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(rùn)滑性又有水性墨水的書(shū)寫舒暢性，同時(shí)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(jiān)牢，可做永久保存，滿足檔案記錄要求。我國(guó)作為中性筆的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，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(qiáng)的作用力，在水中不能自行分散，且研磨過(guò)程極易產(chǎn)生凝膠，在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中極為不穩(wěn)定。目前，國(guó)內(nèi)外許多公司開(kāi)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(wèn)題，其一，穩(wěn)定性好，但粘度大，且顆粒粒徑達(dá)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(guò)程穩(wěn)定體系容易被破壞。
　　本文首先綜述了國(guó)內(nèi)外為了改善炭黑在水中的分散性，進(jìn)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(duì)其分散性進(jìn)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(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量易于控制等優(yōu)點(diǎn)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(gè)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(gè)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(duì)象，通過(guò)研究其潤(rùn)濕性能以及對(duì)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(guò)測(cè)定不同條件下炭黑MA-100的ζ電勢(shì)、沉降速率

5、和流變性能，探究分散劑結(jié)構(gòu)對(duì)炭黑分散穩(wěn)定性的影響，得出在 pH=8時(shí)， SMA-NH4用量為4%時(shí)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(lán)式研磨、高壓均質(zhì)機(jī)、棒銷式研磨機(jī)）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(jī)—棒銷式研磨的組合工藝，銷式研磨機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速為1500rpm，填充料為70%，研磨時(shí)間