噴墨打印技術(shù)是一種非接觸式的圖文印刷技術(shù)，通過控制墨滴噴射到目標(biāo)物體上來實(shí)現(xiàn)印刷。早期的墨水是把色素溶解在油墨里，制備成染料墨水，存在圖像持久性(耐光性、耐候性、耐氧化性)和防水性較差的缺點(diǎn)，因此具有更優(yōu)異持久性的顏料墨水引起了人們的關(guān)注。

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不過，與染料墨水不同，顏料墨水是借助分散劑等將高度粉碎的礦物質(zhì)顏料以很小的粒徑(50～200nm)分散于載體中，要保證其懸浮穩(wěn)定性，需要對顏料進(jìn)行改性。根據(jù)原理的不同，顏料的改性方法可分為物理法和化學(xué)法兩類，以下簡單介紹下常用的幾種改性方法。

一、物理法

物理法改性主要是改變顏料的晶粒尺寸、晶相，并通過吸附作用引入分散劑。在顏料－分散劑－分散介質(zhì)這個(gè)分散體系中，顏料與分散劑通過靜電吸附力結(jié)合，而得到較好的懸浮穩(wěn)定性。

1、表面活性劑

表面活性劑是指能使目標(biāo)溶液表面張力顯著下降的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)具有兩性，一端為親水基團(tuán)（通常為極性基團(tuán)，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團(tuán)），另一端為疏水基團(tuán)（通常為非極性烴鏈，如8個(gè)碳原子以上烴鏈）。這種特殊的性質(zhì)，使得其在體相和界面會自發(fā)形成有序的聚集體結(jié)構(gòu)，疏水基團(tuán)一端會吸附于顏料粒子表面，而親水基伸入水中，以此提高粒子表面的親水性，而后依靠表面活性劑較長的分子鏈段形成的空間位阻作用，或者依靠表面活性劑與顏料顆粒帶有相同類型的電荷而產(chǎn)生的相互排斥作用，來提高顏料墨水的穩(wěn)定性。

表面活性劑結(jié)構(gòu)

值得注意的是，在使用表面活性劑時(shí)，除了要考慮其自身的性能，還要注意樹脂與其相容性。目前，水性顏料墨水使用的表面活性劑多為乙烯類表面活性劑，硅類、氟類、多元醇類表面活性劑等非離子表面活性劑。

2、超分子分散劑

超分散劑的作用機(jī)理也是通過增大高分子吸附層厚度來增加空間位阻作用，不過與表面活性劑型的分散劑不同的是，其結(jié)構(gòu)中的錨固基團(tuán)及溶劑化鏈分別取代了表面活性劑的親水基團(tuán)與親油基團(tuán)，由于高分子分散劑中光刻包含多個(gè)錨定基團(tuán)，且錨固基團(tuán)與顏料之間的吸附作用為強(qiáng)吸附，難發(fā)生解吸，同時(shí)溶劑化的鏈長也可調(diào)，可起到有效的空間穩(wěn)定作用，因此分散效果也大幅提高，可實(shí)現(xiàn)顏料墨水的長期穩(wěn)定。

具有多個(gè)錨定基團(tuán)的高分子分散劑

3、微膠囊改性

微膠囊法改性是在微細(xì)粒子表面覆蓋一層微米級或納米級均勻膜，使粒子表面的特性發(fā)生改性。杜邦公司在微膠囊研發(fā)上投入了大量的精力，借助其自身強(qiáng)大的聚氨酯工業(yè)和白墨中的巨大成功，將微膠囊技術(shù)成功移植到彩色顏料領(lǐng)域。該技術(shù)是將顏料預(yù)分散至100nm級別，然后加入聚合物單體，在特殊的引發(fā)劑和表面活性劑的作用下，使聚氨酯聚合，在顏料表面形成10～20nm厚度的包覆層，以聚氨酯的表面特性完全取代了顏料粒子的表面特性，從而獲得了易分散、低粘度、高穩(wěn)定性的顏料墨水產(chǎn)品。

4、松香及其衍生物處理

松香及其衍生物是一種重要的顏料化劑，在顏料制備初期加入松香，它可被生成的晶核吸附，阻止晶體生長，使顏料粒子細(xì)小，著色力和透明度提高;在制備后期加入，松香吸附于發(fā)育良好的晶體表面，起到隔離顏料粒子，阻止其聚集，提高顏料潤濕性和分散性的作用。目前、高熔點(diǎn)、高抗氧化性的松香衍生物越來越受到人們的關(guān)注。

