本發(fā)明涉及一種彩色打印機、復印機、傳真機及印刷機所用的彩色墨粉及其制備方法。

背景技術：

墨粉是電子成像領域用于激光打印及靜電復印的主要耗材，由顏料、樹脂、添加劑等經(jīng)物理方法或化學反應合成，是世界公認的高科技產(chǎn)品。隨著信息技術的發(fā)展及辦公自動化的普及，復印機、激光打印機等自動化硬拷貝設備的需求量飛速增長，從而帶動了墨粉的需求量。墨粉分為黑色墨粉和彩色墨粉，相較于普通黑色墨粉，彩色墨粉要求具備更高的顯影分辨率、更好的粒形、更小的粒徑以及更高的帶電量和電荷均勻性，因此制備黑色墨粉的傳統(tǒng)物理熔融粉碎法并不適合于彩色墨粉的生產(chǎn)，從而促進了墨粉制備方法由物理方法向化學方法的轉型升級。掌握懸浮聚合生產(chǎn)技術的公司有zeon和canon，采用乳液聚合技術的有konica和fujixerox。canon最早將彩色墨粉工業(yè)化生產(chǎn)。懸浮聚合生產(chǎn)墨粉的制造工藝簡單、成熟，所制得的墨粉粒徑較大、分布較寬，打印復印時存在分辨率較低、色彩較差的缺點。而乳液聚合法制得的粒子粒徑更小、更均一、荷電均勻、分辨率高。

目前乳液聚合法制備彩色墨粉，主要是通過乳液聚合制備納米樹脂乳液，再與顏料分散乳液及蠟乳液進行混合，通過凝聚復合的方式制備粒徑符合要求的彩色墨粉復合粒子，最后經(jīng)外添制得彩色墨粉。如金發(fā)科技股份有限公司（專利cn201310263125.9cn201310263233.6）、湖北鼎龍化學股份有限公司（專利cn201210204474.9）均報道了細乳液聚合法制備彩色墨粉的方法。深圳市樂普泰科技股份有限公司（cn201410777998.6）通過苯丙樹脂的多次包覆，分別將顏料、蠟、電荷調節(jié)劑包覆與苯丙樹脂中來制得彩色墨粉。無錫佳騰公司（專利cn200910233446.8），寧波弗萊斯通（專利cn201110114579.0）均通過原位乳液聚合法包覆顏料、蠟、電荷調節(jié)劑來制備彩色墨粉。

目前，乳液聚合法制備彩色墨粉克服了傳統(tǒng)物理熔碎法的許多不足，但現(xiàn)有的技術多采用顏料乳液、蠟乳液及樹脂乳液是物理混合，顏料及蠟與樹脂結合不牢固，分散不均勻，顏料及蠟易外漏，聚集在墨粉粒子表面，存在荷電不均及打印效果不佳的問題。

技術實現(xiàn)要素：

為解決顏料、蠟與樹脂結合不牢固且容易外漏的問題，本發(fā)明的目的是提供一種采用細乳液聚合及球磨復合制備的彩色墨粉及方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案如下：

本發(fā)明所述的彩色墨粉，以重量份數(shù)計，由以下組分組成：

有機顏料0.2-0.8份；

苯乙烯7.5-8.5份；

丙烯酸丁酯1.5-2.5份；

離子型聚乙烯蠟乳液1-3份；

電荷調節(jié)劑1-2份；

引發(fā)劑0.1-0.3份；

非離子型表面活性劑0.2-0.4份；

5wt%的消泡劑5-10份；

電解質凝聚劑0.5-2.5份；

5wt%聚乙烯醇溶液1-2.5份；

疏水性sio21-2.5份；

去離子水295-615份。

所述的有機顏料采用紅色、黃色、藍色顏料中的任意一種，其中紅色顏料為pr57:1、pr122、pr63:1等，黃色顏料為py12、py13、py17等，藍色顏料為pb15、pb15:3、pb15:4等。

所述的電荷調節(jié)劑為湖北鼎龍化工有限公司生產(chǎn)的e84金屬絡合物。

所述的離子型聚乙烯蠟乳液為陰離子型聚乙烯蠟乳液或陽離子型聚乙烯蠟乳液；其中，陰離子型聚乙烯蠟乳液為巴斯夫公司的we-1、we-6或we-7，陽離子型聚乙烯蠟乳液為廣州市旺高化工有限公司的ce330c30或迪孚卡樂公司的wx-448,離子型聚乙烯蠟乳液的固含量為38~41%。

