一種納米有色樹脂乳漿的製備方法及應用的製作方法

2023-05-05 19:22:36

一種納米有色樹脂乳漿的製備方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種納米有色樹脂乳漿的製備方法及應用。包括下列步驟：(1)顏料在適當分散劑存在的條件下在水中高度分散，製得納米顏料分散液；(2)將納米顏料分散液與單體、引發劑、鏈轉移劑混合併乳化，形成單體包覆顏料粒子的乳液，進行聚合反應後得到樹脂包覆顏料的殼核結構粒子的水分散體系，即納米有色樹脂乳漿。
【專利說明】一種納米有色樹脂乳漿的製備方法及應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雷射列印/靜電複印用彩色墨粉製備技術，具體地本發明涉及一 種納米有色樹脂乳漿的製備方法及其在色粉製備中的應用。

【背景技術】
[0002] 雷射列印/靜電複印是方便快捷的信息記錄、儲存和傳遞手段，在辦公自動化中 得到廣泛應用。色粉（也稱墨粉、碳粉，Toner)是雷射列印/靜電複印的主要耗材，其基 本成份包括樹脂、顏料、潤滑劑（蠟）及電荷控制劑（CCA)等，是以樹脂為主體（一般佔 70 - 90wt. % )的可帶電荷的粉體材料。色粉是具備適當形態、粒度及粒度分布的粉體物 質，是包含材料學、靜電學、流變學原理的高技術產品，所以色粉的製備方法和技術一直是 有關領域的研發熱點。
[0003] 在色粉製備方法中，聚集-融合法兼具了化學聚合法（色粉性能優良）和傳統物 理法（製備工藝簡單）的優點，成為最受青睞的新技術之一。聚集_融合法的基本過程是： 乳液聚合法製備樹脂球的水基分散液（即樹脂乳漿），另外分別製備水介質的顏料、蠟、電 荷調節劑等原料的分散液，然後將各種分散液按一定比例混合在一起，調節混合體系的PH 值或離子強度，誘導粒子相互接近，逐步聚集成團簇，加熱使團簇長大，達到所需要的尺寸 時再加入其它表面活性劑（或使原有表面活性劑的活性恢復）以限制其進一步增長；在樹 脂Tg溫度之上進行加熱，促使疏鬆團簇融合成緻密性的粒子，最後收集、乾燥及添加其它 外添物料，得到色粉。
[0004] 採用聚集-融合法的必要條件是製備各種原料的水基分散液。具體地，對於顏料 來講，需要製備出高穩定性的超細顏料粒子水分散液，由於處於超細態粒子很大的比表面 能，僅靠表面活性劑難以較長時間保持良好分散性，顏料粒子間容易發生自團聚，出現絮凝 沉降現象。這樣的分散體系不能很好地適用於聚集-融合法，且所得墨粉品質（如色澤、密 度、均勻性等）較差。


【發明內容】

[0005] 本發明提供一種納米有色樹脂乳漿的製備方法及應用，它色澤均勻且能長期存 放，用於聚集-融合法的墨粉製備中能顯著改進墨粉的色密度和均勻性。
[0006] 本發明所採取的技術方案包括下列步驟：（1)顏料在適當分散劑存在的條件下在 水中高度分散，製得納米顏料分散液；（2)將納米顏料分散液與單體、引發劑、鏈轉移劑混 合併乳化，形成單體包覆顏料粒子的乳液，進行聚合反應後得到樹脂包覆顏料的殼核結構 粒子的水分散體系，即納米有色樹脂乳漿。
[0007] 所述步驟（1)的顏料具有水分散性，選自如下至少一種：顏料黃180(Pigment Yellow 180)、顏料黃 83 (Pigment Yellow 83)、顏料黃 183 (Pigment Yellow 183)、顏料紅 122 (Pigment red 122)、顏料紅 254 (Pigment red 254)、顏料紅 202 (Pigment red 202)、顏 料紅188(Pigment red 188)、巴斯夫酞菁藍L6700F、紐碧萊群青藍（Nubiperf AR)、德固賽 碳黑U碳、卡博特碳黑660R。
[0008] 所述步驟（1)的分散劑（表面活性劑）為中性或陰離子型，選自如下至少一種：平 平加、農乳、司班、十二烷基苯磺酸鈉、月桂基硫酸鈉和油酸鈉。
[0009] 所述步驟（2)的單體為苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯 酸羧乙酯。
[0010] 所述驟⑵的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁腈。
[0011] 所述步驟（2)的鏈轉移劑為十二硫醇、對苯二酚或1，4-苯醌。
[0012] 所製備的納米有色樹脂乳漿應用於聚集-融合法的墨粉製備；
[0013] 所製備的墨粉用於彩色雷射印表機。
[0014] 本發明的納米有色樹脂乳漿色澤均勻且能長期存放，用於聚集-融合法的墨粉 製備中能顯著改進墨粉的色密度和均勻性。

