一文搞懂:水性、弱溶剂、醇溶性三大喷墨体系的助剂选型逻辑与配方组合
【导读】 喷墨墨水的性能瓶颈,往往不在颜料或树脂,而在助剂。在压电DOD喷墨体系中,表面张力调控、泡沫控制、颜料分散稳定性这三个维度,直接决定了打印流畅度、墨膜外观和储存耐久性。本文系统梳理天津赫普菲乐新材料有限公司旗下涂易乐®(Toynol®)助剂品牌在水性、弱溶剂、醇溶性三大主流喷墨体系中的应用逻辑,为墨水工程师提供可直接落地的选型参考。
一、喷墨墨水助剂的核心挑战
喷墨墨水对助剂的要求,远比普通涂料苛刻:
|
维度 |
挑战 |
后果 |
|
表面张力 |
墨滴形成需精确的动态张力平衡 |
表面张力过高→润湿不良、缩孔;过低→卫星滴、飞墨 |
|
泡沫控制 |
高速搅拌、颜料研磨、循环泵送均引入气泡 |
泡沫→断墨、针孔、气泡痕 |
|
颜料分散 |
颜料粒径需长期稳定在D50<150nm |
团聚→喷嘴堵塞、颜色密度下降 |
|
喷头兼容 |
助剂不能含金属离子、不能腐蚀喷头部件 |
喷头损坏、寿命缩短 |
涂易乐®助剂产品线围绕上述四大挑战,设计了覆盖三大墨水体系的完整解决方案。
二、水性颜料喷墨墨水:涂易乐®的原生主场
2.1 体系特征与助剂需求
水性墨水以去离子水为主溶剂(占比通常55%~65%),搭配甘油/二乙二醇等保湿剂体系。其核心助剂需求为:
·颜料分散剂:稳定纳米级颜料粒子,防止储存过程中粒径增长和沉降
·润湿控泡剂:调控墨水动态表面张力,确保墨滴形成稳定、基材润湿良好
·消泡剂:消除研磨和调墨过程中引入的微泡,且不能产生缩孔
2.2 涂易乐®三元助剂组合
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产品 |
类型 |
用量(wt%) |
核心功能 |
|
涂易乐® DS-260 |
CPT技术高分子分散剂 |
1.2(按颜料量40%~50%) |
颜料分散与长期储存稳定 |
|
涂易乐® FS-204E |
TMDD/乙二醇溶液(50%活性) |
0.8 |
润湿 + 控泡双功能 |
|
涂易乐® Foamic 024 |
非硅非油聚合物消泡剂 |
0.2 |
高效消泡 + 微泡脱除 |
2.3 DS-260:有机颜料分散的首选方案
DS-260采用受控聚合技术(CPT)合成,其分子结构上的多个锚定基团能牢固吸附在颜料表面,同时提供充足的空间位阻效应,实现长期分散稳定。
本地实验数据验证(7种颜料×11款分散剂全维度对比):
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颜料类型 |
推荐分散剂 |
关键数据 |
评级 |
|
酞菁蓝(PB15:3) |
DS-260 |
全维度优异,光泽◆◆◆◆ |
首选 |
|
炭黑 |
DS-260 |
用量最低(颜料量46.7%),无触变 |
首选 |
|
酞菁绿 |
DS-260 |
唯一全维度优异的分散剂 |
首选 |
|
二酮吡咯并吡咯红(PR254) |
DS-298优先,DS-260次选 |
DS-260同样◆◆◆◆,差异不大 |
可统一 |
CMYK四色统一方案:为简化生产和库存管理,四色均可统一使用DS-260。DS-260在酞菁蓝、炭黑、酞菁绿中均为首选,在PR254中亦表现优异(◆◆◆◆),与DS-298的差距可忽略不计。
2.4 FS-204E:润湿控泡的双效合一
FS-204E的有效成分为TMDD(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇),溶于乙二醇载体(50%活性)。其核心价值在于一个助剂同时解决润湿和泡沫两个问题:
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参数 |
数据 |
说明 |
|
静态表面张力 |
37.7 mN/m(0.1%水溶液) |
调控墨水整体表面张力 |
|
动态表面张力 |
38.5 mN/m |
快速迁移至新界面,保障墨滴形成稳定 |
|
建议用量 |
0.3%~1.0% |
本配方取0.8%(即0.4%活性TMDD) |
