CN106990682A - 一种磁性单组份墨粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性单组份墨粉及其制备方法，其中磁性单组份墨粉包括组分：水杨酸金属络合物类电荷调节剂0.5～5份；偶氮金属络合物类电荷调节剂0.5～5份；树脂45～65份；着色剂35～60份；离型剂1～10份；疏水性硅0.5～2份；其制备方法，包括步骤：1)将原料混合，得到混合料；2)将混合料投入挤出机挤出，得到挤出料；3)将挤出料粉碎成粗碎料，然后将粗碎料进一步粉碎为半成品粉末；4)在半成品粉末中加入疏水性硅，混合，得到磁性单组份墨粉；该墨粉具有稳定的电荷分布、稳定的图像密度、无字迹毛刺的特点。

Description

一种磁性单组份墨粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种磁性单组份墨粉及其制备方法，属于印刷技术领域。

背景技术

市场上激光打印已经普及到家庭。其打印的过程包括：1、充电：所以在打印开始时，感光鼓首先进行初始化，即在鼓的外表面上均匀地充上负电荷。2、曝光：当打印机开始打印时，激光发生器产生激光束，通过扫描反射镜反射到感光鼓上，使受光照射(即曝光)部分的感光层变为导体，将其表面所带的负电荷向地泄放(泄放程度由曝光强度所决定)，这时就在感光鼓面形成电位不一的静电潜像。3、显影(显像)：显影又称显像，其过程是让感光鼓上已感光部分沾上墨粉，得到可见像点。4、转印：被显像的感光鼓继续转动，当鼓面通过转印辊时，显像点即可转印到打印纸上。因为转印辊带有强大的正电荷，附在打印纸的背面。这些正电荷将鼓上所带负电荷的墨粉紧紧吸引住，从而将像点转印到打印纸上。5、定影(固定)：图像从感光鼓转印到打印纸上之后，要进一步通过定影器进行定影。定影器由定影上轧辊和定影下轧辊组成，上轧辊装有一个定影灯，当打印纸通过这里时，定影灯发出的热量将墨粉熔融，两个轧辊之间的压力又迫使熔融后的墨粉进入纸(或其它介质)的纤维中，使图像固定，形成可永久保存的记录。

在此过程中，对碳粉性能非常严格，现有技术中，碳粉起电能力不足，会导致碳粉带电不充分，或者产生极端电荷进而导致该碳粉的带电量不均一，或者使得碳粉不能充分带电，出现密度低下、毛刺等异常现象，所以在激光印刷领域，要求碳粉能在短时间内能高速起电，且保持稳定优异的带电能力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种磁性单组份墨粉，该墨粉具有稳定的电荷分布、稳定的图像密度、无字迹毛刺的特点。

实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种磁性单组份墨粉，包括按重量份计的如下组分：

其中水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的重量份之比为1～9:3。

作为优选，所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的总重量份为1～3.5份。作为优选，所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂以通式Ⅰ表示：