所述的非離子型表面活性劑為op表面活性劑或tx表面活性劑的一種。

所述的5%的消泡劑為有機硅消泡劑xp-17a稀釋至濃度為5%的水溶液。

所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的一種。

所述的電解質凝聚劑包括氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氯化鋁、硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鋅等。

上述彩色墨粉的制備方法，包括以下步驟：

（1）將有機顏料、離子型聚乙烯蠟乳液、非離子型表面活性劑加入容器中，并加入30~40份去離子水，超聲5~10min后，球磨分散4~8小時；

（2）將苯乙烯、丙烯酸丁酯置于容器中,再加40~60份的去離子水，超聲分散10~20min,將步驟（1）中制備的分散液加入，混合后繼續(xù)超聲30~50min，在75℃±5水浴下，將引發(fā)劑的水溶液緩慢滴入，保溫下攪拌反應6~8小時，得到復合乳膠粒子乳液；

（3）將步驟（2）中得到的復合乳膠粒子乳液置于200~500份去離子水中，加入5%的消泡劑，升溫至40~45℃，開始滴加電解質凝聚劑水溶液，攪拌，當粒子粒徑到達7~12微米時，保持攪拌速度不變，加入5wt%聚乙烯醇溶液，升溫至步驟（2）中得到復合乳膠粒子乳液的玻璃化溫度，保溫40~60分鐘，繼續(xù)升溫到高于聚合物玻璃化溫度10~15℃，保溫40~80分鐘，當形貌密實、近似球型時停止反應，冷卻至室溫，沉降、抽濾，用無水乙醇、去離子水多次洗滌，40~50℃真空干燥，得到微米級復合粒子粉末；

（4）將電荷調節(jié)劑加入步驟（3）中得到的微米級復合粒子粉末中，球磨改性1~3小時，繼續(xù)加入疏水納米sio2進行改性處理，得到彩色墨粉粒子。

進一步的，步驟(1)中，球磨采用直徑為1.2~1.6mm的二氧化鋯微球，二氧化鋯微球與有機顏料質量比為50:1~150:1，球磨機轉速為580r/min。

進一步的，步驟(2)中，攪拌速度為400~500r/min。

進一步的，步驟(3)中，攪拌速度為600~1000r/min。

進一步的，步驟(4)中，球磨采用質量比為3:5的3.76mm和6.00mm混合鋼球，其中，鋼球與微米粉末的質量比為40:1~80:1，球磨機轉速為500r/min。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:

（1）本發(fā)明使用陰（陽）離子型聚乙烯蠟乳液為單體小液滴提供電荷穩(wěn)定，避免了再次使用離子型乳化劑，使得工藝更加簡單。

（2）本發(fā)明使用顏料作為細乳液聚合的助穩(wěn)定劑，使用苯丙樹脂對顏料、蠟進行包覆，制得的復合粒子為核殼結構，可以有效的解決顏料及蠟粒子的外漏問題，以及各功能組分的均勻分散問題。

（3）本發(fā)明通過對細乳液聚合制備的復合乳膠粒子進行凝聚、熱固結及后處理工藝，制備粒徑為7-12微米的復合粒子，使得最終獲得的彩色墨粉粒子粒徑均勻，分布窄，色彩均勻。

（4）本發(fā)明通過機械球磨法將電荷調節(jié)劑復合到彩色墨粉粒子表面，并均勻排列，工藝簡單，操作簡便，并使得最終獲得的彩色墨粉粒子電荷分布均勻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1通過細乳液聚合制備的多組分復合乳膠粒子的tem圖。

圖2為本發(fā)明實施例1制備7-12微米的復合粒子粉末。

具體實施方式

本發(fā)明的原理是:本發(fā)明通過細乳液聚合，電解質凝聚和機械球磨復合的方法制備彩色墨粉。本發(fā)明使用陰（陽）離子型聚乙烯蠟乳液，其不僅能為最后的彩色墨粉提供脫膜劑的作用，還可以在細乳液聚合過程中為單體小液滴提供電荷穩(wěn)定。本發(fā)明使用憎水性顏料作助穩(wěn)定劑，不僅對細乳液起到穩(wěn)定作用，并且能夠使顏料和蠟更易被聚合物包覆。采用電解質凝聚，通過調節(jié)凝聚過程中的電解質濃度、攪拌速度、溫度等因素可以實現(xiàn)對凝聚粒子粒徑及形貌的控制，達到彩色墨粉應用所要求的性能。采用機械球磨復合法將不溶水相，不溶于單體相的電荷調節(jié)劑復合到凝聚后的復合粒子表面，制得準彩色墨粉粒子。通過機械球磨法的強機械作用力可將電荷調節(jié)劑牢牢地粘結于復合粒子表面，并均勻排列。

