中國納米水性油墨的研發技術(二)
第一防腐
1.1.1.3助劑
助劑(輔助劑)是納米水墨制造以及印刷使用中為改善水墨本身性能而附加的一些材料。按基本組成配制的水墨，在某些特性方面仍不能滿足印刷使用上的要求，或者由于條件的變化而不能滿足印刷使用上的要求時，必須加入少量輔助材料來解決。納米水墨的助劑種類較多，主要有以下幾種：偶聯劑、中和劑、溶劑(共溶劑)、增稠劑、防沉降劑、防霉劑、潤濕劑和分散劑、消泡劑等。
1.1.2納米水性油墨干燥機理[6、8、11]
1.1.2.1水稀釋型連結料的干燥
水稀釋型連結料的干燥原理如下：水稀釋型連結料之所以能夠在水中溶解，是因為這些高分子樹脂中含有一COOH(羧基)、一OH(羥基)、一NH2(氨基)、一C一NH2和一C一，這些基團是親水的。
經過一定的工藝，把高分子樹脂制成有機胺鹽類，就可以完全溶解于水了。因此，現在可以利用羧基和氨基的反應形成能溶于水的黏滯狀液體。如：
RC00H+NH2CH2CH2OH→RCONHCH2CH20H+H20
在水中，上述產物會形成：RCO-N+HCH2CH20H，該產物具有良好的親水性。由于水的蒸發潛熱較大，會減緩水墨的干燥速度，同時，由于胺鹽遇熱不穩定發生分解反應，所以以揮發干燥為主，兼反應性凝固干燥，一經干燥，墨膜就成為水不復溶的了。干燥過程如下：
中國納米水性油墨的研發與創新技術
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1.1.2.2水分散型連結料的干燥過程
水分。型乳液連結料的干燥過程可以用一個三階段的干燥模型來描述：①水從濕膜的表面揮發，墨膜整體體積縮小，分散的聚合物顆粒逐漸濃縮；②聚合物顆粒開始相互接觸；③顆粒發生凝聚，形成干燥的墨膜。如圖2所示。
1.1.3納米水性油墨特性與特點
納米半導體粒子表面經化學修飾后，粒子周圍的介質可強烈影響其光學性質，表現為吸收光譜發生紅移或藍移。實驗證明，Cds納米微粒的光吸收邊有明顯的藍移，TiO2納米微粒吸收邊出現較大幅度的紅移。如果把它們分別加到黃色和青色油墨中制成納米油墨，便可提高其純度。用添加了特定納米微粒的納米油墨來印刷彩色印刷品，層次會更豐富，圖像細節表現能力亦會大增在顏料上給油墨制造業帶來一個巨大的變革，它不再依賴于化學顏料，而是選擇適當體積的納米微粒來呈現不同的顏色。因為有些物質處在納米級時，粒度不同顏色也不同，或不同物質不同顏色，如TiO2、SiO2在納米粒子是白色，Cr2O3是綠色，Fe2O3是褐色。據此，納米金屬微粒可吸收全部光波而使自身呈黑色，同時對光亦有散射作用。將納米金屬微粒添加到黑色油墨中，可提高黑色油墨的純度和密度(圖3納米顏料的特性)。
中國納米水性油墨的研發與創新技術
在顏料納米化的實際驗證上，納米化顏料外觀顏色遠比次微米的顏料更為深黑，其主要原因為顏料的粒子大，光線透過會打碎，因而光線散射出光來，少部分的光則穿透過去。而納米顏料粒徑小，光散射弱，光譜吸收面積變小，光的反射率小于1％，因此在顏色的外觀上就明顯較次微米顏料深。納米化顏料的應用范圍相當廣泛，生活上的實例如噴墨墨水、涂料、油墨、光電顯示器等，在產品的制造過程中，加入3％~5％等少許比例的納米顏料，即能改善油墨遮蔽率、飽和度、耐旋光性、耐水性等問題。此外，在普通和彩色激光打印機中，碳粉顆粒的粗細是決定輸出質量優劣的一個重要因素，也是能否再提高打印機分辨率的一個關鍵。因此，用納米材料來制造碳粉用于激光打印，尤其是彩色激光打印，可大大提高輸出的質量。此外，在當前彩色噴墨打印中，由于墨水的問題，不僅影響到打印質量，而且時常會因此出現噴嘴堵塞等故障，但一旦開發出納米材料的墨水，相信這些問題都可以很好地解決，而且彩色激光打印和彩色噴墨打印作為今后數字印刷和按需印刷的主要印刷設備，納米技術將在這領域中起到重要的作用[7、9、12、19]。
1.2納米粉體對油墨的改進
在油墨的生產方面必須依賴各種添加劑，由于納米技術的應用，油墨的品性得到了改善和提高。傳統添加劑尺度在毫米與微米級，這是納米改性的重要出發點。
納米添加劑在有機聚合物中的“功能性”表現在許多復合體系中。通過納米添加劑的組裝，調節加入量與加入方式，可以控制納米復合功能材料的“X光開關”、藍光傳感、光導電、電致光等性能。這種納米“添加劑開關”已在“紙幣”、“防偽標識”之中使用。
下面將納米Ag、納米TiO2、納米SiO2、納米CaCO3等對油墨性能的改進進行簡述。
1.2.1納米Ag在油墨中的應用
有機相有許多選擇成分，如高交聯密度的丙烯酸類四元共聚物，它提供高模量和高耐刮傷性；又如低交聯密度的三元共聚物，它提供良好的成膜性。在上述雜化體系中添加Ag粒子(尺寸為100nm左右)，可以得到具有殺菌功能的涂料或油墨，并具有抗紫外線、耐化學腐蝕等特點。另外，在導電油墨中如將Ag制成納米級而代替微米級Ag，可以節省50％的Ag粉，這種導電油墨可以直接印在陶瓷和金屬上，墨膜層薄且均勻光滑，性能很好。
1.2.2納米TiO2的特性與應用
1.2.2.1納米TiO2的物化特性[34]
納米二氧化鈦又稱超細二氧化鈦、透明二氧化鈦，是納米材料中的重要品種之一。納米二氧化鈦除了具有常規二氧化鈦的理化特性之外，還具有以下特性。①由于其粒徑遠遠小于可見光波長的一半，故幾乎沒有遮蓋力，是透明狀的。②吸收和屏蔽紫外線的能力極高。③化學穩定性和熱穩性很好，完全無毒，無遷移性。④以納米二氧化鈦為填充劑，與樹脂所制成的涂膜或塑膜，顯示悅目的珠光和逼真的陶瓷質感，且其顏色隨粒徑的大小而改變，粒徑越小，顏色越深。為此可選擇體積適當且粒徑均勻的納米二氧化鈦制備各種顏色的涂料或油墨，以代替常規化學顏料配色工藝。⑤納米二氧化鈦還同時具有云母鈦珠光顏料所具有的光學特性。如珠光效應、視角閃色效應、色彩轉移效應和附加色彩效應等。