или электрические
G03F7/28 для получения порошкового изображения
G03F7/033 полимерами, получаемыми реакциями с участием только ненасыщенных углерод-углеродных связей, например виниловыми полимерами
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" (RU),
Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-12-28
публикация патента:

Изобретение относится к химии и технологии фотополимеризующихся композиций, а именно окрашенных композиций, предназначенных для печати по текстильным материалам с последующей фиксацией УФ-излучением. Предложенная композиция включает (мет)акриловый олигомер, фотополимеризующийся (мет)акриловый мономер с более чем одной (мет)акрильной группой, фотоинициатор, неионогенное поверхностно-активное вещество и окрашивающий компонент - продукт нанесения красителя - катионного, прямого, кислотного, активного или дисперсного на наноструктурированные частицы монтмориллонита или модифицированного катионным поверхностно-активным веществом монтмориллонита, или гидроталькита. Для снижения времени облучения УФ-светом, необходимого для фиксации, и увеличения устойчивости окраски композиция дополнительно может содержать соинициатор и (мет)акриловый полимер, а также пеногаситель для предотвращения пенообразования при смешении компонентов композиции. Для улучшения диспергирования окрашенных наноструктурированных частиц композиция содержит неионогенное поверхностно-активное вещество. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости окрашенного материала к физико-химическим воздействиям, снижение времени облучения УФ-светом, необходимого для прочной фиксации окраски, и получение дополнительных колористических эффектов путем варьирования как содержания красителя на частицах, так и содержания окрашенных частиц. 3 табл.

Формула изобретения

Фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, включающая (мет)акриловый олигомер, фотополимеризующийся (мет)акриловый мономер с более чем одной (мет)акрильной группой, фотоинициатор, соинициатор, (мет)акриловый полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество, пеногаситель и окрашивающий компонент - продукт нанесения красителя - катионного, прямого, кислотного, активного или дисперсного на наноструктурированные частицы монтмориллонита или модифицированного катионным поверхностно-активным веществом монтмориллонита, или гидроталькита при следующем содержании компонентов, мас.%:

(мет)акриловый олигомер 40-80
фотополимеризующийся фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
(мет)акриловый мономер8-40
фотоинициатор 0,8-8
соинициатор0-2
указанный окрашивающий компонент1,6-9
(мет)акриловый полимер0-10
неионогенное поверхностно-активное фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
вещество 1,6-7
пеногаситель0-1

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии и технологии фотополимеризующихся композиций, а именно окрашенных композиций, предназначенных для крашения различных материалов или изделий, а также нанесения на них определенного рисунка методом печати.

Известен процесс пигментной печати и пигментного крашения с использованием печатной пасты, состоящей из органического или металлоорганического пигмента, пигментного связующего на основе полиакрилатов или сополимеров акрилатов и фотоинициатора с последующей фиксацией УФ-излучением (WO 98/54399 D06Р 5/20, 03.12.1998).

Недостатками известного процесса пигментной печати и пигментного крашения являются низкая светочувствительность и связанная с этим необходимость применения очень больших концентраций фотоинициатора, сравнимых с содержанием полимерного связующего, использование связующих, обеспечивающих окраску только целлюлозных и смешанных материалов, а также низкая устойчивость получающейся окраски к трению.

Известны окрашенные фотополимеризующиеся композиции, содержащие смесь (мет)акрилатных мономеров, фотоинициатор и фталоцианиновый пигмент (RU 2192661 G03F 7/075 10.11.2002), или смесь олигомеров и мономеров и пигмент или краситель (RU 2035057 G03F 7/004, 10.05.1995).

Наиболее близкой является композиция, включающая акрилатный олигомер (2-20%) и сшивающий агент - фотополимеризуемый (мет)акрилатный мономер с более чем одной (мет)акрильной группой (10-30%), фотоинициатор (0.5-6%), окрашивающий компонент - пигмент или краситель (0.1-6%), а также другие целевые добавки (RU 2037171 G03F 7/004, 09.06.1995). В качестве пигмента используют пигмент голубой фталоцианиновый.

Недостатками данной композиции являются высокая жесткость и низкая устойчивость к действию щелочных растворов, а также низкая устойчивость к трению, что не позволяет использовать ее для крашения текстильных материалов.

