CN103345133A - 一种彩色墨粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色墨粉，按重量份数计，包括苯乙烯60~80份；丙烯酸丁酯15~25份；其他丙烯酸及酯类1~4份；蜡3~7份；颜料3~6份；电荷调节剂0.2~1.5份；引发剂1~2份；表面活性剂1.0~3份；分子量调节剂0.1~2份；二氧化硅1~4份。本发明通过在原有配方基础上添加少量的其他丙烯酸及酯类，有助于改善苯乙烯和丙烯酸丁酯的共聚使其聚合更均匀，制备得到的彩色墨粉颗粒均匀，墨粉圆形度>0.93；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为105~120℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8μm；由于苯乙烯链段被打断，所以其玻璃化转变温度有所降低，树脂刚性降低，韧性增加。

Description

一种彩色墨粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复印打印用彩色墨粉及其制备方法。

背景技术

彩色墨粉是以聚合物树脂、颜料为主题，以电荷控制剂等添加剂为助剂的微米级高技术复合产品，是静电复印及激光打印等办公输出设备的主要耗材。随着办公自动化与信息化的发展，对快速输出高清晰的彩色图像和文字提出了更高的要求，据统计我国彩色墨粉的年需求量在3000吨以上，且每年保持20%左右的增长速度。

目前，彩色墨粉的制备方法主要有两类：分别是传统的熔融粉碎法和化学聚合法。然而传统的熔融粉碎法过程复杂，墨粉制作周期长、能耗大、成本高，墨粉的粒径、表观形貌、流动性等表面性能难以控制，无法满足现代墨粉高分辨率、适宜定影温度和显影密度的要求。化学聚合法制备墨粉是将树脂单体、颜料及添加剂混合在反应器中，采用聚合的方法直接得到墨粉的颗粒状产品。如中国专利CN201110114579.0公开了一种乳液聚合法制备彩色墨粉的方法，该方法是先制备颜料、蜡质物质等材料的乳液预聚体，再进行乳液聚合，然后进行洗涤、干燥以及必要的后添加等。生产的墨粉具有可以提高印品分辨力，图像色泽鲜艳，表面光亮等优点。又如中国专利CN200910233446.8公开了一种原位乳液聚合法制备彩色墨粉的方法，该方法制备的墨粉粒径大小容易控制，生产成本较低。

但是，上述方法存在的缺陷是：分步操作，过程复杂，反应的时间长，能耗大，成本较高，墨粉的质量有待进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明目的在于提供一种颗粒均匀、稳定性好、粒径分布窄、高韧性的彩色墨粉。

本发明的另一目的在于提供一种上述彩色墨粉的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种彩色墨粉，按重量份数计，包括如下组分：

苯乙烯        60~80份；  

丙烯酸丁酯    15~25份； 

其他丙烯酸及酯类  1~4份；

蜡             3~7份；

颜料           3~6份；

电荷调节剂  0.2~1.5份；

引发剂         1~2份；

分子量调节剂   0.1~2份；

表面活性剂     1~3份；

二氧化硅        1~4份；

所述其他丙烯酸及酯类包括甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸的一种或几种的混合。

加入少量的甲基丙烯酸可以调节苯乙烯形成链段的大小有助于乳液的形成，另外甲基丙烯酸的加入增加了链段亲水性，有助于其成膜性能的提高。由于苯乙烯链段被打断，所以其玻璃化转变温度有所降低，树脂刚性降低，韧性增加。 

加入少量其它丙烯酸及酯类有助于改善苯乙烯和丙烯酸丁酯的共聚使其聚合更均匀。

其他丙烯酸及酯类的加入量1~4重量份，少于1份，起不到增加韧性的效果，多于4份，大量其他丙烯酸及酯类的加入会使得丙烯酸丁酯无法跟苯乙烯很好的共聚，影响最终产物的比例，结构不可控。

