乳液凝聚法墨粉的颜料分散及其色彩表现力研究

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彩色墨粉广泛应用于激光打印、复印等领域,异相凝聚是制备彩色墨粉的常用方法。通过优化环境温度、搅拌速度、pH值、絮凝剂种类和含量等异相凝聚条件,由颜料、蜡、树脂三种乳液构成的多组分体系有可能存在协同凝聚效应,但是在该三组分混合体系中,颜料分散液最不稳定,在调酸凝聚工程中通常先于其他两种组分而发生凝聚,造成墨粉颗粒中颜料分散不均,且含量偏低,严重影响墨粉的色彩表现力。本文重点考察了颜料分散液、树脂乳液的分散稳定性对墨粉中颜料分散的状态及其色彩表现力的影响,探讨了颜料及树脂分散稳定性的提高方法,试图为墨粉色彩调控提供科学依据。  采用粒径分析,反射率测试,色度图表征等方法分析了颜料分散液粒径及其分布对其分散液色度的影响。结果表明,颜料分散越好,色彩鲜艳度越高,亮度越低。对炭黑颜料进行详细分析,发现表面呈酸性的、含氧基团丰富的炭黑易于分散,且分散稳定性较高,其黑色纯度更高。粒径分析、zeta电位测试、电子显微镜(TEM)观察结果表明,颜料与树脂乳液的临界凝聚点相差较小时,所制备的墨粉中颜料的分散越好,色彩表现最优。  为了缩小炭黑分散液与苯丙乳液的临界凝聚点差异,采用乳液聚合法研究了PS包覆炭黑对分散稳定性影响。通过粒径分析,TEM观察了不同分散剂对炭黑的分散效果,发现带非离子长链的分散剂更有利于炭黑的分散。利用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、红外分析(FTIR)、粒径分析、TEM观察等分析了乳化剂、引发剂、单体含量对PS包覆炭黑形貌的影响,发现以反应性的分散剂SE-10N分散的炭黑分散液为底液,加入2wt%的APS为引发剂,St/CB为1/4时包覆形貌最优,zeta电位测试结果表明PS包覆能提高炭黑分散液的稳定性,降低其临界凝聚pH。研究还发现,临界凝聚点在2.0(与树脂乳液和蜡乳液十分接近)的PS包覆炭黑分散液制备的墨粉各组分含量最接近设计含量,且炭黑分散最优;色度分析表明该墨粉的色彩表现也最优,黑色纯度最高。  乳液环境对墨粉的色彩表现也有显著的影响。苯丙树脂中甲基丙烯酸(MAA)共聚单体的含量越高,苯丙乳液的分散稳定性越好,临界凝聚的pH值较低,这一发现为调控墨粉用乳液体系的共凝聚点提供了新思路。我们进一步考察了由不同MAA功能单体含量的苯丙乳液制备的墨粉中各组分的含量及颜料的分散状态,同样发现,当树脂的临界凝聚点与颜料越接近,墨粉中各组分的含量越接近设计值,且其中颜料的分散最优,墨粉的黑色度表现越纯。
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