一种彩色碳粉的制备方法与流程

文档序号:11215436阅读:586来源:国知局
本发明属于办公耗材
技术领域
,具体涉及一种彩色碳粉的制备方法。
背景技术
:彩色碳粉通常由聚合物树脂、着色剂(颜料或染料)、蜡、外添加剂(电荷控制剂等)等成分组成。传统用于静电显影的彩色碳粉通常采用熔融粉碎法制备,该方法是将树脂、着色剂、添加剂经过熔融混合、挤出、冷却、破碎、超细粉碎、分级、加入外添加剂等工序,最终制成彩色碳粉。然而,这种制备方法存在着色剂无法在树脂中均匀分散、制备的彩色碳粉形状不规则、粒径较大且分布较宽等缺陷,从而导致打印、复印时存在定影性差(易粘辊)、分辨率低、色泽差、废粉率较高等缺陷,同时该方法工艺相对复杂,因此成本较高。技术实现要素:本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种彩色碳粉的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的:一种彩色碳粉的制备方法,包括以下步骤:(1)分别制备反应组分:制备高分子乳液,所述高分子乳液为苯丙聚合物乳液与聚丙烯酸酯乳液按5-8:1质量比例混合而成;将聚丙烯蜡和活化纳米硅藻土粒子加入去离子水中制成质量分数为5-7%的聚丙烯蜡分散液,所述聚丙烯蜡分散液中活化纳米硅藻土质量百分数为0.2-0.4%;将着色剂和氧化铋包覆纳米二氧化硅加入去离子水中制成质量分数为1.2-1.5%的着色剂分散液,所述着色剂分散液中氧化铋包覆纳米二氧化硅质量分数为0.3-0.5%;(2)将高分子乳液、蜡分散液和着色剂分散液按58-60:6-8:3-5质量比例加入去离子水中进行分散,调节混合物的ph值至4.2-4.5,然后以300r/min转速搅拌30-35min,得到混合溶液,向混合溶液中添加其质量0.25-0.30%的腐殖酸接枝丙烯酸,加热至60-80℃,以500r/min转速搅拌2小时,然后调节混合溶液的ph值至中性,得到预处理物料;(3)向预处理物料中加入其质量5-8%的聚合反应单体和0.01-0.03%的引发剂进行聚合反应,反应温度控制在80-90℃之间,反应时间为3-5小时,然后再采用超声波处理3-5min,再进行冷却、分离、干燥,得到彩色碳粉。进一步的,所述活化纳米硅藻土粒子制备方法为:将一定量的纳米硅藻土与去离子水混合配制成质量浓度为5.5-6.5%的纳米硅藻土水悬浮液,然后采用质量分数为0.2%的盐酸将悬浮液的ph调节至4.5,加热至60℃,以500r/min转速搅拌10min后,再添加悬浮液质量0.08%的过硫酸铵,搅拌均匀后,在80℃下保温12min,然后进行真空抽滤,采用真空干燥箱进行干燥,即得。进一步的,所述氧化铋包覆纳米二氧化硅制备方法为:按100:3.5-3.8的质量比例将纳米二氧化硅、硝酸铋放入球磨罐,控制球料比为50:1,然后添加纳米二氧化硅质量3倍的无水乙醇,进球磨1小时,然后进行干燥去除无水乙醇,得到固体混合物;向固体混合物中添加其质量0.25-0.28%的碳酸钠,然后再添加固体混合物质量0.25%的去离子水,搅拌均匀,继续球磨30min,得到混合物料;将混合物料置于马弗炉里,在400-450℃下煅烧30min,然后自然冷却至室温,得到固体粉末,将固体粉末按1:5质量比例添加到无水乙醇中,以2500r/min转速搅拌1小时,再进行研磨2小时,然后真空干燥至室温,即得。进一步的,所述着色剂为偶氮类颜料。进一步的,所述引发剂为过氧化二酰。进一步的,所述超声波功率为500w,频率为30khz。本发明相比现有技术具有以下优点:在本发明中,可以综合考虑彩色碳粉的耐久性、定影能力等打印性能来对所述高分子乳液的各质量参数进行控制,经研究表明:通过在苯丙聚合物乳液中添加一定量的聚丙烯酸酯乳液,能够显著的改善彩色碳粉的耐久性和定影能力,能够使得粒子之间分散的更加均匀;本发明通过添加活化纳米硅藻土粒子到碳粉中与腐殖酸接枝丙烯酸的协同作用,主要起到了帮助流动性、增强电荷性能和增强环境稳定性能等作用,最终提升碳粉应用到静电显影方面时在打印过程中的能够改善图像色密度、底灰、图像均匀性和转印性效率得到显著的提高,能够解决了碳粉在打印和复印时易粘辊的现象;通过在碳粉中添加氧化铋包覆纳米二氧化硅,克服了通常用于激光打印机、喷墨打印机、普通彩色激光打印机的碳粉的颜色不能长期保存的缺点,具有对着色剂稳固均匀的作用,能够显著提高档案图文的颜色持久性。