一種電子照相顯影用墨粉及其制備方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>攝影電影;光學(xué)設(shè)備的制造及其處理,應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明屬于電子照相顯影領(lǐng)域，尤其是涉及一種靜電照相顯影用墨粉。

背景技術(shù)：

在電子照相顯影領(lǐng)域，為了獲得更好的畫質(zhì)和更高的分辨率，對(duì)墨粉的粒徑及其分布提出了更嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的混煉粉碎法的墨粉無論在粒徑大小還是粒徑分布的均一性方面都受到較大的局限，無法進(jìn)一步提高圖像的畫質(zhì)和分辨率，只能通過化學(xué)法來控制墨粉的粒徑，獲得粒徑足夠小且分布均勻的墨粉顆粒。常見的化學(xué)法墨粉包括乳液聚合和懸浮聚合，相比較乳液聚合，懸浮聚合法的工藝更加簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求較低，可以通過油相單體混合物的調(diào)整改善墨粉的性能。

墨粉中的關(guān)鍵成分是粘結(jié)樹脂，對(duì)墨粉的定影、儲(chǔ)存等性質(zhì)起到了決定性作用，是影響墨粉使用性能的主要因素。常用的墨粉粘結(jié)樹脂主要為乙烯基樹脂和聚酯樹脂。采用化學(xué)法制備乙烯基樹脂為粘結(jié)劑的墨粉的技術(shù)比較成熟，但由于這種樹脂的粘彈性的局限性，很難在保證存儲(chǔ)性和耐高溫偏移性的同時(shí)，進(jìn)一步降低定影溫度、提高打印速度，在高速機(jī)上的應(yīng)用受到了限制。

聚酯樹脂由于其分子量較低，低溫定影性好，但其抗偏移性和粉碎性較差，并且成本較高。由于聚酯的縮聚過程中需要持續(xù)除去反應(yīng)產(chǎn)生的水分，無法采用化學(xué)法原位合成墨粉顆粒。

針對(duì)聚酯樹脂的乳化問題，有報(bào)道將聚酯樹脂乳化液、著色劑分散液以及蠟的分散液相混合，通過向混合分散液中加入凝結(jié)劑使其凝聚形成墨粉顆粒，但聚酯的乳化過程需要額外加入穩(wěn)定劑，且絮凝過程進(jìn)行墨粉粒徑控制時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求苛刻。

苯丙樹脂與聚酯樹脂的混合為墨粉的制備提供了新的思路，但二者的相容性的問題不易解決。為了解決相容性的問題，有報(bào)道采用多步乳液聚合方法，分別制備兩種樹脂的乳液或分散液，在高速攪拌的作用下造粒并進(jìn)一步聚合，以獲得二者充分相容混合的墨粉。

另有報(bào)道提出了一種核-殼結(jié)構(gòu)的調(diào)色劑，內(nèi)部的核由具有良好的低溫定影性能的聚酯樹脂構(gòu)成，核表面的殼層則由具有良好的耐熱性的苯乙烯丙烯酸樹脂組成，核與殼層之間通過兩種樹脂的交聯(lián)減少殼層脫落的現(xiàn)象。雖然兩種樹脂的相容性有了明顯的改善，能夠制備得到具有兩種樹脂優(yōu)勢(shì)的墨粉，但實(shí)現(xiàn)二者混合的方法較復(fù)雜，存在設(shè)備要求高的問題，高成本的生產(chǎn)方法不利于此類墨粉在市場(chǎng)的應(yīng)用和推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種電子照相顯影用墨粉及其制備方法，以獲得含有乙烯基樹脂以及均勻分布其中的線性聚酯的墨粉，以降低定影溫度且不損壞墨粉的耐高溫存儲(chǔ)性和抗偏移性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種電子照相顯影用墨粉，包含如下重量份數(shù)的組分，乙烯基樹脂單體105份、線性聚酯5-40份、顏料5-10份、蠟9-15份、荷電控制劑1-4份、外添加劑1-3份和聚合引發(fā)劑2.5-4份。

優(yōu)選的，所述線性聚酯，包括如下重量份數(shù)的原料，100-200份二元酸，100-200份二元醇，1-3份催化劑；優(yōu)選的，將100-200份二元酸，100-200份二元醇，1-3份催化劑。將單體與催化劑在200-240℃下反應(yīng)3h并脫除反應(yīng)生成的水，然后對(duì)體系進(jìn)行減壓蒸餾1-2h，真空度保持在100-200pa。