所述的颜料选自黑色颜料、黄色颜料、蓝色颜料、红色颜料中的任意一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈或过硫酸铵；所述蜡为巴西棕榈蜡、聚丙烯蜡或C80石蜡中的一种或几种；所述分子量调节剂为十二硫醇。        

本发明所述的彩色墨粉的制备方法，包括如下步骤：

1）按上述比例称取好苯乙烯、丙烯酸丁酯、其他丙烯酸及酯类、蜡、颜料、电荷调节剂、引发剂、分子量调节剂加入到反应器内，开动搅拌器搅拌，搅拌转速调为5~15 Hz(变频器频率值)，搅拌分散时间为0.5~1 h，搅拌均匀，后加入到装有表面活性剂和去离子水的反应器中，继续搅拌分散，搅拌转速调为15~25 Hz(变频器频率值)，搅拌分散时间为0.5~1 h，搅拌均匀，然后在搅拌转速调为25~35 Hz(变频器频率值)，反应温度为75~95℃下反应，反应时间为1.5~3.5 h，保温时间为1.5~3 h，冷却后用甲醇对其进行破乳、分离，得到含有准球形的固体颗粒的物料； 

2）再用去离子水对含有准球形的固体颗粒的物料进行清洗得到准球形的固体颗粒；

3）在40~45℃的温度下对准球形的固体颗粒进行干燥处理，使其含水量低于0.5wt%；

4）最后，加入二氧化硅并进行均匀混合，对干燥后的准球形的固体颗粒进行改性处理，得到平均粒径D₅₀为5~8 μm的彩色墨粉。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）本发明通过在原有配方基础上添加少量的其他丙烯酸及酯类，有助于改善苯乙烯和丙烯酸丁酯的共聚使其聚合更均匀，制备得到的彩色墨粉颗粒均匀，墨粉圆形度>0.93；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为105~120℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm；由于苯乙烯链段被打断，所以其玻璃化转变温度有所降低，树脂刚性降低，韧性增加；

2）本发明的生产工艺简单，缩短了反应时间，大大降低了成本。

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。

其中，实施例中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；

所述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；

所述表面活性剂为法国罗地亚公司无锡生产基地生产的CO-436表面活性剂；

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；

所述二氧化硅是德国德固赛公司生产的R972疏水性二氧化硅。

按表1中的配方比例称取苯乙烯、丙烯酸丁酯、其他丙烯酸及酯类、蜡、颜料、电荷调节剂、引发剂、分子量调节剂加入到反应器内，开动搅拌器搅拌，搅拌转速调为10 Hz，搅拌分散时间为0.5~1 h，搅拌均匀，后加入到装有表面活性剂和去离子水的反应器中，继续搅拌分散，搅拌转速调为20 Hz，搅拌分散时间为0.5~1 h，搅拌均匀，然后在搅拌转速调为30 Hz，反应温度为75~95℃下反应，反应时间为1.5~3.5 h，保温时间为1.5~3 h，冷却后用甲醇对其进行破乳、分离，得到含有准球形的固体颗粒的物料；再用去离子水对含有准球形的固体颗粒的物料进行清洗得到准球形的固体颗粒；在40~45℃的温度下对准球形的固体颗粒进行干燥处理，使其含水量低于0.5wt%；最后，加入二氧化硅并进行均匀混合，对干燥后的准球形的固体颗粒进行改性处理，得到平均粒径（D₅₀）为5~8 μm的彩色墨粉。