证据支持:US Patent 11,421,122(Seiko Epson,2022)明确将炔二醇表面活性剂列为水性喷墨墨水的必要组分。涂易乐官网TDS同样标注"水性油墨与光油:适应高速印刷"应用场景。
2.5 Foamic 024:无缩孔消泡的安心之选
喷墨墨水的消泡剂选型有一条铁律:任何缩孔风险都是不可接受的。墨滴直径仅皮升级,任何消泡剂颗粒造成的界面缺陷都会直接反映在打印质量上。
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特性 |
说明 |
|
无硅无油 |
从根本上消除缩孔、鱼眼风险 |
|
聚合物型 |
非油性体系,不影响颜料润湿 |
|
三重功能 |
快速脱泡 + 持久抑泡 + 微泡脱除 |
|
用量窗口 |
0.1%~0.4%,本配方取0.2% |
2.6 水性墨水典型配方(以青色PB15:3为例)
|
组分 |
型号 |
用量(wt%) |
功能 |
|
去离子水 |
≥18 MΩ·cm |
56.8 |
主介质 |
|
颜料PB15:3 |
酞菁蓝喷墨级 |
3.0 |
着色剂 |
|
涂易乐® DS-260 |
CPT高分子分散剂 |
1.2 |
颜料分散稳定 |
|
丙三醇 |
工业级≥99% |
8.0 |
主保湿剂 |
|
1,5-戊二醇 |
工业级 |
5.0 |
保湿+渗透 |
|
二乙二醇 |
工业级 |
5.0 |
保湿+助溶 |
|
2-吡咯烷酮 |
工业级 |
3.0 |
保湿+增溶 |
|
涂易乐® FS-204E |
TMDD/EG溶液 |
0.8 |
润湿+控泡 |
|
涂易乐® Foamic 024 |
无硅无油聚合物 |
0.2 |
消泡 |
|
丙烯酸树脂分散体 |
Joncryl® 537 |
3.0 |
附着力+耐水 |
|
三乙醇胺 |
工业级 |
0.3 |
pH调节 |
|
Proxel GXL |
1,2-苯并异噻唑啉-3-酮 |
0.1 |
防腐防霉 |
三、弱溶剂喷墨墨水:涂易乐® FS-204DPM的载体优势
3.1 弱溶剂体系的独特定位
弱溶剂墨水介于纯水性和纯溶剂型之间,是当前户外广告喷绘的主流选择。其主溶剂为乙二醇醚+乳酸酯+少量水的混合介质,兼顾环保性(低VOC、低气味)与对非吸收性基材(PVC灯箱布、车身贴、乙烯基横幅)的强附着力。
|
对比项 |
水性墨水 |
弱溶剂墨水 |
纯溶剂墨水 |
|
主溶剂 |
水 |
乙二醇醚+乳酸酯+水 |
酮/烃类 |
|
VOC |
极低 |
中等(远低于纯溶剂) |
高 |
|
基材适应性 |
吸收性基材 |
PVC/乙烯基优选 |
广泛 |
|
户外耐久性 |
差 |
优 |
优 |
3.2 涂易乐®助剂组合
|
产品 |
用量(wt%) |
核心功能 |
|
涂易乐® FS-204DPM |
1.0 |
润湿 + 控泡双功能 |
|
涂易乐® DF-80D |
0.3 |
消泡 / 抑泡 |
为何选FS-204DPM而非FS-204E?关键在于载体。DPM(二丙二醇甲醚)本身就是弱溶剂墨水的核心共溶剂,在配方中占比通常达15%~20%。FS-204DPM的载体DPM与配方中的DPM形成浓度连续性,零相容性风险。而FS-204E的乙二醇载体在高有机溶剂比例的弱溶剂体系中,与有机相的相容性不如DPM载体。
3.3 DF-80D:弱溶剂体系的消泡方案
DF-80D的有效成分为十二碳炔二醇聚氧乙烯醚(32%活性),溶于二丙二醇(DPG)载体。其与FS-204DPM的协同逻辑:
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FS-204DPM(润湿控泡) |
DF-80D(消泡抑泡) |
|
降低表面张力 → 抑制泡沫产生 |
快速破泡 → 消除已有气泡 |
|
改善PVC/PE润湿 → 防缩孔 |
持久抑泡 → 稳定循环系统 |
|
辅助颜料润湿 → 促分散 |
微泡脱除 → 提升墨膜外观 |
|
→ 源头防泡 |
→ 过程消泡 |
3.4 弱溶剂墨水典型配方
|
组分 |
型号 |
用量(wt%) |
功能 |
|
二乙二醇二乙醚(DEDG) |
闪点≥82°C |
25.0 |
主体弱溶剂,低毒低气味 |
|
二丙二醇甲醚(DPM) |
Dowanol DPM |
