专利名称：彩色碳粉的化学合成方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色碳粉的化学合成方法。
背景技术：
采用加热辊和类似物的传统接触熔融定影方法已被广泛用于将墨粉定影。提供了带有加热辊和压力辊的接触熔融定影方法所用的定影装置。当带有墨粉图像的记录纸张穿 过加热辊和压力辊之间的压力接触部分(夹部)时，该定影装置将墨粉图像熔融并定影在 记录纸张上。迄今，在用于通过电子照相系统获取彩色图像的记录设备中，基本三原色对应于 各自图像信息而显影，且依次叠加产生的墨粉图像以获取彩色图像。目前，彩色复印机、彩 色打印机、彩色传真机和彩色印刷机上使用的彩色墨粉通常是化学合成的聚合墨粉。这种 化学聚合墨粉主要由乳液、颜料和交联剂等其它辅料制成。其制备方法是先将乳液、颜料和 交联剂等其它辅料放在一起，经均勻搅拌，制成颗粒状物料，然后，对颗粒状物料进行清洗， 洗去颗粒状物料上的浮料。之后，对经清洗过的颗粒状物料进行干燥处理。最后，在经处理 过的颗粒状物料中加入二氧化硅等辅料，并均勻混合而制成。其缺点是在聚合反应后，由 于分子之间有粘合成团的趋势，分子会抱成团状，团状与团状之间又会粘结在一起，变成大 团状体，导致化学聚合后的颗粒状物料体积过大，墨粉的粒度分布宽，使废粉率高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种成品率高和粉碎均勻的 彩色碳粉化学合成方法。为实现上述目的，本发明提供的技术方案为一种彩色碳粉的化学合成方法，其特 征在于包括以下步骤a.将乳胶聚合高分子树脂、彩色着色剂、电荷控制剂、去离子水和蜡放在一起，搅 拌均勻，制成混合溶液；b.加热至45 70°C，加入交联剂，保持两小时；c.往溶液内投射超声波20 30分钟，然后在超声波环境中使用8 10倍去离子 水清洗、过滤、干燥成颗粒状物料；d.对颗粒状物料分级筛选，除去粒径大于10微米、小于4微米的颗粒；e.把经筛选过的颗粒状物料投入到混合器中，并加入外添加剂，经均勻混合，制成
彩色墨粉。所述超声波的频率是16 20千赫兹。所述的添加剂为二氧化硅、六甲基二氯硅烷或二甲基二氯硅烷中的一种或几种的 任意混合。所用的交联剂为高分子聚合物。采用上述技术方案后，在物料充分聚合后，利用超声波把大颗粒粉碎成细颗粒，从而使大部分颗粒都几种在4微米 10微米之间，降低废粉率。
具体实施例方式实施例一(制作蓝色墨粉)a.将30份乳胶聚合高分子树脂、5份酞箐蓝、2份电荷控制剂、70份去离子水和5份蜡放在一起，搅拌均勻，制成混合溶液；b.加热至45°C，加入1份交联剂，保持两小时，所用的交联剂为高分子聚合物；c.往溶液内投射频率是20千赫兹的超声波20分钟，然后在超声波环境中使用10 倍去离子水清洗、过滤、干燥成颗粒状物料；d.对颗粒状物料分级筛选，除去粒径大于10微米、小于4微米的颗粒；e.把经筛选过的颗粒状物料投入到混合器中，并加入12份二氧化硅，经均勻混 合，制成蓝色墨粉。实施例二(制作红色墨粉)a.将20份乳胶聚合高分子树脂、10份亮坚牢猩红、1. 5份电荷控制剂、80份去离 子水和6份聚丙烯蜡放在一起，搅拌均勻，制成混合溶液；b.加热至55°C，加入1. 5份交联剂，保持两小时，所用的交联剂为高分子聚合物；c.往溶液内投射频率是18千赫兹的超声波30分钟，然后在超声波环境中使用9 倍去离子水清洗、过滤、干燥成颗粒状物料；d.对颗粒状物料分级筛选，除去粒径大于10微米、小于4微米的颗粒；e.把经筛选过的颗粒状物料投入到混合器中，并加入0. 5份六甲基二氯硅烷和 0. 5份二甲基二氯硅烷，经均勻混合，制成红色墨粉。实施例三(制作绿色墨粉)a.将40份乳胶聚合高分子树脂、15份颜料绿B、3份电荷控制剂、100份去离子水 和8份聚丙烯蜡放在一起，搅拌均勻，制成混合溶液；b.加热至55°C，加入2份交联剂，保持两小时，所用的交联剂为高分子聚合物；c.往溶液内投射频率是16千赫兹的超声波25分钟，然后在超声波环境中使用8 倍去离子水清洗、过滤、干燥成颗粒状物料；d.对颗粒状物料分级筛选，除去粒径大于10微米、小于4微米的颗粒；e.