其中，R¹、R²、R³和R⁴为相同或不同的取代基；所述取代基为氢离子或烃基；其中R¹、R²、R³和R⁴中至少有一个是烃基；

其中X⁺为H⁺、NH4⁺或碱金属离子；

其中Me为Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Cr²⁺或Mg²⁺。

作为优选，所述偶氮金属络合物类电荷调节剂以通式Ⅱ表示：

其中X、Y为相同或不同的苯环上的取代基；所述苯环上的取代基为–SO₃H、–COOH、–NH₂、–CN、–OH、–CN–OH–NHCONH₂或–NO₂；

其中Me为Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Cr²⁺、Co²⁺或Cu²⁺；

其中A⁺为H⁺、NH₄ ⁺或碱金属离子。

再优选地，所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的中心金属离子相同。

再优选地，所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的中心金属离子为Cr³⁺或Fe³⁺。

作为优选，所述着色剂为粒径80～200nm的磁粉；所述磁粉为立方晶体磁粉、球状磁粉或八面体状磁粉。

作为优选，所述离型剂为低分子量聚丙烯蜡、低分子量聚乙烯、微晶蜡、固体石蜡、酯蜡和巴西棕榈蜡中的至少一种。

作为优选，所述离型剂的重量份为2～5份。

本发明的第二个目的在于提供一种上述磁性单组份墨粉的制备方法。

实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种如上所述的磁性单组份墨粉的制备方法，包括以下步骤：

1)将水杨酸金属络合物类电荷调节剂、偶氮金属络合物类电荷调节剂、树脂、着色剂和离型剂混合，得到混合料；

2)将步骤1)得到的混合料投入挤出机，在温度为100～150℃的条件下挤出，得到挤出料；

3)将步骤2)得到的挤出料粉碎成粒径2～3mm的粗碎料，然后将粗碎料进一步粉碎为粒径5～20μm的半成品粉末；

4)在步骤3)得到的半成品粉末中加入疏水性硅，混合均匀，得到磁性单组份墨粉。

作为优选，步骤3)中，通过粗粉机将挤出料粉碎为粗碎料；通过气流粉碎机将粗碎料粉碎为粉末。

本发明的配方设计原理如下：其中水杨酸金属络合物类电荷调节剂含有一个亲油基团，和油类具有较好的亲和力，与水有很小的结合力；而偶氮金属络合物类电荷调节剂含有一个亲水基团，是一个含有吸水性的极性原子团。这两种电荷调节剂单独使用时都能使墨粉带上负电荷，使墨粉电荷增加。而联合使用时，两种电荷调节剂均匀分散在墨粉中，水杨酸金属络合物类电荷调节剂具有亲油基团产生的一些极端高的电荷，部分被附近偶氮金属络合物类电荷调节剂的亲水基团进行中和，整个墨粉的电荷得到平均，不会发生两种电荷调节剂单独使用时产生极端电荷的现象；在转印阶段，由于墨粉电荷均匀，转印效率得到提高，图像密度相应增加。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的磁性单组份墨粉通过两种电荷调节剂以优选的成分比例联合使用，使得墨粉具有稳定的电荷分布、稳定的图像密度、无字迹毛刺，连续打印仍能保持较好的稳定性。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

一种磁性单组份墨粉，包括按重量份计的如下组分：

其中水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的重量份之比为1～9:3；水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的总重量份为1～3.5份；这个比例能减少两种电荷调节剂单独使用时产生极端电荷的现象，在转印阶段，由于墨粉电荷均匀，转印效率得到提高，图像密度相应增加。

其中树脂包括但不限于聚苯乙烯树脂、聚丙稀树脂、苯乙烯丙烯酸树脂等，可单独或混合使用。

具体实施方式中，所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂以通式Ⅰ表示：

更具体地，R¹、R²、R³和R⁴均为异丁基，X⁺为H⁺，Me为Cr²⁺或Zn²⁺，则得到以化学式Ⅲ或Ⅳ表示的水杨酸金属络合物类电荷调节剂：

(叔丁基水杨酸铬络合物)

(叔丁基水杨酸锌络合物)

具体实施方式中，所述偶氮金属络合物类电荷调节剂以通式Ⅱ表示：

更具体地，X、Y为亚硝酸根离子，则得到以化学式Ⅴ表示的偶氮金属络合物类电荷调节剂：

(铬偶氮硝基化合物)；

以上两种电荷调节剂单独使用时都能使墨粉带上负电荷，使墨粉电荷增加。联合使用时，两种电荷调节剂均匀分散在墨粉原料中，水杨酸金属络合物类电荷调节剂具有亲油基团产生的一些极端高的电荷，部分被附近偶氮金属络合物类电荷调节剂含有的亲水基团进行中和，整个墨粉的电荷得到平均，不会发生两种电荷调节剂单独使用时产生极端电荷的现象；在转印阶段，由于墨粉电荷均匀，转印效率得到提高，图像密度相应增加。

两种电荷调节剂联合使用时优选采用中心金属离子相同的水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂，能保证电荷调节剂在树脂中的分散性一致。

具体实施方式中，所述着色剂为粒径80～200nm的磁粉；所述磁粉为立方晶体磁粉、球状磁粉或八面体状磁粉；以球状磁粉作为着色剂，可以使得墨粉带红相；以立方晶体磁粉作为着色剂，可以使得墨粉带蓝相；着色剂的添加量过小，会使得墨粉飞散，添加量过大，有可能得不到良好的显影性；本发明限定着色剂的重量份为35～60份；有利于稳定显影性。

具体实施方式中，所述离型剂使用临界表面张力低、熔点低的结晶性物质，包括但不限于：低分子量聚丙烯蜡、低分子量聚乙烯蜡、微晶蜡、固体石蜡、酯蜡和巴西棕榈蜡中的至少一种。

具体实施方式中，疏水性硅为疏水性二氧化硅。

以上磁性单组份墨粉通过以下的步骤制备获得：

1)将偶氮金属络合物类电荷调节剂、水杨酸金属络合物类电荷调节剂、树脂、着色剂和离型剂投入高速混合机，在圆周速度40m/s的条件下混合5min，得到混合料；

2)将步骤1)得到的混合料投入挤出机，在温度为130℃的条件下挤出，得到挤出料；

3)将步骤2)得到的挤出料冷却，然后通过锤式粗粉机粉碎成粒径2～3mm的粗碎料，然后通过气流粉碎机将粗碎料进一步粉碎为平均粒径10μm的半成品粉末；

4)在步骤3)得到的半成品粉末中加入疏水性硅，以高速混合机在圆周速度40m/s的条件下混合2min，得到磁性单组份墨粉。

对比例1～2

对比例1～2的组分如表格1所示：

表格1对比例1～2的组分

组分	对比例1	对比例2
			水杨酸金属络合物类电荷调节剂	3份	/
偶氮金属络合物类电荷调节剂	/	3份
			苯乙烯丙烯酸树脂	100份	100份
磁粉	50份	50份
			聚丙烯蜡	3份	3份
疏水性二氧化硅	0.6份	0.6份

