专利名称：打印纸可重复使用的碳粉及其制备方法
技术领域：
本发明属于办公耗材用碳粉技术领域，具体涉及一种激光打印机和复印机使用的 单组份非磁性可褪色碳粉以及该碳粉的制备方法。
背景技术：
目前市场上的打印设备主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机以及复印机。 激光打印机和复印机因其工作速率较快而成为主要办公用打印设备。激光打印机所用碳 粉大多数是由树脂和粘合剂制成，具体是由聚苯乙烯、表面改性剂聚乙烯或聚丙烯石蜡、染 料、电荷调节剂、流动调节剂等组成。激光打印机与复印机所用单组分非磁性碳粉的主要区 别在于前者带负电荷而后者是正电荷，这是由添加不同电荷调节剂进行调节。但二者均无 可褪色功能。由于在日常工作中会打印大量不需长期保存的临时文件，文件弃用后纸张不 能再次利用，造成了大量的纸张浪费，与节约资源的理念背道而驰。日本专利JP05134446A公开一种可光敏褪色碳粉，原理是染料在特定波长的光照 射下褪色，但这需要额外的专用褪色设备。美国专利US6017386公开了一种纸张可重复使 用的手写墨水和喷墨打印机用墨水，原理是热敏褪色，200°C下2分钟或60°C下储存30小时 可褪色，但同样需要额外的加热褪色设备。美国Xerox Co.曾公开过一种可重复使用的专 用纸，原理是专用纸表面的光敏染料通过特定波长的光来显色或褪色，而不用墨水或碳粉 打印，实用性差。中国专利CN200510036562. 2公开了 一种字迹可自动褪色的纸张、中国专 利CN200810136305. χ公开了一种褪色墨水替芯，均是通过短时间褪色实现纸张的重复利 用，但二者均是应用于传统的手写使用，应用范围较小，并且其原理是通过吸收了空气中的 二氧化碳而褪色，短时间能褪色对于大多数用途来说并无意义，而且褪色还需要每张纸铺 开接触空气才能实现，实际操作中较困难且不实际，并无实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现打印纸重复使用的可褪色碳粉及其制备方法。 其碳粉是指激光打印机用单组份非磁性可褪色碳粉及复印机用单组份非磁性可褪色碳粉， 适用于临时文件的打印及复印。本发明-打印纸可重复使用的碳粉是指激光打印机使用的单组份非磁性可褪色 碳粉，该碳粉包括微球反应体系和基体聚合物，所述的微球反应体系的组成及含量为碳酸 氢纳0. 4-0. 6份，碱性化合物0. 1-0. 2份，负电荷调节剂0. 05-0. 3份，可变色染料0. 1-1 份，载体10-25份，干燥剂0. 03-0. 5份；所述的基体聚合物的组成及含量为聚苯乙烯树脂 50-70份，改性剂1-10份，负电荷调节剂0. 5-5份；上述组分是以任一原料重量份数为基 准；所述的碱性化合物是指氢氧化钠、氢氧化钾、碱石灰；载体是指多孔氧化铝、浮石、硅藻 土、沸石分子筛、铝矾土、二氧化硅微球；可变色染料包含对二甲酚酞、百里香酚酞、香芹酚 酞；改性剂是指聚乙烯蜡、聚丙烯蜡；负电荷调节剂是指羟基羧酸型金属络合物；干燥剂包 含无水硫酸镁、活性白土、碱石灰、无水硫酸钙、硅胶。
所述的微球反应体系的组成及含量优选为碳酸氢纳0. 48-0. 52份，碱性化合物 0. 14-0. 16份，负电荷调节剂0. 15-0. 2份，可变色染料0. 4-0. 7份，载体15-18份，干燥剂 0. 1-0. 2份；所述的基体聚合物的组成及含量优选为聚苯乙烯树脂57-63份，改性剂4-6 份，负电荷调节剂2-4份。上述碳粉的制备方法采用如下步骤实现a)制备微球反应体系将按配比选定的碳酸氢纳、碱性化合物、负电荷调节剂 及可变色染料组成的固态混合物溶解于由水、乙醇和二甲基亚砜按体积比1 6 3配 制的混合溶剂中，固态混合物与混合溶剂的重量比为1 18-20，再投入事先进行抽真空 (-0. 098MPa)处理过的载体，浸泡1_3小时后滤出，放入真空干燥器干燥，然后与粒度为 5-10 μ m的干燥剂混合得到粒度为5-10 μ m的微球反应体系。b)制备基体聚合物将按配比选定的聚苯乙烯树脂、改性剂和负电荷调节剂混合 均勻，经热熔后由挤塑机挤出，粗粉，细粉后得到粒度为5-10μπι的基体聚合物。C)将上述制备得到的微球反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合均 勻制得本发明的激光打印机使用的碳粉，并在室温下密封保存。本发明-打印纸可重复使用的碳粉是指复印机使用的单组份非磁性可褪色碳粉， 该碳粉包括微球反应体系和基体聚合物，所述的微球反应体系的组成及含量为碳酸氢纳 0. 4-0. 6份，碱性化合物0. 1-0. 2份，正电荷调节剂0. 05-0. 3份，可变色染料0. 1-1份，载 体10-25份，干燥剂0. 03-0. 5份；所述的基体聚合物的组成及含量为聚苯乙烯树脂50-70 份，改性剂1-10份，正电荷调节剂0. 