具体实施方式实施例1一种彩色碳粉的制备方法,包括以下步骤:(1)分别制备反应组分:制备高分子乳液,所述高分子乳液为苯丙聚合物乳液与聚丙烯酸酯乳液按5:1质量比例混合而成;将聚丙烯蜡和活化纳米硅藻土粒子加入去离子水中制成质量分数为5%的聚丙烯蜡分散液,所述聚丙烯蜡分散液中活化纳米硅藻土质量百分数为0.2%;将着色剂和氧化铋包覆纳米二氧化硅加入去离子水中制成质量分数为1.2%的着色剂分散液,所述着色剂分散液中氧化铋包覆纳米二氧化硅质量分数为0.3%;(2)将高分子乳液、蜡分散液和着色剂分散液按58:6:3质量比例加入去离子水中进行分散,调节混合物的ph值至4.2,然后以300r/min转速搅拌30min,得到混合溶液,向混合溶液中添加其质量0.25%的腐殖酸接枝丙烯酸,加热至60℃,以500r/min转速搅拌2小时,然后调节混合溶液的ph值至中性,得到预处理物料;(3)向预处理物料中加入其质量5%的聚合反应单体和0.01%的引发剂进行聚合反应,反应温度控制在80℃之间,反应时间为3小时,然后再采用超声波处理3min,再进行冷却、分离、干燥,得到彩色碳粉。进一步的,所述活化纳米硅藻土粒子制备方法为:将一定量的纳米硅藻土与去离子水混合配制成质量浓度为5.5%的纳米硅藻土水悬浮液,然后采用质量分数为0.2%的盐酸将悬浮液的ph调节至4.5,加热至60℃,以500r/min转速搅拌10min后,再添加悬浮液质量0.08%的过硫酸铵,搅拌均匀后,在80℃下保温12min,然后进行真空抽滤,采用真空干燥箱进行干燥,即得。进一步的,所述氧化铋包覆纳米二氧化硅制备方法为:按100:3.5的质量比例将纳米二氧化硅、硝酸铋放入球磨罐,控制球料比为50:1,然后添加纳米二氧化硅质量3倍的无水乙醇,进球磨1小时,然后进行干燥去除无水乙醇,得到固体混合物;向固体混合物中添加其质量0.25%的碳酸钠,然后再添加固体混合物质量0.25%的去离子水,搅拌均匀,继续球磨30min,得到混合物料;将混合物料置于马弗炉里,在400℃下煅烧30min,然后自然冷却至室温,得到固体粉末,将固体粉末按1:5质量比例添加到无水乙醇中,以2500r/min转速搅拌1小时,再进行研磨2小时,然后真空干燥至室温,即得。进一步的,所述着色剂为偶氮类颜料。进一步的,所述引发剂为过氧化二酰。进一步的,所述超声波功率为500w,频率为30khz。实施例2一种彩色碳粉的制备方法,包括以下步骤:(1)分别制备反应组分:制备高分子乳液,所述高分子乳液为苯丙聚合物乳液与聚丙烯酸酯乳液按8:1质量比例混合而成;将聚丙烯蜡和活化纳米硅藻土粒子加入去离子水中制成质量分数为7%的聚丙烯蜡分散液,所述聚丙烯蜡分散液中活化纳米硅藻土质量百分数为0.4%;将着色剂和氧化铋包覆纳米二氧化硅加入去离子水中制成质量分数为1.5%的着色剂分散液,所述着色剂分散液中氧化铋包覆纳米二氧化硅质量分数为0.5%;(2)将高分子乳液、蜡分散液和着色剂分散液按60:8:5质量比例加入去离子水中进行分散,调节混合物的ph值至4.5,然后以300r/min转速搅拌35min,得到混合溶液,向混合溶液中添加其质量0.30%的腐殖酸接枝丙烯酸,加热至80℃,以500r/min转速搅拌2小时,然后调节混合溶液的ph值至中性,得到预处理物料;(3)向预处理物料中加入其质量8%的聚合反应单体和0.03%的引发剂进行聚合反应,反应温度控制在90℃之间,反应时间为5小时,然后再采用超声波处理5min,再进行冷却、分离、干燥,得到彩色碳粉。进一步的,所述活化纳米硅藻土粒子制备方法为:将一定量的纳米硅藻土与去离子水混合配制成质量浓度为6.5%的纳米硅藻土水悬浮液,然后采用质量分数为0.2%的盐酸将悬浮液的ph调节至4.5,加热至60℃,以500r/min转速搅拌10min后,再添加悬浮液质量0.08%的过硫酸铵,搅拌均匀后,在80℃下保温12min,然后进行真空抽滤,采用真空干燥箱进行干燥,即得。进一步的,所述氧化铋包覆纳米二氧化硅制备方法为:按100:3.8的质量比例将纳米二氧化硅、硝酸铋放入球磨罐,控制球料比为50:1,然后添加纳米二氧化硅质量3倍的无水乙醇,进球磨1小时,然后进行干燥去除无水乙醇,得到固体混合物;向固体混合物中添加其质量0.28%的碳酸钠,然后再添加固体混合物质量0.25%的去离子水,搅拌均匀,继续球磨30min,得到混合物料;将混合物料置于马弗炉里,在450℃下煅烧30min,然后自然冷却至室温,得到固体粉末,将固体粉末按1:5质量比例添加到无水乙醇中,以2500r/min转速搅拌1小时,再进行研磨2小时,然后真空干燥至室温,即得。