Техническим результатом изобретения является получение окрашенного текстильного материала с повышенной устойчивостью к физико-химическим воздействиям, особенно к трению, снижение времени облучения, необходимого для прочной фиксации материала, и достижение дополнительных колористических эффектов при фиксированном содержании красителя в композиции.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая композиция для печати по текстильным материалам, включающая (мет)акриловый олигомер, фотополимеризующийся (мет)акриловый мономер с более чем одной (мет)акрильной группой, фотоинициатор, соинициатор, (мет)акриловый полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество, пеногаситель, в качестве окрашивающего компонента содержит продукт нанесения красителя - катионного, прямого, кислотного, активного или дисперсного, на наноструктурированные частицы монтмориллонита или модифицированного катионным поверхностно-активным веществом монтмориллонита, или гидроталькита, при следующем содержании компонентов, мас.%:

(Мет)акриловый олигомер 40-80
Фотополимеризующийся фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
(мет)акриловый мономер8-40
Фотоинициатор 0.8-8
Соинициатор0-2
Указанный окрашивающий 1.6-9
компонентфотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
(Мет)акриловый полимер0-10
Неионогенный ПАВ1.6-7
Пеногаситель 0-1

Сущность изобретения заключается в использовании особых свойств окрашивающего компонента, получаемого путем нанесения красителей на наноструктурированные частицы, связанных с их меньшими размерами по сравнению с обычными текстильными пигментами (в последнем случае ~ 3 нм). Существенным фактором являются также особые свойства поверхности модифицированных предварительно или модифицируемых в процессе нанесения красителя частиц, обеспечивающие более равномерное распределение их в связующем и более прочное сцепление поверхности частиц со связующим. Эти свойства и соответствующие качества получаемого материала не могут быть достигнуты путем механического смешения наноструктурированных частиц и текстильных красителей непосредственно в процессе получения композиции, поскольку в этом случае не удается получить интенсивной и равномерной окраски. Композиция обладает высокой светочувствительностью, что позволяет использовать фотоинициаторы при небольших концентрациях и, следовательно, получать изделия с хорошими гигиеническими характеристиками.

Получение окрашивающего компонента, представляющего собой по сути наноразмерный пигмент, осуществляется путем обработки диспергированных в подходящем растворителе или смеси растворителей природных, модифицированных природных или синтетических наноструктурированных частиц раствором красителя в том же или ином растворителе, или смеси растворителей при обычной или повышенной температуре, отделением полученного окрашенного продукта фильтрованием, центрифугированием или декантированием и последующей сушки при обычном или пониженном давлении. Композиция, используемая в качестве печатной УФ-краски для текстильных материалов, получается смешением компонентов: олигомера, сшивающего агента (фотополимеризующегося (мет)акрилатного мономера с более чем одной (мет)акрильной группой), фотоинициатора, наноструктурированных частиц с нанесенными красителями, а также других целевых добавок (пеногасителя, соинициатора, поверхностно-активных веществ и др.) с использованием высокоскоростной мешалки, краскотерки, диссольвера или ультразвукового диспергатора, или комбинации этих устройств.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В плоскодонной колбе при постоянном перемешивании диспергируют 3 г модифицированного катионактивным ПАВ формулы (HT)2N+(CH3) 2Cl-, где НТ - алкил C18 (~65%), C16 (~30%) и С14 (~5%), межплоскостное расстояние 2.4 нм (Cloisite 20A, Southern Clay Products, Inc., США) монтмориллонита и 300 мг красителя дисперсного синего п/э в 5 мл ацетона, к полученной смеси медленно добавляют еще 5 мл ацетона, перемешивают 10 мин, фильтруют и высушивают до постоянного веса. Получают окрашенный в темно-синий цвет продукт с содержанием нанесенного на наноструктурированные частицы красителя 8.7% (табл.1).

Фотополимеризующуюся композицию, окрашенную с помощью полученного продукта, готовят ультразвуковым диспергированием, используя в качестве олигомера олигоуретанметакрилат с М n=1400 на основе олиготетрагидрофурана с концевыми толуиленизоцианатными группами, синтезированный в ИХФ РАН, Россия, фотополимеризующегося акрилового мономера - триакрилат триметилолпропана (ОАО НИИ «Ярсинтез», Россия), фотоинициатора - 2,6-ди-трет-бутилантрахинон (НИИОПиК, Россия), а ПАВ - полипропиленгликоль (М=1025, Schuchard, Германия) при следующем содержании компонентов, мас.%:

Олигоуретанметакрилат 63.0
Триакрилат фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
триметилолпропана 21.0
2,6-Ди-трет-бутилантрахинон 2.5
Модифицированный фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
монтмориллонит сфотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
нанесенным красителемфотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559
дисперсным синим ПЭ6.8
Полипропиленгликоль 6.7

Полученную композицию (печатный состав) наносят с помощью сетчатого шаблона на хлопчатобумажную ткань (расшлихтованная отбеленная неаппретированная бязь арт.262, ОАО «Трехгорная мануфактура, Россия), облучают светом лампы ДРТ-400 (расстояние до лампы 20 см) и определяют устойчивость окраски к физико-химическим воздействиям (табл.2).