表1   实施例及对比例中各组成的具体配比及其测试性能结果（重量份）

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2	对比例3
									苯乙烯	60	72	80	70	65	60	80	72
丙烯酸丁酯	15	18	25	20	22	15	25	18
									甲基丙烯酸异辛酯				1
甲基丙烯酸羟乙酯					1
									甲基丙烯酸	2	3	4	3	3			8
巴西棕榈蜡	4	5	7	3	6	4	7	5
									颜料	3	5	6	4	3	3	6	5
DL-N28金属络合物	0.5	1	1.5	0.2	1	0.5	1.5	1
									过硫酸铵	1	1.5	1.5	2	1.5	1	1.5	1.5
十二硫醇	0.3	0.5	1.0	0.8	0.5	0.3	0.5	0.5
									CO-436	1	1.5	3	2	1	1	3	4.5
二氧化硅	2	3	4	1	3	2	4	3
									Tg/℃	59.4	58.8	57.8	55.7	52.5	61.2	60.9	56.1
圆形度	0.95	0.96	0.94	0.94	0.95	0.93	0.92	0.85
									软化点温度/℃	117.7	116.6	115.1	111.2	108.5	120.1	118.9	111.4
平均粒径/μm（D50）	5~8	5~8	5~8	5~8	5~8	5~9	4~8	3~10

各项性能测试标准： 

玻璃化转变温度（Tg）：使用NETZSCH  DSC-204 差示扫描量热计进行DSC测试，用纯铟校正。样品量为5~10 mg，温度范围为0 ~200℃，升温速率为10℃/min。

圆形度：墨粉颗粒的圆形度采用珠海欧美克图形仪测量。

软化点温度：采用东莞昆仑的热变形维卡软化点温度测定仪。

平均粒径D₅₀：墨粉粒径及其分布采用贝克曼库尔特LS 13 320系列激光粒度分析仪进行测量。

从上表1的实施例和对比例对比可以看出，本发明通过在原有配方基础上添加少量的其他丙烯酸及酯类，制备得到的彩色墨粉其玻璃化转变温度有所降低，韧性增加；颗粒均匀，墨粉圆形度>0.93；稳定性好，结构容易控制，软化点温度为105~120℃；不用分级，粒径分布窄，平均粒径D₅₀为5~8 μm。

Claims (3)

1.一种彩色墨粉，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：

苯乙烯        60~80份；  

丙烯酸丁酯    15~25份； 

其他丙烯酸及酯类  1~4份；

蜡             3~7份；

颜料           3~6份；

电荷调节剂  0.2~1.5份；

引发剂         1~2份；

分子量调节剂   0.1~2份；

表面活性剂     1~3份；

二氧化硅        1~4份；

所述其他丙烯酸及酯类包括甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸的一种或几种的混合。

2.根据权利要求1所述的彩色墨粉，其特征在于，所述的颜料选自黑色颜料、黄色颜料、蓝色颜料、红色颜料中的任意一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈或过硫酸铵；所述蜡为巴西棕榈蜡、聚丙烯蜡或C80石蜡中的一种或几种；所述分子量调节剂为十二硫醇。

3.权利要求1~2任一项所述的彩色墨粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按上述比例称取好苯乙烯、丙烯酸丁酯、其他丙烯酸及酯类、蜡、颜料、电荷调节剂、引发剂、分子量调节剂加入到反应器内，开动搅拌器搅拌，搅拌转速调为5~15 Hz，搅拌分散时间为0.5~1 h，搅拌均匀，后加入到装有表面活性剂和去离子水的反应器中，继续搅拌分散，搅拌转速调为15~25 Hz，搅拌分散时间为0.5~1 h，搅拌均匀，然后在搅拌转速调为25~35 Hz，反应温度为75~95℃下反应，反应时间为1.5~3.5 h，保温时间为1.5~3 h，冷却后用甲醇对其进行破乳、分离，得到含有准球形的固体颗粒的物料；

2）再用去离子水对含有准球形的固体颗粒的物料进行清洗得到准球形的固体颗粒；

3）在40~45℃的温度下对准球形的固体颗粒进行干燥处理，使其含水量低于0.5wt%；

4）最后，加入二氧化硅并进行均匀混合，对干燥后的准球形的固体颗粒进行改性处理，得到平均粒径D₅₀为5~8 μm的彩色墨粉。