18.0 |
共溶剂,溶解树脂 |
|
乳酸丁酯 |
工业级 |
10.0 |
环保酯溶剂,快干 |
|
碳酸丙烯酯(PC) |
工业级 |
5.0 |
高沸点共溶剂,延长decap |
|
去离子水 |
≥18 MΩ·cm |
10.8 |
粘度调节 |
|
氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 |
VAGH |
5.0 |
主粘合剂,PVC附着 |
|
丙烯酸树脂 |
BR-87 |
3.0 |
辅助粘合剂 |
|
颜料分散浓缩液 |
PB15:3 30% |
10.0 |
着色(3%活性颜料) |
|
Solsperse 39000 |
溶剂型超分散剂 |
1.5 |
颜料分散稳定 |
|
涂易乐® FS-204DPM |
TMDD/DPM溶液 |
1.0 |
润湿+控泡 |
|
涂易乐® DF-80D |
十二碳炔二醇聚醚/DPG |
0.3 |
消泡抑泡 |
|
1,5-戊二醇 |
工业级 |
4.0 |
保湿剂 |
|
丙二醇 |
工业级 |
3.0 |
保湿+共溶剂 |
|
二乙二醇 |
工业级 |
3.0 |
保湿+助溶剂 |
四、醇溶性喷墨墨水:涂易乐®助剂的高含量醇体系适配
4.1 醇溶性体系的特点
醇溶性墨水以乙醇为主溶剂(占比55%~65%以上),辅以DPGME、乙二醇丁醚等中慢速溶剂。其特征为:
·超快干燥:乙醇55%以上,干燥时间<8秒,适合高速工业标识
·主要基材:PE/PP/PET薄膜、金属等非吸收性基材
·VOC:高于水性和弱溶剂,但远低于传统酮类溶剂墨水
·助剂挑战:高醇含量对助剂的溶解性要求苛刻,大多数水性专用助剂在此体系中失效
4.2 涂易乐®助剂组合
|
产品 |
用量(wt%) |
核心功能 |
|
涂易乐® FS-204DPM |
1.2 |
润湿 + 控泡双功能 |
|
涂易乐® DF-80D |
0.3 |
消泡 / 抑泡 |
FS-204DPM的醇溶性适配性:虽然涂易乐官网将FS-204系列产品主要归入"水性涂料、油墨"应用,但TMDD本身在有机极性溶剂中的溶解度高于其在水中的溶解度("微溶于水;溶于乙二醇、丙二醇、二丙二醇甲醚等极性溶剂")。更关键的是,US Patent 9,284,463(Markem-Imaje,2016)在Claim 8中明确将TMDD列为溶剂型喷墨体系的适用表面活性剂。
4.3 醇溶性墨水典型配方
|
组分 |
型号 |
用量(wt%) |
功能 |
|
乙醇(无水) |
工业级≥99.5% |
55.0 |
快干主溶剂 |
|
二丙二醇甲醚(DPGME) |
Dowanol DPM |
12.0 |
中速溶剂,树脂共溶剂 |
|
乙二醇丁醚(BC) |
工业级 |
6.0 |
中速溶剂,改善树脂溶解 |
|
三丙二醇甲醚(TPM) |
Dowanol TPM |
4.0 |
慢干溶剂,延长decap>30min |
|
松香改性酚醛树脂 |
Super Beckacite 1001 |
4.0 |
粘合剂,附着力+光泽 |
|
颜料分散浓缩液 |
醇溶性颜料色浆30% |
10.0 |
着色(3%活性颜料) |
|
DISPERBYK-163 |
溶剂型高分子分散剂 |
1.5 |
颜料分散与稳定 |
|
涂易乐® FS-204DPM |
TMDD/DPGME溶液 |
1.2 |
润湿+控泡(0.6%活性TMDD) |
|
涂易乐® DF-80D |
十二碳炔二醇聚醚/DPG |
0.3 |
消泡抑泡 |
|
1,5-戊二醇 |
工业级 |
4.0 |
保湿剂,防喷头干涸 |
|
PEG-400 |
工业级 |
2.0 |
保湿/粘度调节 |
五、三大体系涂易乐助剂选型对照总表
|
对比维度 |
水性墨水 |
弱溶剂墨水 |
醇溶性墨水 |
|
润湿控泡剂 |
FS-204E(乙二醇载体) |
FS-204DPM(DPM载体) |
FS-204DPM |
|
消泡剂 |
Foamic 024(无硅无油) |
DF-80D |
DF-80D |
|
分散剂 |
DS-260(涂易乐原生) |
Solsperse 39000(外采) |
DISPERBYK-163(外采) |
|