进一步的,所述着色剂为偶氮类颜料。进一步的,所述引发剂为过氧化二酰。进一步的,所述超声波功率为500w,频率为30khz。实施例3一种彩色碳粉的制备方法,包括以下步骤:(1)分别制备反应组分:制备高分子乳液,所述高分子乳液为苯丙聚合物乳液与聚丙烯酸酯乳液按6:1质量比例混合而成;将聚丙烯蜡和活化纳米硅藻土粒子加入去离子水中制成质量分数为6%的聚丙烯蜡分散液,所述聚丙烯蜡分散液中活化纳米硅藻土质量百分数为0.3%;将着色剂和氧化铋包覆纳米二氧化硅加入去离子水中制成质量分数为1.4%的着色剂分散液,所述着色剂分散液中氧化铋包覆纳米二氧化硅质量分数为0.4%;(2)将高分子乳液、蜡分散液和着色剂分散液按59:7:4质量比例加入去离子水中进行分散,调节混合物的ph值至4.3,然后以300r/min转速搅拌32min,得到混合溶液,向混合溶液中添加其质量0.28%的腐殖酸接枝丙烯酸,加热至70℃,以500r/min转速搅拌2小时,然后调节混合溶液的ph值至中性,得到预处理物料;(3)向预处理物料中加入其质量6%的聚合反应单体和0.02%的引发剂进行聚合反应,反应温度控制在85℃之间,反应时间为4小时,然后再采用超声波处理4min,再进行冷却、分离、干燥,得到彩色碳粉。进一步的,所述活化纳米硅藻土粒子制备方法为:将一定量的纳米硅藻土与去离子水混合配制成质量浓度为5.8%的纳米硅藻土水悬浮液,然后采用质量分数为0.2%的盐酸将悬浮液的ph调节至4.5,加热至60℃,以500r/min转速搅拌10min后,再添加悬浮液质量0.08%的过硫酸铵,搅拌均匀后,在80℃下保温12min,然后进行真空抽滤,采用真空干燥箱进行干燥,即得。进一步的,所述氧化铋包覆纳米二氧化硅制备方法为:按100:3.6的质量比例将纳米二氧化硅、硝酸铋放入球磨罐,控制球料比为50:1,然后添加纳米二氧化硅质量3倍的无水乙醇,进球磨1小时,然后进行干燥去除无水乙醇,得到固体混合物;向固体混合物中添加其质量0.26%的碳酸钠,然后再添加固体混合物质量0.25%的去离子水,搅拌均匀,继续球磨30min,得到混合物料;将混合物料置于马弗炉里,在420℃下煅烧30min,然后自然冷却至室温,得到固体粉末,将固体粉末按1:5质量比例添加到无水乙醇中,以2500r/min转速搅拌1小时,再进行研磨2小时,然后真空干燥至室温,即得。进一步的,所述着色剂为偶氮类颜料。进一步的,所述引发剂为过氧化二酰。进一步的,所述超声波功率为500w,频率为30khz。对比例1:与实施例1区别仅在于不添加活化纳米硅藻土粒子。对比例2:与实施例1区别仅在于添加等量的未处理的纳米硅藻土粒子。对比例3:与实施例1区别仅在于不添加氧化铋包覆纳米二氧化硅。对比例4:与实施例1区别仅在于添加等量的纳米二氧化硅替代氧化铋包覆纳米二氧化硅。采用上述实施例和对比例例制备的各彩色碳粉,以惠普公司的打印机colorlaserjet2600为代表进行定影性(粘辊性)评价。1、定影性评价:将装彩色碳粉的打印机放在低温低湿(10℃/rh10%)环境下12h,然后进行5%覆盖率e字版样张打印,连续打印3000张,目测观察定影部分是否有碳粉粘辊,并取样测试底灰,以着色剂为偶氮黑e、偶氮黄分别试验,取均值;结果见表1:表1彩色碳粉定影性评价结果粘辊性(0页)粘辊性(3000页)底灰(0页)底灰(3000页)实施例1无无0.0000.001实施例2无无0.0000.001实施例3无无0.0000.001对比例1轻微轻微0.0010.004对比例2无轻微0.0020.005对比例3轻微轻微0.0050.009对比例4无轻微0.0030.006由表1可以看出,本发明制备的彩色碳粉能够解决了碳粉在打印和复印时易粘辊的现象。将实施例与对比例3、4制得红色碳粉进行激光打印,并将打印后的图文进行高温和低温下分别放置处理30min,观察:表2120℃-40℃实施例1图文标记不变色图文标记不模糊、不褪色实施例2图文标记不变色图文标记不模糊、不褪色实施例3图文标记不变色图文标记不模糊、不褪色对比例3图文标记变色图文标记模糊、褪色对比例4图文标记变色图文标记模糊、不褪色由表2可以看出,本发明制备的碳粉耐温性好,能够长久保存不褪色。当前第1页12
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