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打印墨水中用表面活性劑
發(fā)布時(shí)間：2024-06-26 09:37:57來(lái)源：http://39210.com.cn

在水基打印機(jī)墨水中，表面活性劑是必須使用的添加劑，雖然加入的量微小，但對(duì)改善墨水的性能有重要作用。

表面活性劑有很多，比如說(shuō)墨水分散劑用來(lái)顏料的研磨和分散，還可以可以降低表面張力，還有消泡劑用來(lái)抑制泡沫等。

1、降低墨水體系的表面張力。水的表面張力是72mN·m-1，基材（紙張）的表面張力一般是35~40 mN·m-1，只有墨水的表面張力小于基材的表面張力時(shí)，才能展現(xiàn)良好的打印效果。由于用電化學(xué)的方法來(lái)提高基材的表面張力并不理想，所以引入表面活性劑來(lái)降低墨水的表面張力是合理選擇。隨著水溶劑型墨水的發(fā)展，表面活性劑被認(rèn)為在墨水化學(xué)中有著特殊的地位。有機(jī)溶劑型墨水具有打印質(zhì)量精細(xì)、印面平滑、打印強(qiáng)度適中和顏色整體感強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，水溶劑型墨水則不具有這些特性。對(duì)于低表面能的基材，水溶劑型墨水會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕問(wèn)題。在噴墨印刷技術(shù)中，表面張力對(duì)墨滴的形成和打印質(zhì)量的影響十分明顯。噴嘴周?chē)袩o(wú)溢出物、液滴斷裂長(zhǎng)度、液滴穩(wěn)定性、液滴形成速度、是否呈直線運(yùn)行等有關(guān)液滴形成優(yōu)劣的因素均受到表面張力影響。若表面張力太大，油墨不易形成小的微滴，并可能出現(xiàn)較長(zhǎng)的斷裂長(zhǎng)度，或斷裂成拖尾狀微滴，直接影響到圖案的質(zhì)量。2、有助于顏料研磨、分散。要將疏水性的顏料粒子分散到水性介質(zhì)中，或是將親水性的顏料粒子分散到油性介質(zhì)中，并且設(shè)法防止在儲(chǔ)存及應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生分層、浮色、凝聚或沉淀，添加表面活性劑既有助于色料粒子的潤(rùn)濕和聚集體的粉碎，使分散體趨于穩(wěn)定，保證顏料粒子在分散介質(zhì)中發(fā)揮其著色作用。表面活性劑作為分散劑時(shí)，所選用的表面活性劑與被處理的粒子應(yīng)具有相似特性的疏水基，并且被處理的顏料粒子與分散劑之間的親和性越高，二者越易結(jié)合，添加少量的分散劑即可獲得良好的潤(rùn)濕分散效果。理想的分散體系是具有“一次”粒顏料分散工藝中通常要添加具表面處理功能的分散劑，分散劑可以使用表面活性劑或聚合物：當(dāng)表面活性劑作為分散劑吸附在顏料表面時(shí)，另一端非性的碳?xì)滏I便會(huì)附著在顏料四周，降低了顏?zhàn)拥念伭戏稚顟B(tài)。但在存放過(guò)程中非常容易發(fā)生粒子的聚集或絮凝，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中也很難制得這些產(chǎn)品。所以用表面活性劑處理過(guò)的顏料易潤(rùn)濕，提高了分散效率。色漿與各類(lèi)乳液混合時(shí)，色漿的分散穩(wěn)定性表現(xiàn)不一樣，當(dāng)顏料粒子表面的表面活性劑與乳液粒子表面吸附的表面活性劑即乳化劑或者水之間的親和力大時(shí)，顏料粒子所吸附的表面活性劑被剝離，使得顏料粒子表面的保護(hù)層變薄，造成顏料的絮凝，從而引起浮色。