涂易乐适配度 |
★★★★★ 原生主场 |
★★★★★ 载体兼容 |
★★★★★ 载体兼容 |
|
核心挑战 |
无 |
水/有机相平衡;分散剂外采 |
分散剂外采;高醇含量消泡验证 |
|
Decap时间目标 |
>15分钟 |
>30分钟 |
>30分钟 |
|
建议验证项目 |
储存稳定性、连续打印 |
PVC附着力、耐醇性、白化测试 |
Decap时间、储存稳定性 |
六、涂易乐®助剂的核心技术优势
6.1 炔二醇技术平台
涂易乐® FS-204系列和DF-80D均基于炔二醇技术平台。炔二醇表面活性剂的核心优势:
|
优势 |
说明 |
|
动态响应快 |
分子快速迁移至新界面,满足喷墨墨滴形成的毫秒级响应 |
|
无硅无油 |
消除缩孔、鱼眼等界面缺陷风险 |
|
宽广的相容性 |
从纯水体系到高醇体系均有适配产品 |
|
FDA合规 |
部分规格满足食品接触材料要求 |
6.2 CPT分散技术
DS-260采用的受控聚合技术(CPT)实现了分散剂分子量的精确控制,兼具:
·多锚点吸附:牢固锚定颜料表面,防止脱附
·精确空间位阻:分子量精确控制,位阻层厚度刚好覆盖颜料粒子间距
·长期稳定性:室温储存12个月以上粒径无明显增长
七、小试建议与验证清单
7.1 三大体系的必测项目
|
验证项目 |
水性 |
弱溶剂 |
醇溶性 |
验收标准 |
|
粒径D50/D99 |
✓ |
✓ |
✓ |
D50<150nm, D99<250nm |
|
粘度(25°C) |
✓ |
✓ |
✓ |
2.5~12 cP(按体系) |
|
表面张力(动/静态) |
✓ |
✓ |
✓ |
25~38 mN/m |
|
Decap时间 |
✓ |
✓ |
✓ |
>15~30min |
|
储存稳定性 |
✓ |
✓ |
✓ |
50°C/14d粒径增长<20% |
|
基材附着力 |
纸张/PET |
PVC优选 |
PE/PP/PET |
百格测试≥4B |
|
耐醇性 |
— |
✓核心 |
— |
乙醇擦拭50次无脱落 |
|
白化测试 |
— |
✓核心 |
— |
墨膜无白化 |
|
消泡效果 |
✓ |
✓ |
✓ |
5min内泡沫高度<5mm |
7.2 梯度试验建议
水性体系:DS-260:D/P比30%、40%、50%;FS-204E:0.5%、0.8%、1.0%;Foamic 024:0.1%、0.2%、0.3%
弱溶剂体系:FS-204DPM:0.5%、0.8%、1.0%、1.5%;DF-80D:0.1%、0.2%、0.3%、0.5%;水含量梯度:5%、10%、15%(水过多→树脂析出)
醇溶性体系:FS-204DPM:0.8%、1.0%、1.2%、1.5%;DF-80D:0.1%、0.2%、0.3%、0.5%
八、结语
涂易乐®助剂产品线覆盖了喷墨墨水工程师在日常研发中最核心的三个痛点——颜料分散、表面张力和泡沫控制。在水性体系中,涂易乐® DS-260+FS-204E+Foamic 024构成完整的原生解决方案;在弱溶剂体系中,FS-204DPM凭借DPM载体的天然兼容性成为首选润湿控泡剂;在醇溶性体系中,FS-204DPM和DF-80D的组合在高醇环境中有据可查且值得小试验证。
如需获取具体产品的技术数据表(TDS)、申请样品或进行配方深度咨询,欢迎联系天津赫普菲乐新材料有限公司技术团队。
关于天津赫普菲乐新材料有限公司
天津赫普菲乐新材料有限公司(Tianjin Hi-Perferal Advanced Materials Co., Ltd.)是国家高新技术企业,成立于2010年,专注精细化学品研发生产。公司旗下涂易乐®(Toynol®)品牌聚焦助剂产品,涵盖炔二醇表面活性剂、颜料分散剂、消泡剂等多个系列,服务建筑涂料、新能源、半导体等高端市场,产品远销30余个国家和地区。
核心产品线:
·涂易乐® FS-204系列(TMDD炔二醇润湿剂)
·涂易乐® DF系列(炔二醇消泡剂)
·涂易乐® DS系列(CPT技术颜料分散剂)
·涂易乐® Foamic系列(无硅无油消泡剂)
本文内容基于现有技术文献和实验数据编写,配方需经小试验证后应用于规模化生产。如需最新产品TDS或技术支持,请联系公司技术团队。



