聚合物改性颜料分散体及墨水

颜料墨水制造技术的关键在于解决体系的稳定性，稳定性与颜料分子结构、晶形、表面特征、粒径及其分布相关。要获得稳定性优良的色浆，必须选择合适的颜料品种，选择合适的助剂,聚合物，配套合适的工艺技术及装备，控制颜料的粒径及其分布在一定的范围内，并确保色浆的长期存放稳定。

从物化指标上来说，自分散色浆的表面张力在60-70mN/m左右，而物理研磨添加剂分散的基本在50mN/m以下。

从原理上来说，自分散颜料表面“连接的”有机基团是指键合或共价键合至亲核体或有机基团的。通过索氏萃取数小时，不会从颜料上除去连接的基团。使用能够溶解起始有机处理材料但不能分散经处理的颜料的溶剂或溶剂混合物进行重复洗涤后，有机基团无法被去除。

自分散颜料墨水采用了纳米级的处理手段和通过共价键化学改性，颜料表面含有大量亲水极性基团，为热力学稳定系统，具有自分散和高低温稳定特性。

目前市场上大部分低价墨水通常会在配方层面引入多种分散剂“吸附到”色粉粒子表面，但是由于纳米色粉的粒径小，分子中的亲和基团数有限，经普通研磨分散处理后仍有可能发生团聚，进而对墨水的流畅性和稳定性造成一定的影响，导致打印质量降低，造成断墨和打印头堵塞。

   生产颜料分散墨水的一般方法是将分散剂

溶解在水性介质中，然后加入颜料颗粒并充分

润湿，然后用均化器高速搅拌或使用珠磨机或

球磨机等球磨机。实例包括使用使用剪切力的

捏合分散机例如辊磨机、超声波分散机等来制

备分散体的方法。喷墨记录油墨的颜料粒径通

常具有50至150nm的体积平均粒径。如果大

于此值，则会导致喷嘴堵塞，如果小于此值，

则存在保存稳定性变得极差的问题。     

   分散剂有多种类型，从低分子量表面活性

剂到高分子量聚合物分散剂。虽然聚合物分散

剂具有优异的储存稳定性，但它们很难将颜料

粒径减小到体积平均粒径150nm。虽然可以

使用低分子量分散剂将颜料微细至50至100

nm的体积平均粒径，但在储存稳定性方面存

在问题。也就是保质期短、耐高低温稳定性

差。作为补偿，也有添加水溶性聚合物的方

法，但是也仅仅是缓解了一些问题。分散剂

与颜料的比例，添加量为10至50重量份:

100份颜料。如果分散剂的添加量太少，可

能无法使颜料足够细，如果太多，未吸附到

颜料上的多余成分会影响油墨的物理性能，

造成图像这可能会导致性能和耐磨性下降。

聚合物封装体系颜料分散体有助于增强稳健性，并有助于在墨水配方中提供整体耐久性。

为了抑制水性颜料墨向纸中的浸透性、抑制墨对纸表面的润湿从而将微细化了的颜料阻留在纸表面附近、提高打印浓度。例如，尝试了使用由亲水性高的部位和疏水性高的部位构成的接枝聚合物、嵌段聚合物来覆盖颜料（胶囊化）。

 由于大多彩色有机颜料的表面不具有官能团，因此颜料表面和疏水基团之间的相互作用对于彩色有机颜料的分散非常重要。

 由于使疏水性高的部位吸附于颜料表面来覆盖颜料，所以墨向纸中的浸透受到抑制、颜料变得容易存在于纸的表面。另外，亲水性高的部位亲和于分散介质,因此接枝聚合物、嵌段聚合物呈现伸展了的形态。因此，墨水的保存性因静电和立体位阻斥力而提高。

   微胶囊或乳液型分散体的喷墨油墨，其中颜料颗粒被树脂涂覆。由于颜料被树脂紧密地覆盖，分散状态在很长一段时间内保持稳定，虽然喷射的不稳定性得到了改善，但很难产生适合喷墨的小直径分散颗粒。制造工艺复杂，成本也高。

 为了改善由如此大的分散粒径引起的打印图像的饱和度的降低，需要加入适当的表面活性剂。

根据着色材料、润湿剂和水溶性有机溶剂组合的类型，选择不会损害分散稳定性的表面活性剂。

 在墨中添加氟基表面活性剂以防止飞溅墨滴的形成。在喷射纸张表面上之后将墨滴均匀且广泛地散布在同心圆上来提高颜色饱和度，从而填充由墨溅引起的点之间的间隙。

使用氟类表面活性剂时，记录油墨的表面张力进一步降低，并且墨滴在落在记录介质如纸上之后更快地渗透到记录介质中。它可以容易地渗透到记录油墨中的聚集颗粒之间，分离聚集颗粒并防止聚集，并且具有减少羽化和渗色的效果。

    Lunajet开发了引入了电荷排斥基/立体排斥基的分散聚合物，用此分散聚合物覆盖颜料表面，从而让颜料以纳米级分散，开发出了无论是在亲水环境下还是疏水环境下均具有高稳定性的胶囊型颜料分散体。
通过此技术，可以抑制颜料的凝聚，并让颜料在墨水中稳定分散。
即使打印时间较长，也可以实现稳定的喷墨，并且由于颜料在介质上均匀分散，因此可以获得稳定的图像质量。

    Lubrizol用于数码油墨的颜色分散体，采用专有分散剂技术配制，并以最新的研磨技术加工而成，为纺织品、纸张、薄膜和其他基材的数码印刷提供各种解决方案。