【具體實施方式】
[0015] 實施例1-黑色樹脂乳漿的製備：在一個500毫升的球磨罐內，裝入250毫升的鋯 珠（〇= 0. 5 - Imm)，加入20克碳黑（德固賽碳黑U碳）和180克含2克油酸鈉和2克三 乙胺的水溶液，攪拌均勻，球磨機以300轉/分鐘的速度球磨4小時，得到碳黑的水分散液 (平均粒徑為lOOnm，固含量為IOwt. % );0. 5克引發劑過硫酸鈉和0. 4克碳酸氫鈉溶於50 克水，放於錐形瓶中作為A液，待用；在1升三口反應燒瓶中加入2克十二烷基苯磺酸鈉、 160克去離子水、79克苯乙烯、16克丙烯酸乙酯、3克十二硫醇、100克碳黑水分散液，再加入 28克的A液，混勻後將pH值調節至9,高速乳化機處理三次，每次三分鐘，轉速為10000轉 /分鐘；然後反應瓶裝置機械攪拌器攪拌，速率為800轉/分鐘，油浴加熱，溫度達到70度 後，滴加錐形瓶中餘下的A液,2小時內滴加完畢；滴完後保溫3-5小時,停止反應,冷卻至 室溫，即得殼核結構的黑色樹脂乳漿（平均粒徑為200nm，固含量為20wt. % )。
[0016] 取部分黑色樹脂乳液加入CaCl2濃溶液破乳，經過抽濾、水洗、乾燥，得粉末狀有色 樹脂，其主要參數為：^ = 1.6 X 10:i，Tg = 56°C，Tfs = 93°C。
[0017] 實施例2-黑色墨粉的製備：在500毫升的壓力反應釜內，加入所述的黑色樹脂乳 漿150克以及5克電荷調節劑3, 5-二叔丁基水楊酸鋅水基分散液，再加含1克十二烷基苯 磺酸鈉的去離子水100克，混合攪拌均勻；調節體系的pH值至1 - 1. 5,加熱到50 - 60°C，在 2000 - 3000轉/分鐘強力攪拌1 - 3小時後，升高溫度至95°C攪拌3 - 5小時；冷卻、過濾、 洗滌、晾乾，得到墨粉（粉粒：近球形，5 - IOym);再加入墨粉質量1 %的流動性增強劑外添 成份，可得到適用於雷射列印的黑色墨粉。
[0018] 實施例3-紅色樹脂乳漿的製備：取20克顏料紅202,按實施例1所述的方法和步 驟，可得殼核結構的紅色樹脂乳漿（平均粒徑?180nm，固含量?20wt. % )，樹脂的主要參 數為= l.〇Xl〇5，Tg = 55°C，Tfs = 90°C，
[0019] 實施例4-青色樹脂乳漿的製備：在500毫升球磨罐內，加入40克巴斯夫酞菁藍 L6700FU克平平加0-20、2克月桂基磺酸鈉及180克去離子水，攪拌0. 5小時混合均勻，再 裝入250毫升的鋯珠（〇= I. 0 - I. 5mm)，球磨機以300轉/分鐘的速率球磨3小時，可得 納米青顏料的水分散液（平均粒徑?IlOnm,固含量?20wt. % )。
[0020] 0. 6克引發劑過硫酸銨和0. 4克碳酸氫鈉溶於100克水，放於錐形瓶中作為A液， 待用；在1升三口反應燒瓶中加入2克月桂基硫酸鈉、260克去離子水、76克苯乙烯、18克 丙烯酸乙酯、3克十二硫醇和50克青色樹脂乳漿，再加入28克的A液，混勻後將pH值調節 至9,然後用高速乳化機，轉速為10000轉/分鐘，處理混合液兩次，每次5分鐘；反應瓶裝 置機械攪拌器，攪拌速率為800轉/分鐘，油浴加熱，溫度達到70度後，滴加錐形瓶中餘下 的A液，2小時內滴加完畢；滴完後保溫3-5小時，停止反應，冷至室溫即得殼核結構的納米 青色色料乳液（平均粒徑?220nm，固含量?20wt. % )。