Примеры 2, 3. Аналогично примеру 1 получают и испытывают окрашенные продукты, содержащие нанесенные на модифицированный монтмориллонит красители дисперсный оранжевый ПЭ (пример 2) и дисперсный алый п/э (пример 3) (табл.1 и 2).

Пример 4. В плоскодонной колбе диспергируют при постоянном перемешивании 1 г гидроталькита (синтетического гидроксикарбоната алюминия и магния), межплоскостное расстояние 0.8 нм (Pural MG61 НТ, Sasol, Германия) в 5 мл этанола, к этой дисперсии медленно прибавляют раствор 100 мг красителя кислотного фиолетового С в 5 мл дистиллированной воды, окрашенный продукт выделяют фильтрованием и высушивают до постоянного веса (табл.1). Характеристики устойчивости окраски при печати составами на основе этого продукта приведены в табл.2.

Пример 5. Аналогично примеру 4 готовят и испытывают окрашенный продукт на основе красителя кислотного фиолетового С, нанесенного на модифицированный монтмориллонит (табл.1 и 2).

Пример 6. Аналогично примеру 4 готовят и испытывают окрашенный продукт на основе красителя кислотного желтого светопрочного Н2КМ, нанесенного на гидроталькит (табл.1 и 2).

Примеры 7, 8. Аналогично примеру 4 готовят и испытывают окрашенные продукты на основе красителя прямого коричневого светопрочного 2КХ, нанесенного на модифицированный монтмориллонит (пример 7) или гидроталькит (пример 8) (табл.1).

Пример 9. Аналогично примеру 5 готовят и испытывают окрашенные продукты на основе активного красителя, нанесенного на модифицированный монтмориллонит (табл.1 и 2).

Примеры 10, 11. Аналогично примеру 9 готовят и испытывают окрашенные продукты на основе активного красителя, нанесенного на модифицированный катионактивным ПАВ формулы HTN+(CH3)2CH 2C6H5Cl-, межплоскостное расстояние 1.9 нм (Cloisite 10A, Southern Clay Products, Inc., США) (пример 10) или (HT)2N+(CH3 )2Cl-, межплоскостное расстояние 3.1 нм (Cloisite 15A, Southern Clay Products, Inc., США) монтмориллонит (пример 11) (табл.1).

Пример 12. В плоскодонной колбе при постоянном перемешивании диспергируют 2,5 г модифицированного монтмориллонита в 50 мл дистиллированной воды и к полученной суспензии медленно добавляют раствор 510 мг красителя катионного красного 5Ж в 17 мл дистиллированной воды. Окрашенный продукт отделяют фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают до постоянного веса. Содержание красителя в расчете на исходный модифицированный монтмориллонит составляет 20.4%. Цветометрические характеристики пленки, содержащей полученный продукт, приведены в табл.3.

Примеры 13-15. Аналогично примеру 10 готовят и испытывают окрашенные продукты, содержащие 6.8, 2.0 и 0.2 мас.% красителя катионного красного 5Ж, нанесенного на модифицированный монтмориллонит (табл.3).

Примеры 16-18. Аналогично примеру 10 готовят и испытывают окрашенные продукты, содержащие 20.4, 6.8 и 2.0 мас.% красителя катионного желтого 6Ж, нанесенного на модифицированный монтмориллонит (табл.3).

Пример 19. Аналогично примеру 10 готовят и испытывают окрашенный продукт, содержащий 6.8 мас.% красителя катионного красного 5Ж, нанесенного на немодифицированный (природный) монтмориллонит, межплоскостное расстояние 1.2 нм (табл.1).

Примеры 20. Аналогично примеру 4 готовят и испытывают окрашенный продукт, содержащий краситель прямой синий светопрочный КУ, нанесенный на гидроталькит (табл.1).

Примеры 21-24. Для сравнения аналогично примеру 1 в соответствии с прототипом готовят и испытывают композиции, содержащие в качестве окрашивающего компонента синий (IRGALITE BLUE NGA) с различным содержанием пигмента 0.25, 1 и 2 мас.% или желтый (IRGALITE YELLOW NGA) пигмент (Ciba, Швейцария).

