中性墨水用炭黑色漿的制備與研究.pdf

1、中性墨水是指墨水的表觀粘度介于油性墨水（1000-2000mPa·s）與水性墨水（≤20mPa·s）之間，墨水既有油性墨水的潤滑性又有水性墨水的書寫舒暢性，同時與傳統(tǒng)的染料性墨水相比，具有優(yōu)異的耐光、耐水、耐溫和化學(xué)穩(wěn)定性，墨跡收斂堅牢，可做永久保存，滿足檔案記錄要求。我國作為中性筆的生產(chǎn)和消費大國，生產(chǎn)量占全世界的80％以上；炭黑作為墨水的著色劑，其在體系中的分散穩(wěn)定性是決定墨水性能的重要因素。而色素炭黑由于其結(jié)構(gòu)具有原生粒徑小、比表

2、面積大、顆粒之間有著極強的作用力，在水中不能自行分散，且研磨過程極易產(chǎn)生凝膠，在生產(chǎn)和儲存過程中極為不穩(wěn)定。目前，國內(nèi)外許多公司開發(fā)的水性炭黑色漿，很少有適用于中性墨水。即便通用色漿也存在以下問題，其一，穩(wěn)定性好，但粘度大，且顆粒粒徑達不到中性墨水的要求；其二，粒徑較小的色漿，固含量低；其三，色漿相容性差，后續(xù)墨水配制過程穩(wěn)定體系容易被破壞。
　　本文首先綜述了國內(nèi)外為了改善炭黑在水中的分散性，進行的一系列研究，包括分散劑分散、炭

3、黑表面接枝分散、炭黑表面氧化改性，得出炭黑表面接枝分散和炭黑表面氧化改性因從顏料表面對其分散性進行改性能得到穩(wěn)定性優(yōu)異的產(chǎn)品，但因其制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，不適合用作中性墨水色漿。而分散劑分散的方法具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量易于控制等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用，
　　其次從炭黑顏料的理化性能、分散劑結(jié)構(gòu)、研磨分散工藝等幾個方面出發(fā)，制備得到了粒徑分布（D50）為100～120nm，顏料含量為30%，粘度為350mpa.s的中性

4、墨水用炭黑色漿，其研究主要包括以下幾個方面：
　　1）采用FW200、Printex U、MA-100三種不同理化性能的炭黑作為研究對象，通過研究其潤濕性能以及對色漿的粘度和粒徑分布的影響得出炭黑MA-100為最適合制備中性墨水用色漿的顏料。
　　2）從分散劑的結(jié)構(gòu)出發(fā)，選擇三種具有代表性的分散劑（小分子陰離子型NNO、聚合物非離子型PVP、聚合物陰離子型SMA-NH4），通過測定不同條件下炭黑MA-100的ζ電勢、沉降速率

5、和流變性能，探究分散劑結(jié)構(gòu)對炭黑分散穩(wěn)定性的影響，得出在 pH=8時， SMA-NH4用量為4%時得到性能最優(yōu)異的色漿。
　　3）從色漿的研磨方式出發(fā)，選擇不同的研磨方式（藍式研磨、高壓均質(zhì)機、棒銷式研磨機）及工藝參數(shù)，探討制備中性墨水用炭黑色漿的最佳制備工藝，得出以高速分散—高壓均質(zhì)機—棒銷式研磨的組合工藝，銷式研磨機的工藝參數(shù)為鋯珠的尺寸為0.5mm的氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯珠，砂磨機的轉(zhuǎn)速為1500rpm，填充料為70%，研磨時間