5-5份；上述组分是以任一原料重量份数为基准；所 述的碱性化合物是指氢氧化钠、氢氧化钾、碱石灰；载体是指多孔氧化铝、浮石、硅藻土、沸 石分子筛、铝矾土、二氧化硅微球；可变色染料包含对二甲酚酞、百里香酚酞、香芹酚酞；改 性剂是指聚乙烯蜡、聚丙烯蜡；正电荷调节剂是指季铵盐；干燥剂包含无水硫酸镁、活性白 土、碱石灰、无水硫酸钙、硅胶。所述的微球反应体系的组成及含量优选为碳酸氢纳0. 48-0. 52份，碱性化合物 0. 14-0. 16份，正电荷调节剂0. 15-0. 2份，可变色染料0. 4-0. 7份，载体15-18份，干燥剂 0. 1-0. 2份；所述的基体聚合物的组成及含量优选为聚苯乙烯树脂57-63份，改性剂4-6 份，正电荷调节剂2-4份。上述碳粉的制备方法采用如下步骤实现d)制备微球反应体系将按配比选定的碳酸氢纳、碱性化合物、正电荷调节剂 及可变色染料组成的固态混合物溶解于由水、乙醇和二甲基亚砜按体积比1 6 3配 制的混合溶剂中，固态混合物与混合溶剂的重量比为1 18-20，再投入事先进行抽真空 (-0. 098MPa)处理过的载体，浸泡1_3小时后滤出，放入真空干燥器干燥，然后与粒度为 5-10 μ m的干燥剂混合得到粒度为5-10 μ m的微球反应体系。e)制备基体聚合物将按配比选定的聚苯乙烯树脂、改性剂、正电荷调节剂混合 均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉、细粉步骤后得到5-10μπι的基体聚合物。f)同步骤 C)。本发明是通过改变碳粉体系的组成成分，来实现碳粉在打印后文件纸张正常层叠 堆放情况下(即基本隔绝空气情况下)，实现字迹自动褪色的功能，弃用的临时文件打印纸 张可以重复使用，再次使用时并无原有字迹重新浮现的现象，有效避免了办公纸张的大量浪费，节约资源、操作简便且环保有效。本发明的碳粉适用于临时文件或草稿的打印及复 印，需长期保存的文件仍需使用普通碳粉。四、实施方式实施例1，制备本发明的激光打印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠4克(0. 4份)、对二甲酚酞10克(1份)和氢氧化钠2 克(0. 2份)和 羟基羧酸型金属络合物3克(0.3份)均勻混合，溶解于380ml由水、乙醇和二甲基亚砜配 制的混合溶剂(体积比为1:6:3)后，再投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉 碎到粒度在5-10 μ m的多孔氧化铝250克(25份)，浸泡1小时后滤出固体，进入真空干燥 器干燥，然后与粉碎到粒度为5-10 μ m的无水硫酸钙5克(0. 5份)混合得到所需的微球反 应体系。将聚苯乙烯树脂500克(50份)、聚丙烯蜡100克(10份)和羟基羧酸型金属络 合物50克(5份)混合均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉、细粉步骤后得到所需粒度为 5-10 μ m的基体聚合物。将得到的上述微粒反应体系和基体聚合物在混合机内充分混合，得到颜色为蓝色 的碳粉，并在室温下密封保存。激光打印机使用上述碳粉打印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，60天左右字 迹完全消失，打印纸可以重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例2，制备本发明的激光打印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠6克(0. 6份)、百里香酚酞1克(0. 1份)、氢氧化钾1克(0. 1份)和 羟基羧酸型金属络合物0. 5克(0. 05份)均勻混合，溶解于160ml水、乙醇和二甲基亚砜配 制的混合溶剂(体积比为1 6 3)后，投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉碎 到粒度在5-10 μ m的二氧化硅微球100克(10份)，浸泡3小时后滤出，进入真空干燥器干 燥，然后与粉碎到粒度在5-10 μ m的碱石灰0.3克(0.03份)混合得到所需的微球反应体 系。将聚苯乙烯树脂700克(70份)、聚乙烯蜡10克(1份)和羟基羧酸型金属络合 物5克(0.5份)混合均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需的粒度为 5-10 μ m的基体聚合物。将上述得到的微粒反应体系和基体聚合物在混合机内充分混合，得到颜色为蓝色 的碳粉，并在室温下密封保存。