CN103257537A

CN103257537A - 一种彩色墨粉的制备方法

Info

Publication number: CN103257537A
Application number: CN2013101855430A
Authority: CN
Inventors: 欧阳春平; 陈平绪; 王伟伟; 刘勤; 李岩; 曾祥斌; 蔡彤旻; 饶湘
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: CN103257537B

Abstract

本发明公开了一种彩色墨粉的制备方法，包括：a）将苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸加入单体釜，搅拌均匀，得混单，取部分作种子用，剩余混单继续搅拌；b）取过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；c）配制复合表面活性剂溶解液，取出部分备用；d）将种子加入反应釜，控制20~45℃，搅拌转速15~25Hz，搅拌分散10~60min，在氮气体系分散30~60min；e）控制体系75~95℃，20~60min滴加过硫酸铵溶液，反应1~3h；f）将剩余混单，过硫酸铵溶液和复合表面活性剂在3~6h缓慢滴入，将体系保持在75~95℃，保温1~3h；g）将其它助剂加入反应釜搅拌分散，脱水干燥；h）添加二氧化硅混合，即得；得到的彩色墨粉，粒子的稳定性更好；软化点温度易于控制，粒径分布窄。

Description

一种彩色墨粉的制备方法

技术领域

本发明涉及静电成像技术应用领域，具体涉及一种复印机、打印机用的彩色墨粉的制备方法。

背景技术

彩色墨粉是彩色激光打印、彩色数码复印所需的关键耗材，主要由树脂、颜料、添加剂等组成。随着信息技术、网络技术及办公自动化和现代化的发展，以及激光打印机、激光数码复印机、数码照相机的普及，并且向数字化、彩色化的方向发展，对于彩色墨粉的需求量越来越大，质量要求也越来越高。

目前，彩色墨粉的制备方法主要有两类：物理法和化学聚合法。物理法，也称“熔融法”，是将树脂（主要为苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物）、着色剂（颜料或染料）、添加剂（电荷调节剂、离型剂等）经过加热混炼、压片、机械粉碎、分级筛选合格颗粒等工序，得到粒度约10um的彩色墨粉。然而，这种制备方法存在着色剂不易在树脂中均匀分散，制备的彩色墨粉颗粒大小及形状均一性差、粒径较大等缺陷，导致打印、复印时易粘辊、分辨率低、色泽差、废粉率较高，而且在生产过程中，需要进行分级处理，工艺比较复杂，生产成本较高。化学聚合法制备彩色墨粉主要包括悬浮聚合法和乳液聚合法；其中，悬浮聚合法能有效地控制色粉颗粒的大小，使色粉的流动性能、荷电性能得到显著改善，能提高彩色墨粉定影的稳定性、固结性能，有效地抑制透印现象。然而“悬浮聚合法”的不足之处是彩色墨粉粒度分布较宽使打印、复印分辨率和色泽欠佳，彩色墨粉颗粒太圆导致残留在感光体上的彩色墨粉的回收与清洁非常困难。目前，国内外采用最多的化学聚合法是乳液聚合法，通过表面活性剂、剪切速率的调整可使粉体粒度小到5 μm，其尺寸分布变窄，可以有效地控制粉体的形状，从而提高彩色打印、复印的分辨率和色泽，墨粉颗粒的非球形结构有利于感光体上的墨粉回收与清洁。周学良，张伟刚，周栋良等采用原位乳液聚合法制备出打印机、复印机用彩色墨粉，通过选取苯乙烯、丙烯酸丁酯、聚酯树脂、聚丙烯蜡、偶氮颜料、电荷调节剂、偶氮二异丁氰、表面活性剂和二氧化硅等原料，经反应、分离、清洗、干燥和改性处理等步骤制成的彩色墨粉；但是关于乳液凝聚处理工艺制备彩色墨粉的研究的文献和报道很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用乳液凝聚处理工艺制备彩色墨粉的方法，该制备方法可使得彩色墨粉的耐水性好、粒子机械性能和稳定性更好、软化点温度易于控制、粒径分布窄、粒径容易控制。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种彩色墨粉的制备方法，包括如下步骤：

a）将60~80份苯乙烯、15~25份丙烯酸丁酯、1~4份甲基丙烯酸、0.1~2份分子量调节剂依次加入到单体釜中，搅拌使之分散均匀，得到混合单体，取出部分的混合单体作种子备用，剩余混合单体继续搅拌；

b）取1~2份过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；

c）取1.0~3.0份复合表面活性剂和去离子水加入到反应釜，配成溶液，加氨水控制其pH为7.5~9.0，控制温度为20~45℃，搅拌分散30~60 min，得到复合表面活性剂溶解液，取出部分备用；

d）将步骤a）中的混合单体种子加入到反应釜中，控制温度为20~45℃，搅拌转速为15~25 Hz，搅拌分散10~60 min，在氮气保护体系下继续分散30~60 min，确保分散完全；