把经筛选过的颗粒状物料投入到混合器中，并加入3份六甲基二氯硅烷和3份 二甲基二氯硅烷，经均勻混合，制成绿色墨粉。超声波粉碎的作用原理(1)空化作用当一定频率的超声波作用于液体是，由于 液体中一部分气泡其尺寸适宜，将产生共振现象。此时，大于共振尺寸的气泡在超声波的作 用下，被驱出液体外；小于共振尺寸的气泡则在超声波的作用下逐渐变大。接近共振尺寸， 声波的稀疏段使气泡迅速涨大，由于摩擦产生电荷；在声波的压缩段，气泡又被突然压缩， 直至泯灭。气泡在泯灭过程中，其内部可达数千度高温和几千个大气压的高压，并产生放 电、发光现象。这种现象成为“空化现象”。在超声波场中液体中的微小气泡首先经历气泡 的振荡及生长过程，及稳态空化；然后是气泡的压缩和崩溃过程，及瞬态空化。空化效应可 促进反应、强化传质过程。(2)热效应由于介质吸收超声波及摩擦损耗，分子剧烈振动，超声 波的机械能转化为介质的内能，造成介质温度升高。超声波的强度越大，产生的强度越强。因此，控制超声波的强度，可使物质的组织内部温度瞬间升高，加速有效成分的溶出。气泡 崩塌之后，泡内“热点”骤然冷却，冷却速度达108K/S。如此急速冷却必将引起原料内部结 构急剧变化。(3)机械作用超声波传递的机械能可在液体中形成有效的搅动与流动，从而破 坏了介质的结构，粉碎了液体中的颗粒，从而产生了普通低频机械搅拌起不到的效果。这种 机械作用可产生击碎、切割及凝聚等效果。着色剂着色剂不特别限定，并可基于目的，从己知的染料和颜料中适当地选择。其例子包括萘酚黄S、汉撒黄(10G、5G、G)、镉黄、黄色氧化铁、黄赭土、铬黄、钛黄、多偶氮黄(Polyazo Yellow)、油黄、汉撒黄(GR、A、RN、R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永固黄(NCG)、硫化坚 牢黄(VULCAN FASTYELLOffl (5G, R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、葸烯黄BGL、异吲哚啉酮黄、 铁丹、红铅粉、红丹、镉红、镉汞红、锑红、永久红4R、对位红、火红、对氯邻硝基苯胺红、立索 坚牢猩红 G(Lithol Fast Scarlet G)、亮坚牢猩红(Brilliant Fast Scarlet)、亮洋红 BS (Brilliant Carmine BS)、7戈固红(F2R、F4R、FRL、FRLL 和 F4RH)、坚牢猩红 VD、硫化坚牢 宝石红B、亮猩红G、立索宝石红GX、永固红F5R、亮洋红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺紫 红、永固枣红F2K、日光枣红BL、枣红10B、BON淡紫红(BON MAROON LIGHT)、BON中度紫红 (B0NMAR00N MEDIUM)、曙红色淀、罗丹明色淀B、罗丹明色淀Y、茜素色淀、硫靛红B、硫靛紫 红、油红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、多偶氮红、铬朱红、联苯胺橙、茈橙(perynone orange)、 油橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚 牢天蓝、阴丹士林蓝(RS和BC)、靛蓝、群青、普鲁士蓝、葸醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、 锰紫、二噁嗪紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、亮绿(viridian)、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、 绿金色(Green Gold)、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、二氧化钛、锌白、锌钡白及 其组合。这些可被单独或组合使用。洋红着色剂的例子包括C. I.