優(yōu)選的，所述二元酸為二羧酸或其衍生物；優(yōu)選的，所述二元酸為苯二羧酸或烷基二羧酸；優(yōu)選的，所述二元酸為鄰苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、丁二酸、己二酸、癸二酸或壬二酸，以及各種酸的酸酐中的一種或兩種以上組合物。

優(yōu)選的，所述二元醇為乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,4-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一種或兩種以上組合物。

優(yōu)選的，所述催化劑為金屬錫、鈦、銻、錳、鎳、鋅、鉛或者包括以上金屬的化合物中的一種或兩種以上；優(yōu)選的，所述催化劑為氧化二丁基錫、鈦酸鄰二丁酯、鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯中的一種或兩種以上。

優(yōu)選的，乙烯基樹脂單體，為苯乙烯、苯乙烯衍生物、不飽和單烯烴、α-亞甲基類脂肪族單羧酸酯類、丙烯酸酯類中的一種或兩種以上組合物；優(yōu)選的乙烯基樹脂單體包括苯乙烯、丙烯酸丁酯和馬來酸。

優(yōu)選的，所述顏料包括選自黑色、黃色、青色、品紅色顏料中的至少一種材料：黑色顏料主要選自一次粒徑20-40nm的色素炭黑；青色顏料主要選自銅酞菁化合物及其衍生物，如c.i.pigmentblue15、15:1、15:2、15:3、15:4等；品紅顏料主要選自偶氮系顏料，如c.i.pigmentred31、48、57:1、58、63、68、114、122、146、150、184、187、269等；黃色顏料主要選自偶氮系顏料，如c.i.pigmentyellow3、12、13、17、65、74、83、97、155、180、185等。

優(yōu)選的，所述蠟選自低分子量聚烯烴蠟及油脂類合成蠟中一種或一種以上的材料；其中聚烯烴蠟包括聚乙烯蠟(pe)和聚丙烯蠟(pp)；油脂類合成蠟包括季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇山崳酸酯、二季戊四醇六棕櫚酸酯、二季戊四醇六肉豆蔻酸酯、二季戊四醇六月桂酸酯等。優(yōu)選羥值小于5mgkoh/g、酸值小于1mgkoh/g的蠟的油脂類合成蠟。熔點(diǎn)范圍為50-100℃，優(yōu)選60-80℃。

優(yōu)選的，所述荷電控制劑選自下述至少一種：cca1(中央合成化學(xué)株式會(huì)社)，cca2(中央和成化學(xué)株式會(huì)社)，cca3(中央合成化學(xué)株式會(huì)社)，cca501(中央合成化學(xué)株式會(huì)社)，tp-415(保土谷化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社)，tp-302(保土谷化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社)，fca-201-ps(藤倉(cāng)化成株式會(huì)社)，fca-207-p(藤倉(cāng)化成株式會(huì)社)等。樹脂型荷電控制劑能夠在單體相中均勻分散、溶解，正電荷樹脂型荷電控制劑為本發(fā)明中懸浮墨粉制備的優(yōu)選；優(yōu)選的所述荷電控制劑為2-3重量份。

優(yōu)選的，所述聚合引發(fā)劑，可優(yōu)選偶氮類引發(fā)劑、過氧化酣類、過氧化縮酣類、過氧化氫類、過氧化酰類，優(yōu)選過氧類引發(fā)劑。

作為偶氮類引發(fā)劑，優(yōu)選為2,2’-偶氮二異丁腈、2,2’-偶氮二(4-甲氧,4-二甲基戊腈)、二甲基-2,2’-偶氮二異丁酸酯等；作為過氧化酮類，優(yōu)選為過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)乙?；?；作為過氧化氫類，優(yōu)選叔丁基過氧化氫等；作為過氧化酰類，優(yōu)選過氧化苯甲酰等。這些引發(fā)劑可以單獨(dú)使用、或兩種以上組合使用。

優(yōu)選的，所述的外添加劑包括選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等無機(jī)粒子中一種或一種以上材料，優(yōu)選的外添加劑為疏水改性二氧化硅和疏水改性二氧化鈦；優(yōu)選的為12nm的疏水改性二氧化硅，型號(hào)為贏創(chuàng)rx200和115nm的疏水改性二氧化鈦，型號(hào)為卡博特tg-c110；