e）控制体系温度为75~95℃，在20~60 min内滴加过硫酸铵溶液，反应1~3 h；

f）将步骤a），b）和c）的剩余混合单体，过硫酸铵溶液和复合表面活性剂溶解液在3~6 h内缓慢滴入，将体系温度保持在75~95℃，保持溶液呈弱碱性，在75~95℃的温度下继续保温1~3 h；

g）将3~6份颜料、0.2~1.5份电荷调节剂、3~7份巴西棕榈蜡和去离子水分别配制成的分散液加入到反应釜中继续搅拌分散均匀，保持溶液呈中性或者弱碱性，升温至树脂颗粒的软化点附近进行保圆，再脱水干燥；

h）将树脂颗粒和后添表面改性剂二氧化硅加入到高速混合机中进行混合，使添加剂均匀粘附在墨粉树脂颗粒上，即得乳液凝聚处理工艺制备的彩色墨粉。

所述复合表面活性剂选自SDS/NP-40、SDS/NP-10或SDS/NP-100，所述复合表面活性剂的复配重量比为1:1~1:5。

所述步骤a）的搅拌温度为20~45℃，搅拌速度为5~15 Hz，搅拌时间为5~40 min。

所述步骤f）的搅拌温度为75~95℃，搅拌速度为25~35 Hz，搅拌时间为4~9 h。

所述步骤g）的搅拌速度为25~35 Hz。

其中搅拌转速5~15 Hz，15~25 Hz，25~35 Hz为变频器频率值。

本发明与现有技术相比，有益效果如下：

本发明采用乳液凝聚处理工艺制备得到的彩色墨粉，耐水性更好，粒子的机械性能和稳定性更好；软化点温度为105~125℃，且粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

现对实施例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：

所用的黑色颜料是进口颜料黑R330R，黄色颜料是永固透明黄PY83，蓝色颜料是酞菁蓝PB15:3，红色颜料是永固大红PR170。

所用的电荷调节剂是湖北鼎龙化学股份有限公司生产的DL-N28金属络合物；

所述分子量调节剂为广州三旺化学材料有限公司的十二硫醇；

所用的二氧化硅是德国德固赛公司生产的R972疏水性二氧化硅。

实施例一：

a）将60份苯乙烯、15份丙烯酸丁酯、1份甲基丙烯酸、0.1份十二硫醇依次加入到单体釜中，搅拌使之分散均匀，得到混合单体，取出少量的混合单体作种子备用，剩余混合单体继续搅拌；b）取1份过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；c）取1.0份复合表面活性剂和去离子水加入到反应釜，配成溶液，加氨水控制其pH为7.5，控制温度为20℃，搅拌分散30 min，得到复合表面活性剂溶解液，取出部分备用；d）将步骤a）中的混合单体种子加入到反应釜中，控制温度为20℃，搅拌分散10min，在氮气保护体系下继续分散30min，确保分散完全；e）控制体系温度为75℃，在20 min内滴加过硫酸铵溶液，反应1 h；f）将步骤a），b）和c）的剩余混合单体，过硫酸铵溶液和复合表面活性剂溶解液在3 h内缓慢滴入，将体系温度保持在75℃，保持溶液呈弱碱性，在75℃的温度下继续保温1 h，冷却乳液后过滤，得到亚微米级的树脂颗粒；g）将3份颜料、0.2份电荷调节剂、3份巴西棕榈蜡和去离子水配制成分散液加入到反应釜中继续搅拌分散均匀，保持溶液呈中性或者弱碱性，升温至树脂颗粒的软化点附近进行保圆，再脱水干燥；h）将树脂颗粒和后添表面改性剂1份二氧化硅加入到高速混合机中进行混合，使添加剂均匀粘附在墨粉树脂颗粒上，即得乳液凝聚处理工艺制备的彩色墨粉。

生产工艺简单，成本较低；得到的墨粉颗粒均匀，墨粉圆形度为0.96；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为119.3℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm；废粉率很低。

实施例二：

a）将70份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、2份甲基丙烯酸、1.0份十二硫醇依次加入到单体釜中，搅拌使之分散均匀，得到混合单体，取出少量的混合单体作种子备用，剩余混合单体继续搅拌；b）取1.5份过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；c）取1.5份复合表面活性剂和去离子水加入到反应釜，配成溶液，加氨水控制其pH为8.0，控制温度为35℃，搅拌分散40 min，得到复合表面活性剂溶解液，取出部分备用；d）将步骤a）中的混合单体种子加入到反应釜中，控制温度为35℃，搅拌分散30 min，在氮气保护体系下继续分散40 min，确保分散完全；e）控制体系温度为85℃，在30 min内滴加过硫酸铵溶液，反应2 h；f）将步骤a），b）和c）的剩余混合单体，过硫酸铵溶液和复合表面活性剂溶解液在4 h内缓慢滴入，将体系温度保持在85℃，保持溶液呈弱碱性，在85℃的温度下继续保温2 h，冷却乳液后过滤，得到亚微米级的树脂颗粒；g）将4份颜料、0.8份电荷调节剂、5份巴西棕榈蜡和去离子水分别配制成的分散液加入到反应釜中继续搅拌分散均匀，保持溶液呈中性或者弱碱性，升温至树脂颗粒的软化点附近进行保圆，再脱水干燥；h）将树脂颗粒和后添表面改性剂2份二氧化硅加入到高速混合机中进行混合，使添加剂均匀粘附在墨粉树脂颗粒上，即得乳液凝聚处理工艺制备的彩色墨粉。