激光打印机使用上述碳粉打印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，25天左右字 迹完全消失，打印纸可重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例3，制备本发明的激光打印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠4. 8克(0. 48份)、香芹酚酞7克(0. 7份)、碱石灰1. 6克(0. 16份) 和羟基羧酸型金属络合物2克(0.2份)均勻混合，溶解于300ml由水、乙醇和二甲基亚砜 配制的混合溶剂(体积比为1:6:3)后，投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉 碎到粒度在5-10 μ m的浮石180克(18份)，浸泡2小时后滤出，进入真空干燥器干燥，然后 与粉碎到粒度在5-10 μ m的无水硫酸镁2克(0. 2份)混合得到所需的微球反应体系。将聚苯乙烯树脂570克(57份)、聚丙烯蜡60克(6份)和羟基羧酸型金属络合 物40克(4份)混合均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需粒度为5-10 μ m的基体聚合物。将上述得到的微粒反应体系和基体聚合物在混合机内充分混合，得到颜色为蓝色 的碳粉，并在室温下密封保存。激光打印机使用上述碳粉打印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，50天左右字 迹完全消失，可重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例4，制备本发明的激光打印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠5. 2克(0. 52份)、香芹酚酞4克(0. 4份)、碱石灰1. 4克(0. 14份) 和羟基羧酸型金属络合物1. 5克(0. 15份)均勻混合，溶解于MOml由水、乙醇和二甲基亚 砜配制的混合溶剂(体积比为1:6: 后，再投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过 的粉碎到粒度在5-10 μ m的硅藻土 150克(15份)，浸泡2小时后滤出，进入真空干燥器干 燥，然后与粉碎到粒度为5-10μπι的活性白土 1克(0. 1份)混合得到所需的微球反应体系。将聚苯乙烯树脂630克(63份)、聚丙烯蜡40克G份)和羟基羧酸型金属络合 物20克0份)混合均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需的粒度为 5-10 μ m的基体聚合物。将得到的上述微粒反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合，得到颜色 为蓝色的碳粉，并在室温下密封保存。激光打印机使用上述碳粉打印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，40天左右字 迹完全消失，打印纸可以重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例5，制备本发明的复印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠4克(0.4份)、对二甲酚酞10克(1份)、氢氧化钠2克(0.2份)和季 铵盐3克(0. 3份)均勻混合，溶解于380ml由水、乙醇和二甲基亚砜配制的混合溶剂(体 积比为1 6 3)后，投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉碎到粒度在5_10 μ m 的铝矾土 250克(25份)，浸泡2小时后滤出，进入真空干燥器干燥，然后与粉碎到粒度在 5-10 μ m的碱石灰5克(0. 5份)混合得到所需的微球反应体系。将聚苯乙烯树脂500克(50份)、聚丙烯蜡100克(10份)和季铵盐50克(5份) 混合均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需的粒度为5-10 μ m的基体 聚合物。将上述得到的微粒反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合，得到颜色 为蓝色的碳粉，并在室温下密封保存。复印机使用上述碳粉复印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，60天左右字迹完 全消失，复印纸可重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例6，制备本发明的复印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠6克(0. 