[0021] 取部分樹脂乳液加入CaCl2濃溶液破乳，經過抽濾、水洗、乾燥，得粉末狀有色樹 月旨：^ = 1.4X10:>; Tg = 52°C ;Tfs = 89°C。
[0022] 實施例5-黃色樹脂乳漿的製備：取40克顏料黃180,按實施例4所述的方法和步 驟，可得殼核結構的黃色樹脂乳漿（平均粒徑?250nm，固含量?20wt. % )，樹脂的主要參 數為：0^=1. 8 X 1〇5; Tg = 59°C ;Tfs = 97°C。
[0023] 採用上述實施例2的方法和步驟，分別用青、紅、黃色樹脂乳漿替換黑色樹脂乳漿 (具體的各種物料配比可以變化調整），可得到適用於彩色雷射印表機的青、紅、黃色墨粉。
[0024] 本發明已通過以上具體實例加以說明。需要指出的是，在本發明的精神和所聲明 的範圍內，能做若干變化和修改。因此，上述具體實施例並非用於限制本發明。
【權利要求】
1. 一種納米有色樹脂乳漿的製備方法，其特徵在於包括下列步驟：（1)顏料在適當分 散劑存在的條件下在水中高度分散，製得納米顏料分散液；（2)將納米顏料分散液與單體、 引發劑、鏈轉移劑混合併乳化，形成單體包覆顏料粒子的乳液，進行聚合反應後得到樹脂包 覆顏料的殼核結構粒子的水分散體系，即納米有色樹脂乳漿。
2. 根據權利要求1所述的納米有色樹脂乳漿的製備方法，其特徵在於：所述步驟 (1)的顏料具有水分散性，選自如下至少一種：顏料黃180 (Pigment Yell〇W180)、顏料黃 83(Pigment Yellow 83)、顏料黃 183(Pigment Yellow 183)、顏料紅 122(Pigment red 122)、顏料紅 254 (Pigment red 254)、顏料紅 202 (Pigment red 202)、顏料紅 188 (Pigment red 188)、巴斯夫酞菁藍L6700F、紐碧萊群青藍（Nubiperf AR)、德固賽碳黑U碳、卡博特碳 黑 660R。
3. 根據權利要求1所述的納米有色樹脂乳漿的製備方法，其特徵在於：所述步驟（1) 的分散劑為中性或陰離子型，選自如下至少一種：平平加、農乳、司班、十二烷基苯磺酸鈉、 月桂基硫酸鈉和油酸鈉。
4. 根據權利要求1所述的納米有色樹脂乳漿的製備方法，其特徵在於：所述步驟（2) 的單體為苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸羧乙酯。
5. 根據權利要求1所述的納米有色樹脂乳漿的製備方法，其特徵在於：所述驟（2)的 引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁腈。
6. 根據權利要求1所述的納米有色樹脂乳漿的製備方法，其特徵在於：所述步驟（2) 的鏈轉移劑為十二硫醇、對苯二酚或1，4-苯醌。
7. -種納米有色樹脂乳漿的應用，其特徵在於：所製備的納米有色樹脂乳漿應用於聚 集-融合法的墨粉製備。
8. 根據權利要求7所述的納米有色樹脂乳漿的應用，其特徵在於：所製備的墨粉用於 彩色雷射列印。
【文檔編號】C08F2/38GK104356275SQ201410706199
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】楊聯明, 樊新衡, 續守民, 趙兵建 申請人:邯鄲漢光辦公自動化耗材有限公司