生产工艺简单，成本较低；得到的墨粉颗粒均匀，墨粉圆形度0.97；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为113.4℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm；废粉率很低。

实施例三：

a）将75份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、3份甲基丙烯酸、1.5份十二硫醇依次加入到单体釜中，搅拌使之分散均匀，得到混合单体，取出少量的混合单体作种子备用，剩余混合单体继续搅拌；b）取1.5份过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；c）取2.5份复合表面活性剂和去离子水加入到反应釜，配成溶液，加氨水控制其pH为8.5，控制温度为40℃，搅拌分散50 min，得到复合表面活性剂溶解液，取出部分备用；d）将步骤a）中的混合单体种子加入到反应釜中，控制温度为35℃，搅拌分散45 min，在氮气保护体系下继续分散45 min，确保分散完全；e）控制体系温度为90℃，在45 min内滴加过硫酸铵溶液，反应2 h；f）将步骤a），b）和c）的剩余混合单体，过硫酸铵溶液和复合表面活性剂溶解液在5 h内缓慢滴入，将体系温度保持在90℃，保持溶液呈弱碱性，在90℃的温度下继续保温2.5 h，冷却乳液后过滤，得到亚微米级的树脂颗粒；g）将5份颜料、1.2份电荷调节剂、6份巴西棕榈蜡和去离子水分别配制成的分散液加入到反应釜中继续搅拌分散均匀，保持溶液呈中性或者弱碱性，升温至树脂颗粒的软化点附近进行保圆，再脱水干燥；h）将树脂颗粒和后添表面改性剂3份二氧化硅加入到高速混合机中进行混合，使添加剂均匀粘附在墨粉树脂颗粒上，即得乳液凝聚处理工艺制备的彩色墨粉。

生产工艺简单，成本较低；得到的墨粉颗粒均匀，墨粉圆形度0.97；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为115.3℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm；废粉率很低。

实施例四：

a）将80份苯乙烯、25份丙烯酸丁酯、4份甲基丙烯酸、2份十二硫醇依次加入到单体釜中，搅拌使之分散均匀，得到混合单体，取出少量的混合单体作种子备用，剩余混合单体继续搅拌；b）取2份过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；c）取3.0份复合表面活性剂和去离子水加入到反应釜，配成溶液，加氨水控制其pH为9.0，控制温度为45℃，搅拌分散60 min，得到复合表面活性剂溶解液，取出一部分备用；d）将步骤a）中的混合单体种子加入到反应釜中，控制温度为45℃，搅拌分散60 min，在氮气保护体系下继续分散60 min，确保分散完全；e）控制体系温度为95℃，在60 min内滴加过硫酸铵溶液，反应3 h；f）将步骤a），b）和c）的剩余混合单体，过硫酸铵溶液和复合表面活性剂溶解液在6 h内缓慢滴入，将体系温度保持在95℃，保持溶液呈弱碱性，在95℃的温度下继续保温3 h，冷却乳液后过滤，得到亚微米级的树脂颗粒；f）将6份颜料、1.5份电荷调节剂、7份巴西棕榈蜡和去离子水分别配制成的分散液加入到反应釜中继续搅拌分散均匀，保持溶液呈中性或者弱碱性，升温至树脂颗粒的软化点附近进行保圆，再脱水干燥；g）将树脂颗粒和后添表面改性剂4份二氧化硅加入到高速混合机中进行混合，使添加剂均匀粘附在墨粉树脂颗粒上，即得乳液凝聚处理工艺制备的彩色墨粉。

生产工艺简单，成本较低；得到的墨粉颗粒均匀，墨粉圆形度0.96；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为110.5℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm；废粉率很低。

Claims

1.一种彩色墨粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

b）取1~2份过硫酸铵和去离子水配成溶液，取出部分备用；

2.根据权利要求1所述的彩色墨粉的制备方法，其特征在于，所述复合表面活性剂选自SDS/NP-40、SDS/NP-10或SDS/NP-100，所述复合表面活性剂的复配重量比为1:1~1:5。

3.根据权利要求1所述的彩色墨粉的制备方法，其特征在于，所述步骤a）的搅拌温度为20~45℃，搅拌速度为5~15 Hz，搅拌时间为5~40 min。

4.根据权利要求1所述的彩色墨粉的制备方法，其特征在于，所述步骤f）的搅拌温度为75~95℃，搅拌速度为25~35 Hz，搅拌时间为4~9 h。

5.根据权利要求1所述的彩色墨粉的制备方法，其特征在于，所述步骤g）的搅拌速度为25~35 Hz。