当吸墨层中填充的无机颜料颗粒直径小于入射光二分之一波长时,此时光波将发生衍射而穿透颜料颗粒,造成遮盖率迅速下降,吸墨层的光泽度重新上升。组成间隙型高光亮纸的颜料主体颗粒直径必须很好地控制在150nm以下并且不发生团聚现象,而常见的涂层填料颗粒直径一般在微米级即1000nm以上,因此喷墨涂层技术需要解决无机颗粒的纳米级或亚微米级分散难题。所谓分散是液体或固体一相进入到另一互不相溶的连续相(通常液体)的过程,当外部能量输入时,两相物料重组成为均一相。分散程度和分散效果的差异,除颗粒本身性质、分散配方、分散参数因素的影响外,与分散能量密度紧密相关。分散能量密度定义为单位体积的输入分散能量值,即:
分散能量密度=所输入分散能量/分散总体积
输入的分散能量密度越高,同等条件下颗粒的分散粒径可能越小。锚式搅拌,螺旋桨式搅拌,蝶式搅拌,涡轮式搅拌,齿列式剪切,定转子剪切,三辊研磨,传统珠磨,微珠磨,超声波分散,高压锐孔射流均质,高压射流对撞均质分散方式,输入能量密度基本依次升高,对于相同分散体系的物料,分散粒径也逐渐减小。
当二氧化硅、氧化铝等无机材料分散至亚微米级时,颗粒粒径显著减小,表面能上升很大,表面原子所占比例高,特别是纳米颗粒表面原子是缺少临近配位原子具有悬空键,众多的表面基团形成氢键、配位键和静电力、范德华力作用,极易发生颗粒与颗粒之间或颗粒与涂层聚合物之间的键联现象,团聚现象十分严重。多数情况下,即便得到性能良好的纳米级或亚微米级分散液,当分散液与喷墨胶黏剂、固色剂、助剂混合时,仍发生严重团聚现象而丧失光泽,因此,一般需要对分散颗粒表面做改性处理以提高与体系的相容性,改性的目的如下。
①降低颗粒表面能,如减少悬空键和表面活性基团。
②改变表面电荷状态。
③增加分散性能。
④提高颗粒与有机相亲和力。
纳米颗粒的改性方法如下。(www.xing528.com)
①表面覆盖改性:用表面活性剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硬脂酸或硬脂酸盐、有机硅等覆盖在颗粒表面,改变颗粒的部分性能。
②胶囊化改性:在颗粒周围均匀地包覆一层有一定厚度的其他物质的膜。
③局部活性改性:在颗粒表面接枝高聚物链,改变颗粒的分散性、相容性等。
④利用沉淀反应改性:利用有机或无机物在颗粒表面沉淀一层包覆物。
⑤高能量表面改性:利用高能电晕、等离子体等对颗粒表面进行改性。
⑥机械—化学表面改性:利用剪切、研磨、高压均质等手段强化机械分散应力,激活、改变分子晶格,发生位移、错位,从而与其他物质发生反应和吸附,达到表面改性的目的。
在机械分散过程中,新生成的表面具有活性高的基团,如果周围有聚合物单体存在,可在活性点上开始聚合反应,从而在颗粒表面接枝高分子;或者分散过程中聚合物链段被切断,切断点可与颗粒表面活性点发生反应,在颗粒表面接枝高分子。在喷墨介质的生产技术中,多运用表面覆盖改性和机械—化学表面改性技术对体系中的无机颗粒进行分散和改性,从而获得粒径大小和粒径分布理想的颜料应用于吸墨层中。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。