二、化學(xué)法

利用表面活性劑等物理方式改性，作用并不牢固，在吸附－解吸的過程中，粒子碰撞導(dǎo)致絮凝，從而影響體系的分散穩(wěn)定性，因此，往往還須引入化學(xué)方法進(jìn)行處理，通過鍵合、范德華力、氫鍵等更強(qiáng)的作用力，將分散劑更加牢固的固定在顏料粒子表面。

1、顏料衍生物

顏料衍生物的表面改性方法是采用結(jié)構(gòu)中含有特定取代基的顏料衍生物作為改性劑，顏料衍生物的極性取代基可通過氫鍵、離子鍵等與其他處理劑結(jié)合，使后者在粒子表面吸附牢固，從而進(jìn)一步提升顏料表面的分散性、光澤度等特性，經(jīng)過處理后的顏料在著色力、分散性、抗絮凝性等方面有較大提升。

用作顏料改性的衍生物，化學(xué)結(jié)構(gòu)和顏色應(yīng)能使被處理的顏料所接受，并能極好地吸附在顏料表面。比如，在漢莎黃類偶氮顏料中引入一個(gè)磺酸基，可以大幅度改善顏料的分散性并提高儲存穩(wěn)定性。

漢莎黃結(jié)構(gòu)修飾（來源：參考文獻(xiàn)1）

2、低溫等離子體照射

通常，無機(jī)物粒子等材料表面分子的結(jié)合鍵能大多只有幾至十幾電子伏特，低溫等離子體可在低壓或者常壓下產(chǎn)生幾十電子伏特的能力，當(dāng)利用低溫等離子體照射顏料粒子時(shí)，無機(jī)物粒子等材料表面分子鏈發(fā)生斷裂等的化學(xué)變化，并改變表面極性，從而增強(qiáng)顏料和分散劑間的親和力，不過該方法技術(shù)較復(fù)雜，成本較高，難以大規(guī)模工業(yè)化。

3、重氮化改性

重氮化是指一級胺與重氮化劑（亞硝酸）在低溫下作用生成重氮鹽的反應(yīng)。卡伯特公司在此基礎(chǔ)上，結(jié)合了分散劑作用，在重氮鹽改造顏料上做了大量的研究工作，最早該研究是針對炭黑，之后又以該技術(shù)成功進(jìn)入彩色有機(jī)顏料領(lǐng)域，取得了很好的效果。

其主要改性思路是利用對氨基苯磺酸或雜環(huán)芳香酸類衍生物的重氮鹽與顏料研磨的同時(shí)進(jìn)行重氮化反應(yīng)，改性基以自由基反應(yīng)的方式鍵合在顏料母體上，使顏料表面的電荷特性、分散性均發(fā)生很大的改變。經(jīng)重氮鹽處理的顏料，還可以進(jìn)一步反應(yīng)，將表面活性劑基團(tuán)接枝于顏料表面，形成自分散顏料，該顏料在介質(zhì)中只需少量助劑或不須助劑即可穩(wěn)定分散，其分散的粒徑可以達(dá)到100nm級別。

卡伯特重氮化改性（來源：參考文獻(xiàn)1）

小結(jié)

顏料墨水具有良好的持久性和防水性，在噴墨打印技術(shù)中應(yīng)用廣泛，不過與染料墨水相比，有必要采用改性技術(shù)提升其分散性。實(shí)現(xiàn)顏料表面改性的方式多種多樣，除了上述所舉例的常用改性方法外，還有無機(jī)物改性法、固態(tài)溶液法、酸溶與酸脹、有機(jī)溶劑處理、有機(jī)胺處理等諸多方法，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，在顏料墨水的實(shí)際加工中，可使用上述方法的延伸或是多種方法的組合，如利用顏料衍生物和表面活性劑，實(shí)現(xiàn)顏料與分散劑的接枝等。

參考文獻(xiàn)：

1、王小林,王曉英,李學(xué)敏,等.水性噴墨打印用顏料表面改性的研究進(jìn)展[J].染料與染色.

2、余志華,趙睿.水墨表面活性劑的選擇與應(yīng)用[J].廣東印刷.

3、冠一顏料，《顏料的物理性質(zhì)與改性》

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