本發(fā)明的另一目的在于提出一種電子照相顯影用墨粉的制備方法，以實(shí)現(xiàn)制備方法工藝簡(jiǎn)單，無需大幅增加制備成本。

本發(fā)明還提供了一種制備如上所述的電子照相顯影用墨粉的方法，包括如下步驟：

1)單體油相分散液的制備：

將顏料、蠟、荷電控制劑和線性聚酯，加入乙烯基樹脂單體中，室溫下用珠磨機(jī)進(jìn)行研磨分散成油相，加入聚合引發(fā)劑攪拌均勻得到單體油相分散液；

2)懸浮造粒：

懸浮造粒階段是懸浮聚合法制備墨粉工藝中極為關(guān)鍵的一步，直接影響墨粉的粒徑大小和分布。

將單體油相分散液和懸浮分散劑以1:2-1:8的油水比攪拌共混，形成初級(jí)油滴粒子，然后通過高剪切乳化泵對(duì)油水混合液懸浮剪切造粒，油滴粒徑分布范圍為3-20μm油滴粒子，懸浮造粒溫度優(yōu)選20-60℃。

制備時(shí)，選用一定量的懸浮分散劑，懸浮分散劑用量過少，分散體系不穩(wěn)定，油滴粒子間容易出現(xiàn)聚并，導(dǎo)致粒徑分布變寬；懸浮分散劑用量過高，在高速剪切時(shí)容易產(chǎn)生大量過細(xì)的乳膠粒子，打印時(shí)容易造成背景污染。本發(fā)明中懸浮分散劑選用氫氧化鎂膠體。

3)聚合：

將懸浮造粒后的油滴分散液轉(zhuǎn)移至聚合反應(yīng)器中，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速50-1000rpm，優(yōu)選100-300rpm，使分散液滴懸浮分散，通入氮?dú)獬鹾?，升溫至預(yù)定反應(yīng)溫度，持續(xù)一定時(shí)間的聚合后，得到墨粉粒子的懸浮分散液。聚合性單體組合物的聚合溫度優(yōu)選70-90℃，聚合時(shí)間6-8h。

4)過濾清洗：

該步驟中，在使用無機(jī)化合物膠體作為懸浮分散劑時(shí)，最好在加入酸后，使聚合得到的墨粉顆粒懸浮液的ph值在3-4，溶解難水溶性的無機(jī)化合物膠體。作為添加酸，可使用硫酸、鹽酸及硝酸等無機(jī)酸，優(yōu)選硫酸。然后通過大量的去離子反復(fù)清洗、過濾，將體系中大量的鎂鹽去除。最后一次清洗的濾液中含有氫氧化納、硼酸鈉、四氟硼酸鈉至少一種電解質(zhì)，濾液的ph值控制在7.0-11.0，電導(dǎo)率200-250μs/cm。可以通過離心過濾法、真空過濾法，加壓過濾法等方式過濾。

5)干燥：

該步驟是對(duì)經(jīng)過清洗處理的墨粉粒子進(jìn)行干燥處理。作為用于墨粉干燥處理的干燥器，包括真空冷凍干燥器，減壓干燥器，流化床干燥器等。為了防止墨粉粒子粘連，干燥溫度優(yōu)選40-50℃。

6)外部添加：

向干燥后的墨粉顆粒中加入外添加劑，并均勻混合。

所述懸浮分散劑選自磷酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鈣、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素中的一種或一種以上材料。優(yōu)選含有難溶于水的無機(jī)氫氧化鎂膠體的分散穩(wěn)定劑。

優(yōu)選的，氫氧化鎂膠體制備工藝如下：用去離子水分別配置10-15wt％氯化鎂溶液和3-6wt％氫氧化鈉溶液(兩者體積比1:1-1:5)；然后將氯化鎂溶液緩慢加入氫氧化鈉溶液中，用高速乳化機(jī)或管線式乳化泵或二者的結(jié)合使用進(jìn)行高速剪切乳化，高速剪切乳化0.5-2h，高速剪切時(shí)的線速度為25-45m/s，再超聲陳化1-5h；制備的氫氧化鎂粒徑d95(個(gè)數(shù)粒徑分布的95％累積值)0.5-0.8μm。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種電子照相顯影用墨粉及其制備方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明所述線性聚酯均勻分散在墨粉顆粒中，可以有效降低墨粉的定影溫度，減少定影能耗、提高打印或復(fù)印的速度，同時(shí)由于聚酯樹脂玻璃化溫度較高，能夠保證墨粉在一定溫度下的耐熱存儲(chǔ)性，和使用時(shí)的抗高溫偏移性。