Из сравнения данных табл.2 следует, что композиции с обычными пигментами по прототипу значительно уступают предлагаемым как по устойчивости окраски к трению (на 1-2 балла), так и по времени облучения, необходимого для ее прочной фиксации на материале (в 2-6 раз), а следовательно, и по энергетическим затратам в процессе крашения.

Примеры 25, 26. Аналогично примерам 1 и 22 готовят и испытывают композиции, содержащие олигомер (олигоуретанметакрилат) и сшивающий агент (триакрилат триметилолпропана) в концентрациях 40 и 40 мас.% или 80 и 8 мас.% соответственно. Композиции на основе наноструктурированных частиц с нанесенным красителем дисперсным синим п/э и при этих составах значительно превосходят аналогичные композиции с обычными пигментами.

Примеры 27, 28. Аналогично примерам 1 и 22 готовят и испытывают композиции, содержащие 2,6-ди-трет-бутилантрахинон в концентрации 0.8 и 8.0 мас.%. Композиции на основе наноструктурированных частиц с нанесенным красителем дисперсным синим п/э и при этих составах значительно превосходят аналогичные композиции с обычными пигментами.

Примеры 29, 30. Аналогично примерам 1 и 22 готовят и испытывают композиции, содержащие в качестве инициатора фенил-бис-(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксид (Irgacure 819, Ciba, Швейцария) в концентрации 2.5 мас.%. Композиции на основе наноструктурированных частиц с нанесенным красителем дисперсным синим п/э и при этих составах значительно превосходят аналогичные композиции с обычными пигментами.

Примеры 31, 32. Аналогично примерам 1 и 22 готовят и испытывают композиции, содержащие в качестве сшивающего агента (фотополимеризующегося (мет)акрилового мономера) диметакрилат бутандиола (ОАО НИИ «Ярсинтез») в концентрации 21 мас.%. Композиции на основе наноструктурированных частиц с нанесенным красителем дисперсным синим п/э и при этих составах значительно превосходят аналогичные композиции с обычными пигментами.

Примеры 33, 34. Аналогично примерам 1 и 22 готовят и испытывают композиции, содержащие в качестве олигомера промышленный продукт Акрол У-5003 - непредельный олигоэфир с уретановыми группами (Мn=5500, фотополимеризующаяся композиция для печати по текстильным материалам, патент № 2421559 =230060 мПа·с (OOO НПП «Макромер»), в концентрации 21 мас.%. Композиции на основе наноструктурированных частиц с нанесенным красителем дисперсным синим п/э и при этих составах значительно превосходят аналогичные композиции с обычными пигментами.

Примеры 35, 36. Аналогично примеру 1 готовят и испытывают композиции, содержащие дополнительно полиметилметакрилат (М n=80000, Дакрил-2М, Ивановский химический завод) в концентрации 5 мас.%). Материалы, окрашенные с использованием данной композиции, характеризуются повышенной устойчивостью окраски к трению уже при небольших временах облучения, на 20-50% ниже аналогичных значений в отсутствии полимера.

Примеры 37, 38. Аналогично примеру 1 готовят и испытывают композиции, содержащие в качестве ПАВ полиоксиэтиленсорбитолмонолаурат (1.6%, М=1200, Tween 20, Ferak, Германия) (пример 37) или полиэтиленгликоль (7%, М=600, Ferak, Германия) (пример 38). Композиции на основе наноструктурированных частиц с нанесенным красителем дисперсным синим п/э и при этих составах значительно превосходят аналогичные композиции с обычными пигментами.