當(dāng)然當(dāng)乳液顆粒外的乳化劑與色漿中顏料粒子外的表面活性劑相容性好時(shí)，則乳液對(duì)這些顏料粒子的潤(rùn)濕就好，整個(gè)色漿的展色性就好，色彩鮮艷，且不浮色。制備納米級(jí)水性顏料墨的過(guò)程中，解決納米粒子的分散問(wèn)題一直備受關(guān)注。超細(xì)粒子具有的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，表現(xiàn)出不同于大顆粒物料的特異性能。納米粒子間存在著有別于常規(guī)粒子間的作用能（有人稱(chēng)為納米作用能），這種作用能是因?yàn)榧{米粒子的表面因缺少鄰近配位的原子，而具有很高的表面活性，這是納米粒子彼此易發(fā)生團(tuán)聚的內(nèi)在屬性，其物理意義是單位比表面積的納米粒子具有的吸附力。要穩(wěn)定納米粒子在液體中的分散體系，主要由減少吸引力、增加排斥力來(lái)控制粒子間的團(tuán)聚。表面活性劑可以創(chuàng)造一個(gè)斥力來(lái)與吸附力相抗衡，即建立一個(gè)能壘來(lái)抵抗聚結(jié)的發(fā)生。如使用陰離子表面活性劑吸附在顆粒表面形成一個(gè)擴(kuò)散的雙電層，達(dá)到阻止顆?？康锰l(fā)生聚結(jié)的目的。另一種方法是使用空間壁壘，這可以通過(guò)使用非離子表面活性劑或者高分子表面活性劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。非離子表面活性劑的吸附不產(chǎn)生靜電排斥力，但當(dāng)質(zhì)點(diǎn)相互靠近時(shí)，吸附膜的交疊將產(chǎn)生位阻排斥效應(yīng)。這一效應(yīng)起到了類(lèi)似于靜電排斥力的作用，防止了液珠的不可絮凝。因此說(shuō)吸附膜是防止絮凝的主要屏障。在水性體系中，常用的非離子表面活性劑有炔二醇類(lèi)、多支鏈醇類(lèi)、聚乙烯醇類(lèi)、烷基苯聚乙烯醇類(lèi)和聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物高分子表面活性劑、束狀共聚高分子表面活性劑等。3、有效控制泡沫。泡沫是墨水打印過(guò)程所不可避免的，其直接后果一方面是過(guò)濾時(shí)產(chǎn)生大量氣泡，不利于操作；另一方面是打印畫(huà)面出現(xiàn)嚴(yán)重的表面缺陷。因此阻止或控制引起泡沫的因素也是墨水研制中的一個(gè)重要問(wèn)題，這也有賴(lài)于控泡型表面活性劑的加入。由于在墨水化學(xué)中不希望產(chǎn)生發(fā)泡作用，因此阻止或控制引起發(fā)泡的因素是墨水研制中的一個(gè)重要問(wèn)題。首先要了解泡沫產(chǎn)生的機(jī)理。如果把墨水制作過(guò)程拍成電影，我們可以看到氣泡在不同的階段的產(chǎn)生和消去，有時(shí)候只調(diào)節(jié)pH就能消去泡沫，而在另一些時(shí)候，聚合物-表面活性劑相互作用能穩(wěn)定泡沫。通常純液體中產(chǎn)生的氣泡都是短時(shí)的，瞬間上升到表面然后迸裂。上升時(shí)的速度V相關(guān)于氣泡的半徑r，以及介質(zhì)的渾濁度η，用斯托克方程表示為：V～r2/η。因此，大氣泡上升快于小氣泡，而渾濁度高（粘度大）會(huì)減小上升速率。要破壞氣泡的穩(wěn)定性，可以通過(guò)機(jī)械（物理）或化學(xué)的方法。