聚乙烯蜡乳液的制备及其树脂包覆研究(2)
1.1 彩色墨粉的制备方法
墨粉（toner）是用于静电复印和激光打印等电摄影显影过程中的主要耗材，由树脂、颜料、荷电添加剂等成分组成，其加工与制备涉及到超细粉体加工、化工、复合材料等内容的内容，是世界上公认的高科技产品。彩色墨粉是彩色激光打印、彩色数码复印所需的关键耗材，全球年消耗量在30000吨以上，且每年以20%的速度增长。
彩色墨粉的制备方法有溶剂法、异相凝聚法、机械化学法、熔融粉碎法、聚合法等[3]。聚合法是指将单体原料颜料等添加剂一起混合在反应器中采用聚合的方法直接制得墨粉颗粒。它包括界面自由基聚合法、分散聚合法、乳液聚合法、悬浮聚合法等。其中应用于彩色墨粉生产的主要是乳液聚合法和悬浮聚合法[1-3]。普通的悬浮聚合法所制得树脂颗粒的粒径范围是50～2000µm。针对传统悬浮聚合法的不足，可以通过添加表面活性剂等助分散剂及加大剪切力的方法以制备出粒径在10µm左右的窄分布的墨粉，从而达到彩色打印机的分辨率等要求。乳液聚合法生产出的粉粒粒径更小，由于乳化剂使界面张力显著降低，因此乳液液滴直径很小，可达到10µm[4]，所以比悬浮聚合法更容易制成小粒径的墨粉。
乳液聚合法是单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状进行的聚合反应。乳化剂一般是兼有亲水的极性基团和疏水的非极性基团的物质。体系中乳化剂达到某一浓度后，乳化剂分子形成胶束，胶束大致呈球形，中间为有机相，外边为水相。聚合反应首先生成乳胶粒，然后着色剂，磁粉和荷电添加剂等组合在水中进入乳胶粒，胶粒进一步反应，并聚集生成墨粉粒[5]。
1.2 墨粉的性质
粒度特性
墨粉的粒度特性是决定墨粉性能的重要参数，要实现对图像的高清晰显影通常需要墨粉的粒径在10um以内，粒径分布窄、形状规则、流动性好。墨粉的粒度特性不仅会影响墨粉的打印效果，而且也会影响到墨粉的荷电特性。墨粉的粒度过大不仅不能进行正常的打印，还会损坏激光打印机的感光鼓，而且图像的清晰度也会降低。墨粉正向更小的粒径方向发展，目前高性能复合墨粉的平均粒径已降到6 um左右[6-8]。
树脂的固结特性
墨粉中树脂的主要作用是提供定影所需的粘结特性，使其在受热时能够迅速软化流动，在脱离高温区时能快速固结，避免发生透印和粘辊现象[11]。由于墨粉的基质是树脂，所以树脂的组分和结构是决定其热学行为的主要因素。墨粉中粘结树脂自身的特性与其打印性能密切相关，即树脂分子量低，可提高定影强度，从而提高图像清晰度和分辨率;树脂分子量高可克服高温粘辊现象，改善图像底灰过多，重影及污点等问题。这要求共聚树脂分子量分布要宽，而且要有严格的分布[9]。对于高分子材料的热力学性能的调节主要是控制其玻璃化温度及分子量大小及分布。目前所使用的定影设备一般要求墨粉的玻璃化温度在60℃左右，软化点在120℃左右。分子量主要影响其胶印特性，分子量的范围可在10000到500000之间变动。
荷电特性
墨粉的荷电特性对墨粉的正常工作具有重要影响。墨粉的电性不对则无法正确显影，过低的荷电量将导致底灰过大，过高的荷电量则会导致显影密度的降低[10]。
影响墨粉荷电的几个主要因素:墨粉的粒度：墨粉的荷电过程是依靠树脂间的摩擦实现的，墨粉的粒度会影响其荷电量的大小，当粒子较小时，树脂粒子间摩擦的接触点就多，摩擦后产生的电荷就多。荷电添加剂：墨粉的荷电是依靠树脂之间的摩擦实现的，通常由摩擦起电所得到的荷电量远远小于显影所需的值。荷电添加剂可以使墨粉的荷电量增大，同时也可加速荷电过程.墨粉中的添加剂主要有两种，即内部添加剂和外部添加剂，其中外部添加剂主要是为了改变其流动性，如硬脂酸盐、石蜡、高分散的硅胶等，也能在一定范围内调节荷电量的大小;目前常用的内部荷电添加剂都是表面活性剂，从结构上看，这类物质类似于织物的抗静电剂。
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