颜料红 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、 17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、51:1、54、55、 57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、 207、209、211 :C. I.颜料紫 19 ；C. I.瓮红 1、2、10、13、15、23、29、35。青色着色颜料的例子包括C. I.颜料蓝 2、3、15、15:1、15 :2、153、154、156、16、 17,60 ；C. I.瓮蓝6 ；C. I.酸性蓝45、具有用1_5苯邻二甲酰亚胺甲基取代的酞菁骨架的铜 酞菁颜料、绿7和绿36。黄色着色颜料的例子包括C. I.颜料黄 0-16、1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、 15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、151、154、180 ；C. I.瓮黄 1、3、20 以及橙 36。墨粉中着色剂的含量不受限制，并且可基于用途适当地选择。优选在质量上占
到15%，并更优选在质量上占3%到10%。当含量在质量上小于时，墨粉的着色力可能 会降低。当含量在质量上大于15%时，颜料将不能在墨粉中分散开，着色力可能会降低，并 且墨粉的电特性可能会降低。着色剂也可与树脂组合用作母料(master batch)。树脂不受限制并可基于用途从 已知的树脂中选择。其例子包括苯乙烯和其取代产物的聚合物、苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯 酸甲酯树脂、聚甲基丙烯酸丁酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙 烯树脂、聚酯类树脂、环氧树脂、环氧多元醇树脂(epoxy polyol resin)、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂族或脂环族烃 树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡。这些可以被单独或结合使用。苯乙烯和取代产物的聚合物的例子包括聚酯类树脂、聚苯乙烯树脂、聚(对氯苯 乙烯)树脂和聚甲基苯乙烯树脂。苯乙烯共聚物的例子包括苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物、苯 乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸 甲酯共聚物、苯乙烯_丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯_丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯_丙烯酸辛 酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲 基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸α-氯甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯 乙烯_乙烯基·甲基酮共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、苯乙烯_异戊二烯共聚物、以及苯 乙烯_丙烯腈_茚共聚物、苯乙烯_马来酸共聚物、和苯乙烯_马来酸酯共聚物。通过在高剪切力下混合或捏合母料用树脂和着色剂，可以制备母料。在该步骤中， 为了着色剂和树脂之间较高的相互作用，有机溶剂被优选使用。此外，优选采用“挤水转相 法(flushing process)”，其中含有着色剂和水的含水浆与树脂和有机溶剂混合或捏合，从 而将所述着色剂转移到所述树脂成分，然后除去水和有机溶剂。根据本方法，着色剂湿块可 以不经干燥直接被使用。高剪切分散装置例如三辊研磨机可以被优选用于混合或捏合。