實施例1

（1）取0.4份有機顏料py12、2份陰離子型聚乙烯蠟乳液we-7、0.3份tx-100加入燒杯中，并加入40份去離子水，超聲5min，使顏料、聚乙烯蠟分散均勻，再將燒杯中的混合液轉移到盛有粒徑為1.2mm~1.6mm的二氧化鋯微球的球磨罐中，球磨分散8小時，其中，二氧化鋯微球與有機顏料的質量比為100:1，球磨機轉速為580r/min；

（2）稱取8份苯乙烯、2份丙烯酸丁酯于燒杯中,再加50份的去離子水，超聲分散10min,將（1）中球磨后得到的穩(wěn)定均勻的分散液加入，混合后繼續(xù)超聲40min，將超聲后混合液轉入水浴加熱的四口燒瓶，將0.2份引發(fā)劑kps溶于15份去離子水中，將引發(fā)劑kps水溶液緩慢滴加入四口燒瓶中，保持水浴溫度75℃±5℃，攪拌機轉速400r/min，反應6~8小時得到苯丙樹脂包覆的顏料和聚乙烯蠟的多組分復合乳膠粒子乳液，如圖1所示，乳膠粒子中棒狀部分為有機顏料py12的結晶，其他不規(guī)則部分為聚乙烯蠟，苯丙樹脂包覆于他們表面形成殼層；

（3）將（2）中得到的多組分復合乳膠粒子乳液置于300份去離子水中，加入7份5wt%的消泡劑，升溫至40℃，開始滴加含1份的電解質凝聚劑的10份水溶液，轉速為600r/min，通過光學顯微鏡每10min觀察一次粒徑，當粒子粒徑到達7~12微米時，保持轉速不變，加入5wt%的聚乙烯醇溶液1.5份,同時升溫至步驟（2）中得到復合乳膠粒子乳液的玻璃化溫度（即54℃），保持溫度、轉速不變，使復合粒子固結收縮40min，隨后繼續(xù)升溫到聚合物玻璃化溫度以上10~15℃，保持40min，使絮體粒子進一步收縮、固結,通過顯微鏡觀察絮體粒子，當形貌密實、近似球型時可停止反應，然后，冷卻至室溫，沉降、抽濾，用無水乙醇、去離子水多次洗滌，40~50℃真空干燥，得到粒徑為7-12微米的復合粒子粉末，如圖2所示；

（4）將1.5份電荷調節(jié)劑e84加入（3）中所得到的復合粒子粉末中，并置于盛有3.76mm和6.00mm（質量比3:5）混合鋼球的鋼制球磨罐，球磨改性3小時，使得納米級電荷調節(jié)劑粒子粘結于微米級復合粒子的表面，得到準墨粉顆粒，其中，鋼球與復合粒子的質量比為80:1；球磨機轉速為500r/min,最后，加入1.5份疏水納米sio2，對準墨粉顆粒進行改性處理，得到彩色墨粉粒子。

實施例2

（1）取0.8份有機顏料pb15:3、3份陽離子型聚乙烯蠟乳液wx-448、0.4份op-10加入燒杯中，并加入35份去離子水，超聲10min，使顏料、聚乙烯蠟分散均勻。再將燒杯中的混合液轉移到盛有粒徑為1.2mm~1.6mm的二氧化鋯微球的球磨罐中，球磨分散6小時，其中，二氧化鋯微球與有機顏料的質量比為50:1，球磨機轉速為580r/min；

（2）稱取7.5份苯乙烯、2.5份丙烯酸丁酯,再加60份的去離子水，邊超聲邊攪拌分散20min,將（1）中球磨后得到的穩(wěn)定均勻的分散液加入，混合后繼續(xù)超聲30min，將超聲后混合液轉入水浴加熱的四口燒瓶，將0.3份引發(fā)劑kps溶于15份去離子水中，將引發(fā)劑kps水溶液緩慢滴加入四口燒瓶中，保持水浴溫度75℃±5℃，攪拌機轉速450r/min，反應6~8小時得到苯丙樹脂包覆的顏料和聚乙烯蠟的多組分復合乳膠粒子乳液；

