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中性墨水的研制機理及制造工藝

來源: 瀏覽 821 次 發(fā)布時間:2022-09-14

中性墨水的性能和指標要求非常嚴格,其研制是一項條件復(fù)雜、技術(shù)性強、經(jīng)驗性強的綜合輔配工藝,要在以下幾方面進行突破。中性墨水所用的色基顏料粒度必須極細,要用接近于納米級原料(如優(yōu)質(zhì)乙炔碳黑),所用色基染料、輔料必須能完全互溶,避免氣泡、粒子凝聚體的形成,在選擇原料時必須充分注意。在加工工藝中,重點解決研磨工藝,確保顆粒細度,不致堵塞而造成不出水。在加工中可以采用化工行業(yè)的高新技術(shù)含量高的設(shè)備,如:高剪切分散機、超音速粉碎機、超聲波乳化設(shè)備等。


根據(jù)膠體化學(xué)理論,膠體中的金屬離子,特別是高價金屬離子,具有較高的電位,吸引周圍具相反電荷的離子,形成雙電層,破壞膠體溶液的穩(wěn)定性,正像污水處理中,常用高價金屬離子作絮凝劑一樣,可破壞膠體溶液的穩(wěn)定性,高價離子、變價離子,如Al3+、Ca2+、Fe3+、Fe2+、Mn6+,Cr6+等對膠體溶液的穩(wěn)定性有較強的破壞作用。


墨水中金屬離子引入的原因:作為制造墨水的原料,通常要經(jīng)過嚴格選擇,嚴格杜絕金屬離子的引入,但由于種種原因,仍有一定量的金屬離子被引入。其中有些金屬離子是原料化合物的組成部分,不是處于游離態(tài),而是處于化合態(tài),這部分金屬離子對膠體的穩(wěn)定性影響很小。另一部分是游離的雜質(zhì)金屬離子,它們是制造原料時,加入的過量的金屬離子,而且制成原料后,又沒有洗干凈而殘留,如K1+、Na1+、Cr6+、Fe3+、Cu2+、Ni2+;還有原料中帶人的雜質(zhì)金屬離子,以及水和試劑帶入的金屬離子。這些游離的金屬離子可以破壞墨水的穩(wěn)定性,使墨水產(chǎn)生分層、沉淀、變色。其中墨水中的染料、顏料是帶入金屬離子的主要來源。


用于制造墨水的原材料要有穩(wěn)定的性質(zhì)和相對固定的廠家,確保墨水的研制和生產(chǎn)有穩(wěn)定品質(zhì)。否則,原料的差異,導(dǎo)致墨水性能不穩(wěn)定,進而導(dǎo)致配方的調(diào)整。


先配色漿,再制墨水


首先將基色顏料配制成均勻、穩(wěn)定、濃度較高的色漿,再加溶劑和其它輔劑配制成墨水,這樣分步容易成功,也比較容易尋找失敗的原因。墨水色基多數(shù)采用純顏料的,也有與染料輔配的,或使用著色力好的染料。也有購買成品色漿的,但作為生產(chǎn)墨水的廠家,應(yīng)該自己生產(chǎn)色漿。色漿的性質(zhì)要為達到墨水的性質(zhì)創(chuàng)造條件。色漿品質(zhì)的好壞,可基本參照墨水的性能和指標,色漿的配制工藝與墨水的基本類似。


分散劑的選擇


分散劑的選擇是很重要的。一般說來,顏料在水中以懸浮體保持長時間的穩(wěn)定狀態(tài)是少有的,這是在液體中原始粒子多數(shù)絡(luò)合成二次粒子聚積成塊的緣故。實驗證明,加人分散劑,能使固體粒子充分潤濕,固體粒子就極易分散。分散劑是通過其潤濕作用和滲透作用,滲透入原料粒子的間隙,在粒子的表面發(fā)生定向吸附,從而改變了固體粒子的表面性能,并使粒子表面帶電,形成了雙電層,阻止了粒子的聚集,而使顏料分散體系形成穩(wěn)定。


所以,在使用顏料作墨水色基時,Z關(guān)鍵的是要加入一定量的分散劑來逐步研磨,打破顏料締合的二次結(jié)構(gòu),如果沒有分散劑的作用共磨,將一事無成。分散劑的選擇,首要條件是能使顏料被分散介質(zhì)潤濕,使分散劑吸附在粒子表面,降低表面能。用于水系的分散劑多數(shù)是分子量為幾千且表面性能小的活性劑,如聚丙烯酸鹽類、馬來酸鈉和烯烴的共聚物、磺基琥珀酸類、聚氧乙烯(芳基)醚類等。