(2)本發(fā)明所述電子照相顯影用墨粉制備方法,與其他含有兩種樹脂的墨粉顆粒所使用的乳液聚合法相比，懸浮聚合法工藝和操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求較低，只需要將油相單體分散于溶有分散劑的分散液中，通過機(jī)械攪拌懸浮造粒后聚合，使線性聚酯均勻分散在墨粉顆粒中。

本發(fā)明中所選原料和制備方法的作用機(jī)理：

1、在油相單體中加入少量的聚酯樹脂成分，采用懸浮聚合的方法制備墨粉，即達(dá)到了在乙烯基樹脂中均勻混入線性聚酯的目的，該墨粉能夠有效降低定影溫度，同時(shí)不損耐高溫存儲(chǔ)性和抗偏移性。

2、難溶于水的無機(jī)氫氧化鎂膠體的懸浮分散劑，能夠獲得較窄的聚合物粒子粒徑分布，及清洗后較小的殘留性，可以鮮明的再現(xiàn)圖像。

3、制備時(shí)，選用一定量的懸浮分散劑，懸浮分散劑用量過少，分散體系不穩(wěn)定，油滴粒子間容易出現(xiàn)聚并，導(dǎo)致粒徑分布變寬；懸浮分散劑用量過高，在高速剪切時(shí)容易產(chǎn)生大量過細(xì)的乳膠粒子，打印時(shí)容易造成背景污染。

4、通過使外添加劑附著、埋沒到墨粉粒子表面等，可以調(diào)整粒子的帶電性、流動(dòng)性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性等。

5、使用的外添加劑為經(jīng)過疏水化處理的12nm的二氧化硅和115nm的二氧化鈦，可實(shí)現(xiàn)調(diào)色劑的帶電量的改進(jìn)調(diào)節(jié)，環(huán)境穩(wěn)定性的改進(jìn)和高溫環(huán)境下的特性的改進(jìn)。

具體實(shí)施方式

除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實(shí)施例中所用的試驗(yàn)試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

線性聚酯樹脂的制備：

方法一：如下重量份數(shù)的物質(zhì)，對(duì)苯二甲酸160份；間苯二甲酸100份；乙二醇200份；并加入催化劑鈦酸四丁酯1.5份，將單體與催化劑在210℃下反應(yīng)3h并脫除反應(yīng)生成的水，然后對(duì)體系進(jìn)行減壓蒸餾1h，真空度保持在150pa，停止反應(yīng)后降溫出料得到線性聚酯樹脂e1。tg(樹脂的玻璃化溫度)＝54℃，mn(數(shù)均分子量)＝3500，mw(重均分子量)＝28000。

方法二：如下重量份數(shù)的物質(zhì)，對(duì)苯二甲酸130份；間苯二甲酸130份；乙二醇200份；并加入催化劑鈦酸四丁酯1.5份，將單體與催化劑在220℃下反應(yīng)3h并脫除反應(yīng)生成的水，然后對(duì)體系進(jìn)行減壓蒸餾1.5h，真空度保持在130pa，停止反應(yīng)后降溫出料得到線性聚酯樹脂e2。tg(樹脂的玻璃化溫度)＝60℃，mn(數(shù)均分子量)＝4400，mw(重均分子量)＝35000。

方法三：如下重量份數(shù)的物質(zhì)，對(duì)苯二甲酸160份；間苯二甲酸100份；乙二醇150份；并加入催化劑鈦酸四丁酯1.5份，將單體與催化劑在230℃下反應(yīng)3h并脫除反應(yīng)生成的水，然后對(duì)體系進(jìn)行減壓蒸餾1.8h，真空度保持在180pa，停止反應(yīng)后降溫出料得到線性聚酯樹脂e3。tg(樹脂的玻璃化溫度)＝50℃，mn(數(shù)均分子量)＝2800，mw(重均分子量)＝25000。

含有線性聚酯修飾成分的墨粉顆粒的制備：

實(shí)施例一