（3）將（2）中得到的多組分復合乳膠粒子乳液置于200份去離子水中，加入10份5wt%的消泡劑，升溫至40℃，開始滴加含2.5份的凝聚劑的10份水溶液，轉速為1000r/min，通過光學顯微鏡每10min觀察一次粒徑，當粒子粒徑到達7~12微米時，保持轉速不變，加入5wt%聚乙烯醇溶液1份,同時升溫至步驟（2）中得到復合乳膠粒子乳液的玻璃化溫度（即54℃），保持溫度、轉速不變，使復合粒子固結收縮50min，隨后繼續(xù)升溫到聚合物玻璃化溫度以上10~15℃，保持80min，使絮體粒子進一步收縮、固結，通過顯微鏡觀察絮體粒子，當形貌密實、近似球型時可停止反應，然后，冷卻至室溫，沉降、抽濾，用無水乙醇、去離子水多次洗滌，40~50℃真空干燥，得到粒徑為7~12微米的復合粒子粉末；

（4）將1份電荷調節(jié)劑加入（3）中所得到的復合粒子粉末中，并置于盛有3.76mm和6.00mm（質量比3:5）混合鋼球的鋼制球磨罐，球磨改性2小時，使得納米級電荷調節(jié)劑粒子粘結于微米級復合粒子的表面，得到準墨粉顆粒，其中，鋼球與復合粒子的質量比為60:1；球磨機轉速為500r/min,最后，加入2.5份疏水納米sio2，對準墨粉顆粒進行改性處理，得到彩色墨粉粒子。

實施例3

（1）取0.2份有機顏料pr122、1份陰離子型聚乙烯蠟乳液we-1、0.2份tx-100加入燒杯中，并加入40份去離子水，超聲8min，使顏料、聚乙烯蠟分散均勻，再將燒杯中的混合液轉移到盛有粒徑為1.2mm~1.6mm的二氧化鋯微球的球磨罐中，球磨分散4小時。其中，二氧化鋯微球與有機顏料的質量比為150:1，球磨機轉速為580r/min；

（2）稱取8.5份苯乙烯、1.5份丙烯酸丁酯于燒杯中,再加50份的去離子水，超聲分散15min,將（1）中球磨后得到的穩(wěn)定均勻的分散液加入，混合后繼續(xù)超聲時間50min，將超聲后混合液轉入水浴加熱的四口燒瓶，將0.1份引發(fā)劑kps溶于15份去離子水中，將引發(fā)劑kps水溶液緩慢滴加入四口燒瓶中，保持水浴溫度75℃±5℃，攪拌機轉速500r/min，反應6~8小時得到苯丙樹脂包覆的顏料和聚乙烯蠟的多組分復合乳膠粒子乳液；

（3）將（2）中得到的多組分復合乳膠粒子乳液置于500份去離子水中，加入5份5wt%的消泡劑，升溫至40℃，開始滴加含0.5份的凝聚劑的10份水溶液，轉速為800r/min，通過光學顯微鏡每10min觀察一次粒徑，當粒子粒徑到達7~12微米時，保持轉速不變，加入5wt%的聚乙烯醇溶液2.5份,同時升溫至步驟（2）中得到復合乳膠粒子乳液的玻璃化溫度（54℃），保持溫度、轉速不變，使復合粒子固結收縮60min，隨后繼續(xù)升溫到聚合物玻璃化溫度以上10~15℃，保持60min，使絮體粒子進一步收縮、固結，通過顯微鏡觀察絮體粒子，當形貌密實、近似球型時可停止反應，然后，冷卻至室溫，沉降、抽濾，用無水乙醇、去離子水多次洗滌，40~50℃真空干燥，得到粒徑為7~12微米的復合粒子粉末；

（4）將2份電荷調節(jié)劑e84加入（3）中所得到的復合粒子粉末中，并置于盛有3.76mm和6.00mm（質量比3:5）混合鋼球的鋼制球磨罐，球磨改性1小時，使得納米級電荷調節(jié)劑粒子粘結于微米級復合粒子的表面，得到準墨粉顆粒，其中，鋼球與復合粒子的質量比為40:1；球磨機轉速為500r/min,最后，加入1份疏水納米sio2，對準墨粉顆粒進行改性處理，得到彩色墨粉粒子。

本發(fā)明配方制備的苯丙樹脂包覆有機顏料、聚乙烯蠟復合乳膠粒子，由于未加入離子型表面活性劑來提供電荷使復合乳膠粒子穩(wěn)定，而僅由離子型聚乙烯蠟乳液來提供電荷使復合乳膠粒子穩(wěn)定，故最終所得的復合乳膠粒子穩(wěn)定性相對較弱，其乳液只能保持一到兩周內穩(wěn)定。