电荷控制剂电荷控制剂不被具体地限制，并可根据目的从已知电荷控制剂选择。所述电荷控 制剂优选由具有接近透明和/或白色的颜色的材料制备而成，因为有色材料可改变色调。 其例子包括三苯甲烷染料、钼酸螯合颜料、罗丹明染料、烷氧基胺、季铵盐例如氟改性季铵 盐、烷基酰胺、磷单质或其化合物、钨单质或其化合物、含氟活性剂、水杨酸的金属盐、和水 杨酸衍生物的金属盐。这些可以被单独或结合使用。电荷控制剂的例子包括商购可得的产品商标名为BontronP-51的季铵盐、 Bontron E-82的α -萘酚酸金属配合物、Bontron Ε-84的水杨酸金属配合物、Bontron Ε-89 的酚缩合物(Orient Chemical Industries, Ltd.) ；TP-302 和 FP-415 的季铵盐钼金属配 合物(Hodogaya Chemi cal Co. ) =CopyCharge PSY VP2038 的季铵盐、Copy Blue PR 的三 苯甲烷衍生物、以及 CopyCharge NEG VP2036 和 Copy Charge NXVP434 的季铵盐(Hoechst Ltd.) ；LRA-901和LR-147的硼配合物(Japan Carlit Co.，Ltd.)；喹吖啶酮、偶氮颜料；和 其它具有官能团例如磺酸基团、羧基基团和季铵盐的高分子量化合物。在与母料熔融捏合后，所述电荷控制剂可以被溶解和/或分散在墨粉材料中。所 述电荷控制剂还可以在溶解和/或分散在有机溶剂中的时候与所述墨粉材料一起直接被 加入。此外，所述电荷控制剂可以在墨粉颗粒被制备之后，加到所述墨粉颗粒的表面上。根据粘合剂树脂的种类、据此使用的添加剂的存在与否以及生产墨粉的方法包括 分散方法，确定墨粉中电荷控制剂的含量，并且所述含量不被明确地限定。电荷控制剂的含 量基于按质量计100份的粘合剂树脂，优选为按质量计0. 1份到按质量计10份，并且更优 选为0. 2份到按质量计5份。当电荷控制剂的含量小于按质量计0. 1份，电荷可能不被合 适地控制。当电荷控制剂的含量大于按质量计10份，电荷控制剂的效应被弱化，并且对显 影滚筒的静电吸力被增加，原因在于墨粉的过多充电能力，这可以导致显影剂的流动性或 图像密度降低。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
彩色碳粉的化学合成方法，其特征在于包括以下步骤a.将乳胶聚合高分子树脂、彩色着色剂、电荷控制剂、去离子水和蜡放在一起，搅拌均匀，制成混合溶液；b.加热至45～70℃，加入交联剂，保持两小时；c.往溶液内投射超声波20～30分钟，然后在超声波环境中使用8～10倍去离子水清洗、过滤、干燥成颗粒状物料；d.对颗粒状物料分级筛选，除去粒径大于10微米、小于4微米的颗粒；e.把经筛选过的颗粒状物料投入到混合器中，并加入外添加剂，经均匀混合，制成彩色墨粉。
2.根据权利要求1所述的彩色碳粉的化学合成方法，其特征在于所述超声波的频率 是16 20千赫兹。
3.根据权利要求1所述的彩色碳粉的化学合成方法，其特征在于所述的添加剂为二 氧化硅、六甲基二氯硅烷或二甲基二氯硅烷中的一种或几种的任意混合。
4.根据权利要求1所述的彩色碳粉的化学合成方法，其特征在于所用的交联剂为高 分子聚合物。
全文摘要
本发明公开一种彩色碳粉的化学合成方法，其步骤是a.将乳胶聚合高分子树脂、彩色着色剂、电荷控制剂、去离子水和蜡放在一起，搅拌均匀，制成混合溶液；b.加热至45～70℃，加入交联剂，保持两小时；c.往溶液内投射超声波20～30分钟，然后在超声波环境中使用8～10倍去离子水清洗、过滤、干燥成颗粒状物料；d.对颗粒状物料分级筛选，除去粒径大于10微米、小于4微米的颗粒；e.把经筛选过的颗粒状物料投入到混合器中，并加入外添加剂，经均匀混合，制成彩色墨粉。采用上述技术方案后，在物料充分聚合后，利用超声波把大颗粒粉碎成细颗粒，从而使大部分颗粒都几种在4微米～10微米之间，降低废粉率。
文档编号G03G9/08GK101833255SQ20101016483
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者刘江 申请人:刘江