Таблица 1
Условия получения, выходы и цветометрические характеристики окрашенных наноструктурированных частиц
№ п/п Тип наноструктурированых частиц и их кол-во при синтезе (г) Краситель и его кол-во при синтезе (мг) Растворитель Кол-во нанесенного красителя, мас.% Цветометрические характеристики тонких пленок
L*a *b*
1 2 34 56 78
1 Cloisite 20A (3) Дисперсный синий п/э (300) Ацетон8.7 35.481.90 -55.47
2Cloisite 20A (3) Дисперсный оранжевый (300)Ацетон 8.0 76.0919.09 68.85
3Cloisite 20A (3) Дисперсный алый п/э (300)Ацетон 8.3 33.8561.43 20.45
4PuralMG61 HT (1) Кислотный фиолетовый С (100)Этанол, дистилл. вода4.8 36.18 30.12-68.01
5 Cloisite 20A (1) Кислотный фиолетовый С (100) Этанол3.9 37.1347.12 -69.84
6 PuralMG61HT (1) Кислотный желтый светопрочный Н2КМ (68) Этанол1.4 79.130.62 66.01
7 Cloisite 20A (1) Прямой коричневый светопрочный 2КХ (50)Этанол 4.4 32.0448.58 39.47
8PuralMG61 HT (1) Прямой коричневый светопрочный 2КХ (50)Этанол, дистилл. вода1.8 23.97 44.0627.29
9 Cloisite 20A (1) Reactive Blue 38 (200) Этанол, дистилл. вода 14.261.80 -50.34-24.66
10 Cloisite 10A (1) Reactive Blue 38 (200) Этанол, дистилл. вода 20.045.96 -57.78-17.01
11 Cloisite 15A (1) Reactive Blue 38 (200) Этанол, дистилл. вода 9.955.09 -54.95-23.88
19 Cloisite Na+ (1) Катионный красный 5Ж (68) Дистилл. вода6.8 - --
20 Pural MG61 HT (1) Прямой синий светопрочный КУ (50) Этанол1.45 12.73 25.83-45.48

Таблица 2
Устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям при печати красками и времена облучения УФ-светом до потери липкости образцов
№ п/п Тип окрашивающего компонента и его кол-во (%) в печатной краске Физико-химическое воздействие Время облучения, мин.
ТрениеДиет. вода «Пот» Стирка
1 Синтезированный продукт на основе дисперсного синего п/э (8) 5 5/55/5 5/52
2 Синтезированный продукт на основе дисперсного оранжевого п/э (8)4 5/55/5 5/52
5 5/55/5 5/54
3 Синтезированный продукт на основе дисперсного алого п/э (8) 4 5/55/5 5/58
4 Синтезированный продукт на основе кислотного фиолетового С(4) ПАВ4-5 5/55/5 5/52
6 Синтезированный продукт на основе кислотного желтого Н2КМ (4) 4-5 5/55/5 5/52
10 Синтезированный продукт на основе Reactive Blue 38 (8) 4-55/5 5/55/5 4
21 Пигмент IRGALITE BLUE NGA (0,25) ПАВ3-4 5/5 5/55/5 4
22 Пигмент IRGALITE BLUE NGA (1)3-4 5/5 5/55/5 6
23 Пигмент IRGALITE BLUE NGA (2) ПАВ2-3 5/5 5/55/5 12
24 Пигмент IRGALITE YELLOW SBA (1) ПАВ 25/5 5/55/5 6
3-4 5/5 5/55/5 12

Таблица 3
Влияние содержания красителя и соотношения краситель/наноструктурированные частицы на окраску, получаемую с использованием полученных продуктов
№ п/п Краситель Содержание красителя, % Количество окрашивающего компонента в пленке, мас.% Цветометрические характеристики тонких пленок
L*a *b*
12-15 Катионный красный 5Ж 0.24 74.8921.03 -1.66
2.04 41.0363.00 14.47
6.84 23.9347.91 23.59
20.41.3 36.0656.67 35.64
20.44 21.9148.33 27.16
16-18 Катионный желтый 63 2.04 86.49-14.26 68.50
6.84 84.97-12.12 92.32
20.44 80.83-4.26 97.61

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2421559

patent-2421559.pdf

Класс D06P5/20 физические способы обработки, влияющие на крашение, например ультразвуковые или электрические

способ получения термодатчиков на основе полимеров -  патент 2387750 (27.04.2010)
способ получения термодатчиков на основе полимеров -  патент 2386736 (20.04.2010)
способ записи информации на полимерах -  патент 2385370 (27.03.2010)
устройство непрерывного крашения полимерных материалов с использованием волн различной физической природы -  патент 2383674 (10.03.2010)
способ крашения текстильных материалов -  патент 2383673 (10.03.2010)
непрерывный способ крашения полимерных материалов с использованием ультразвука -  патент 2318939 (10.03.2008)
способ окрашивания и текстурирования поверхности полимеров и состав для осуществления способа -  патент 2316626 (10.02.2008)
способ введения красителя в полимеры -  патент 2305724 (10.09.2007)
способ крашения кожи -  патент 2244773 (20.01.2005)
способ крашения волокон -  патент 2144103 (10.01.2000)

Класс G03F7/28 для получения порошкового изображения

Класс G03F7/033 полимерами, получаемыми реакциями с участием только ненасыщенных углерод-углеродных связей, например виниловыми полимерами

Наверх