6份)、香芹酚酞1克(0. 1份)、氢氧化钾1克(0. 1份)和季铵 盐0. 5克(0. 05份)均勻混合，溶解于160ml由水、乙醇和二甲基亚砜配制的混合溶剂(体 积比为1 6 3)后，投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉碎到粒度在5_10 μ m 的多孔氧化铝100克(10份)，浸泡3小时后滤出，进入真空干燥器干燥，然后与粉碎到粒度 在5-10 μ m的无水硫酸镁0. 3克(0. 03份)混合得到所需的微球反应体系。将聚苯乙烯树脂700克(70份)、聚乙烯蜡10克(1份)和季铵盐5克(0. 5份) 混合均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需的粒度为5-10 μ m的基体聚合物。将上述得到的微粒反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合，得到颜色 为蓝色的碳粉，并在室温下密封保存。复印机使用上述碳粉复印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，25天左右字迹完 全消失，复印纸可重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例7，制备本发明的复印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠4. 8克(0. 48份)、百里香酚酞7克(0. 7份)和碱石灰1. 6克(0. 16 份)和季铵盐2克(0.2份)均勻混合，溶解于300ml由水、乙醇和二甲基亚砜配制的混合 溶剂(体积比为1 6 幻后，投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉碎到粒度在 5-10 μ m的二氧化硅微球180克(18份)，浸泡1小时后滤出，入真空干燥器干燥，然后与粉 碎到粒度在5-10 μ m的无水硫酸钙2克(0. 2份)混合得到所需的微球反应体系。将苯乙烯树脂570克(57份)、聚丙烯蜡60克(6份)和季铵盐40克G份)混合 均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需的粒度为5-10 μ m的基体聚合 物。将上述得到的微粒反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合，得到颜色 为蓝色的碳粉，并在室温下密封保存。复印机使用上述碳粉复印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，50天左右字迹完 全消失，复印纸可重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。实施例8，制备本发明的复印机用单组份非磁性可褪色碳粉。将碳酸氢钠5. 2克(0. 52份)、香芹酚酞4克(0. 4份)、氢氧化钾1. 4克(0.14 份)和季铵盐1.5克(0. 15份)均勻混合，溶解于MOml由水、乙醇和二甲基亚砜配制的混 合溶剂(体积比为1 6 3)后，投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过的粉碎到粒度 在5-10 μ m的沸石分子筛150克(15份)，浸泡2. 5小时后滤出，进入真空干燥器干燥，然后 与粉碎到粒度在5-10 μ m的硅胶1克(0. 1份)混合得到所需的微球反应体系。将苯乙烯树脂630克(63份)、聚丙烯蜡40克G份)和季铵盐20克O份)混合 均勻，经热熔后由挤塑机挤出，经粗粉，细粉步骤后得到所需的粒度为5-10 μ m的基体聚合 物。将上述得到的微粒反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合，得到颜色 为蓝色的碳粉，并在室温下密封保存。复印机使用上述碳粉复印的临时文件，闲置之后字迹逐渐变淡，40天左右字迹完 全消失，复印纸可重复使用，且无原先字迹隐约浮现的现象。
权利要求
1.一种打印纸可重复使用的碳粉，指的是激光打印机使用的单组份非磁性可褪色碳 粉；该碳粉包括微球反应体系和基体聚合物，其特征是所述的微球反应体系的组成及含量 为碳酸氢纳0. 4-0. 6份，碱性化合物0. 1-0. 2份，负电荷调节剂0. 05-0. 3份，可变色染料 0. 1-1份，载体10-25份，干燥剂0. 03-0. 5份；所述的基体聚合物的组成及含量为聚苯乙 烯树脂50-70份，改性剂1-10份，负电荷调节剂0. 5-5份；上述组分是以任一原料重量份数 为基准；所述的碱性化合物是指氢氧化钠、氢氧化钾、碱石灰；载体是指多孔氧化铝、浮石、 硅藻土、沸石分子筛、铝矾土、二氧化硅微球；可变色染料包含对二甲酚酞、百里香酚酞、香 芹酚酞；改性剂是指聚乙烯蜡、聚丙烯蜡；负电荷调节剂是指羟基羧酸型金属络合物；干燥 剂包含无水硫酸镁、活性白土、碱石灰、无水硫酸钙、硅胶。