对对比例1～2得到的磁性单组份墨粉进行测试：

在惠普公司生产的HP1022激光打印机上进行打印测试。图像密度用柯尼卡美能达X-rite 528X/LP反射密度计测量实面积图像密度。对比例1的测试初始打印密度为1.010，打印3000张后密度1.122。打印能观察到字迹毛刺现象。

对比例2的测试初始打印密度为0.098，打印3000张后密度1.120。打印能观察到字迹毛刺现象。

实施例1～3

实施例1～3的组分如表格2所示：

表格2实施例1～3的组分

按对比例中的测试方法对实施例1～3进行测试：

实施例1的测试初始打印密度为1.282，打印3000张后密度1.354。打印过程无字迹毛刺。

实施例2的测试初始打印密度为1.257，打印3000张后密度1.303。打印过程无字迹毛刺。

实施例3的测试初始打印密度为1.202，打印3000张后密度1.312。打印过程无字迹毛刺。

从实施例1～3的测试结果可以看出：实施例的图像密度均比对比例1高，且3000张后还是能维持较高的密度。

对比例和实施例的成分来源如下：

水杨酸金属络合物类电荷调节剂购自湖北鼎龙化学股份有限公司生产的DL-N22D型号的水杨酸金属络合物类电荷调节剂，其化学式为：

其中偶氮金属络合物类电荷调节剂购自湖北鼎龙化学股份有限公司生产的DL-N30N型号的偶氮金属络合物类电荷调节剂，其化学式为：

其中丙烯酸树脂购自天津合成材料工业研究所生产的SMA922型号的丙烯酸树脂，其Tg为55℃，软化点为130℃。

其中磁粉购自德国拜耳公司的E8706型号的磁粉，其粒径为200nm。

其中疏水性二氧化硅购自德固赛公司的疏水性气相法二氧化硅，型号为R202，其比表面积为120m²/g。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁性单组份墨粉，其特征在于：包括按重量份计的如下组分：

其中水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的重量份之比为1～9:3。

2.如权利要求1所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的总重量份为1～3.5份。

3.如权利要求1所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂以通式Ⅰ表示：

其中，R¹、R²、R³和R⁴为相同或不同的取代基；所述取代基为氢离子或烃基；其中R¹、R²、R³和R⁴中至少有一个是烃基；

其中X⁺为H⁺、NH4⁺或碱金属离子；

其中Me为Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Cr²⁺或Mg²⁺。

4.如权利要求1所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述偶氮金属络合物类电荷调节剂以通式Ⅱ表示：

其中X、Y为相同或不同的苯环上的取代基；所述苯环上的取代基为–SO₃H、–COOH、–NH₂、–CN、–OH、–CN–OH–NHCONH₂或–NO₂；

其中Me为Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Cr²⁺、Co²⁺或Cu²⁺；

其中A⁺为H⁺、NH₄ ⁺或碱金属离子。

5.如权利要求3或4所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的中心金属离子相同。

6.如权利要求5所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述水杨酸金属络合物类电荷调节剂和偶氮金属络合物类电荷调节剂的中心金属离子为Cr³⁺或Fe³⁺。

7.如权利要求1所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述着色剂为粒径80～200nm的磁粉；所述磁粉为立方晶体磁粉、球状磁粉或八面体状磁粉。

8.如权利要求1所述的磁性单组份墨粉，其特征在于：所述离型剂为低分子量聚丙烯蜡、低分子量聚乙烯、微晶蜡、固体石蜡、酯蜡和巴西棕榈蜡中的至少一种。

9.一种如权利要求1所述的磁性单组份墨粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将水杨酸金属络合物类电荷调节剂、偶氮金属络合物类电荷调节剂、树脂、着色剂和离型剂混合，得到混合料；

2)将步骤1)得到的混合料投入挤出机，在温度为100～150℃的条件下挤出，得到挤出料；

3)将步骤2)得到的挤出料粉碎成粒径2～3mm的粗碎料，然后将粗碎料进一步粉碎为粒径5～20μm的半成品粉末；

4)在步骤3)得到的半成品粉末中加入疏水性硅，混合均匀，得到磁性单组份墨粉。

10.如权利要求9所述的磁性单组份墨粉的制备方法，其特征在于：步骤3)中，通过粗粉机将挤出料粉碎为粗碎料；通过气流粉碎机将粗碎料粉碎为粉末。