機(jī)械（物理）方法有改變溫度、過(guò)濾、攪拌等方法；化學(xué)方法有添加消泡劑，有的文獻(xiàn)都稱(chēng)為禁泡劑、破泡劑、空氣釋放劑等等。在水基墨水系統(tǒng)中，由于操作的簡(jiǎn)便性，化學(xué)的方法普及和實(shí)用。消泡也稱(chēng)為破泡，即將已產(chǎn)生的氣泡消除掉。容易產(chǎn)生泡沫的墨水通常是以芳香烴、醇、水為溶劑。特別是水基墨水，其中的堿性物質(zhì)的作用有點(diǎn)像皂類(lèi)，易起泡。常用的消泡劑是易于在溶液表面鋪展的液體，其表面張力較低，一般起以下作用：首先是降低液膜局部表面的表面張力，使這個(gè)局部位置的液膜迅速變薄至破裂點(diǎn)；其次，是降低表面粘度，促進(jìn)液膜排氣，從而縮短泡膜的壽命，如磷酸三丁酯，當(dāng)它插入界面膜時(shí)，使界面膜中的表面活性劑分子間的內(nèi)聚力降低。這些物質(zhì)有助于控制與系統(tǒng)的兼容性，而這是在包圍涂層瑕點(diǎn)的首要考慮。這樣，消泡劑就包含有處于分散狀態(tài)的如碳水化合物、硅氧烷、疏水顆粒等成分加上低發(fā)泡能力的表面活性劑。不同種類(lèi)消泡劑帶來(lái)的一些問(wèn)題可以通過(guò)使用單組分添加劑來(lái)解決。添加進(jìn)去防止發(fā)泡的消泡劑也能引起不曾預(yù)料的效果。要想對(duì)墨水的性質(zhì)不發(fā)生影響，消泡劑的選擇是十分重要的。大家都知道消泡劑會(huì)對(duì)基材產(chǎn)生潤(rùn)濕問(wèn)題。有時(shí)候它們會(huì)產(chǎn)生顏色損失，這是由于固體表面的表面活性劑引起的顏料顆粒的絮結(jié)。消泡劑和高濃度的碳?xì)浠衔镉鸵黄鹗褂脮r(shí)經(jīng)?？梢钥吹焦鉂傻膿p失。要除去基于硅樹(shù)脂油的消泡劑引起的表面缺陷，一般使用經(jīng)過(guò)疏水聚醚改性的聚硅氧烷進(jìn)行消除而不會(huì)有光澤的損失。硅樹(shù)脂的存在可能會(huì)導(dǎo)致粘連問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兛梢宰鳛楦綦x劑。因此，為了獲得理想的結(jié)果，明智的選擇消泡劑是十分重要的。由于消泡劑容易產(chǎn)生各式各樣的問(wèn)題，如果使用控泡型潤(rùn)濕劑來(lái)降低表面張力，那對(duì)消泡劑的需求將會(huì)大大降低，同時(shí)選擇消泡劑的范圍也會(huì)寬泛。【厚洹化學(xué)的產(chǎn)品應(yīng)用推薦】厚洹化學(xué)表面活性劑能顯著降低動(dòng)靜態(tài)表面張力，且具有控泡功能，同時(shí)也是環(huán)保型的助劑。目前廣泛應(yīng)用于各類(lèi)水基墨水中：HH2045系列無(wú)泡潤(rùn)濕劑。適用于高速?lài)娎L墨水配方；泡沫抑制能力強(qiáng)，可提高體系對(duì)各種基材的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕能力；DF69消泡劑。能防止墨水飛濺；產(chǎn)品不起泡，兼具抑泡功效；同時(shí)可以提高打印流暢性，減少堵頭弊?。籋H2018分散劑。可提高顏料色漿的穩(wěn)定性，并提高顏料分散效率；HH2021系列分散劑。可提高顏料研磨效率，存儲(chǔ)穩(wěn)定性；適合無(wú)機(jī)粉體；HH2690系列分散劑。可提高顏料研磨效率，存儲(chǔ)穩(wěn)定性；適應(yīng)性廣泛（高色素碳黑，分散染料等）

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