2.根据权利要求1所述的打印纸可重复使用的碳粉，其特征是所述的微球反应体系 的组成及含量优选为碳酸氢纳0. 48-0. 52份，碱性化合物0. 14-0. 16份，负电荷调节剂 0. 15-0. 2份，可变色染料0. 4-0. 7份，载体15-18份，干燥剂0. 1-0. 2份；所述的基体聚合 物的组成及含量更优选为聚苯乙烯树脂57-63份，改性剂4-6份，负电荷调节剂2-4份。
3.—种打印纸可重复使用的碳粉的制备方法，指的是激光打印机使用的碳粉的制备方 法；其特征是该制备方法采用如下步骤实现a)制备微球反应体系将选定的碳酸氢纳、碱性化合物、负电荷调节剂及可变色染料 组成的固态混合物溶解于由水、乙醇和二甲基亚砜按体积比1 6 3配制的混合溶剂中， 固态混合物与混合溶剂的重量比为1 18-20，再投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过 的载体，浸泡1-3小时后滤出，放入真空干燥器干燥，然后与粒度为5-10 μ m的干燥剂混合 得到粒度为5-10 μ m的微球反应体系；b)制备基体聚合物将选定的聚苯乙烯树脂、改性剂和负电荷调节剂混合均勻，经热 熔后由挤塑机挤出，粗粉、细粉后得到粒度为5-10μπι的基体聚合物；c)将上述制备得到的微球反应体系和基体聚合物在回转型混合机内充分混合均勻制 得本发明的激光打印机使用的碳粉，并在室温下密封保存。
4.一种打印纸可重复使用的碳粉，指的是复印机使用的碳粉；该碳粉包括微球反应体 系和基体聚合物，其特征是所述的微球反应体系的组成及含量为碳酸氢纳0. 4-0. 6份， 碱性化合物0. 1-0. 2份，正电荷调节剂0. 05-0. 3份，可变色染料0. 1-1份，载体10-25份， 干燥剂0. 03-0. 5份；所述的基体聚合物的组成及含量为聚苯乙烯树脂50-70份，改性剂 1-10份，正电荷调节剂0. 5-5份；上述组分是以任一原料重量份数为基准；所述的碱性化合 物是指氢氧化钠、氢氧化钾、碱石灰；载体是指多孔氧化铝、浮石、硅藻土、沸石分子筛、铝矾 土、二氧化硅微球；可变色染料包含对二甲酚酞、百里香酚酞、香芹酚酞；改性剂是指聚乙 烯蜡、聚丙烯蜡；正电荷调节剂是指季铵盐；干燥剂包含无水硫酸镁、活性白土、碱石灰、无 水硫酸钙、硅胶。
5.根据权利要求4所述的打印纸可重复使用的碳粉，其特征是所述的微球反应体系 的组成及含量优选为碳酸氢纳0. 48-0. 52份，碱性化合物0. 14-0. 16份，正电荷调节剂 0. 15-0. 2份，可变色染料0. 4-0. 7份，载体15-18份，干燥剂0. 1-0. 2份；所述的基体聚合 物的组成及含量优选为聚苯乙烯树脂57-63份，改性剂4-6份，正电荷调节剂2-4份。
6.一种打印纸可重复使用的碳粉的制备方法，指的是复印机使用的碳粉的制备方法； 其特征是该制备方法采用如下步骤实现d)制备微球反应体系将选定的碳酸氢纳、碱性化合物、正电荷调节剂及可变色染料 组成的固态混合物溶解于由水、乙醇和二甲基亚砜按体积比1 6 3配制的混合溶剂中， 固态混合物与混合溶剂的重量比为1 18-20，再投入事先进行抽真空(_0.098MPa)处理过 的载体，浸泡1-3小时后滤出，放入真空干燥器干燥，然后与粒度为5-10 μ m的干燥剂混合 得到粒度为5-10 μ m的微球反应体系；e)制备基体聚合物将选定的树脂、改性剂、正电荷调节剂混合均勻，经热熔后由挤塑 机挤出，粗粉、细粉后得到5-10 μ m的基体聚合物；f)同权利要求3中步骤C)。
全文摘要
本发明属于办公耗材用碳粉技术领域，具体涉及一种激光打印机和复印机使用的单组分非磁性可褪色碳粉以及该碳粉的制备方法。本发明是将由碳酸氢纳、碱性化合物、电荷调节剂、可变色染料、载体和干燥剂制备的微球反应体系和由聚苯乙烯树脂、改性剂和电荷调节剂制备的基体聚合物充分混合后制得。本发明是通过改变碳粉体系的组成成分来实现碳粉在打印后纸张正常层叠堆放情况下，实现字迹自动褪色的功能，弃用的临时文件打印纸张可重复使用，再次使用时并无原有字迹重新浮现的现象，有效避免了办公纸张的大量浪费，节约资源、操作简便且环保有效。本发明的碳粉适用于临时文件或草稿的打印及复印，需长期保存的文件仍需使用普通碳粉。
文档编号G03G9/10GK102087491SQ20091022034
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者于诗璇, 于诗璐 申请人:于诗璇, 于诗璐