提到既能打印文檔又能打印照片的家用打印機(jī)，相信絕大多數(shù)人都會(huì)想到彩色噴墨打印機(jī)。其主要耗材彩色噴墨打印紙可分為：普通彩噴紙和涂層彩噴紙。涂層彩噴紙?jiān)诖蛴⌒阅芊矫孢h(yuǎn)遠(yuǎn)好于普通彩噴紙，其涂層技術(shù)是核心。國(guó)外主要生產(chǎn)彩噴紙的廠(chǎng)商有愛(ài)普生、惠普、依爾福、日本三菱制紙等。

涂層彩噴紙組成

涂層彩噴紙一般由原紙，底涂層和面涂層組成。涂層可以阻止噴墨墨水滲透到原紙中，并且可以控制墨水向周?chē)鷶U(kuò)散，從而保證打印圖像的清晰度。底涂層的作用主要是覆蓋原紙表面的纖維，使紙張表面平滑；面涂層的作用主要是吸收墨水和固化墨水，防止墨水發(fā)生洇滲。

涂層彩噴紙的結(jié)構(gòu)

吸墨涂層生產(chǎn)工藝和配方種類(lèi)很多，基本上可以歸納為兩種類(lèi)型：

Tip：如今，吸墨層既含有親水性樹(shù)脂，又含有特定的顏料微粒如氧化鋁、沉淀法二氧化硅，的彩噴復(fù)合紙也被大量研究。其中，顏料在圖層中形成大量的微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)墨水起著吸附和固著作用，而親水性樹(shù)脂如聚乙烯醇等既可以形成吸墨的網(wǎng)絡(luò)，又可以作為顏料微粒的載體。優(yōu)點(diǎn)：涂層吸墨速度快，能夠快速固墨，打印墨滴發(fā)生重合時(shí)，墨水也不滲流。

間隙型噴墨打印紙是通過(guò)添加無(wú)機(jī)顏料，在墨水接受層形成毛細(xì)管，畫(huà)面質(zhì)量好。而且吸墨層質(zhì)地硬，打印后表面無(wú)壓痕，打印畫(huà)面的干燥速度很快。更重要的是，這類(lèi)材料具有良好的耐光，耐水性。間隙型涂層是近年來(lái)噴墨打印介質(zhì)開(kāi)發(fā)的主要方向。其中，氧化鋁和二氧化硅顏料是間隙型噴墨打印紙中使用最廣泛的。

氧化鋁和二氧化硅顏料的差異

1.形成的聚集體結(jié)構(gòu)不同

二氧化硅可以理解為球形結(jié)構(gòu)，它的二次粒徑也是由這些球體聚集起來(lái)，由于比表面積的不同球形結(jié)構(gòu)聚集體形成的內(nèi)部空隙比較多；氧化鋁可以理解為相對(duì)偏平的片狀結(jié)構(gòu)，其片狀結(jié)構(gòu)形成層與層間的空隙相比二氧化硅的空隙較少，所以二氧化硅的吸墨能力要大于氧化鋁的吸墨能力。

因此，涂層方面用氧化鋁技術(shù)涂層的厚度要高于硅涂層，通俗的講就是氧化鋁要涂得更厚才能達(dá)到吸墨能力。但硅由于表面的陰離子特性，應(yīng)用時(shí)需要改性的難度和對(duì)后面制備涂布液及形成涂層表觀(guān)都有負(fù)面影響，所以從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用角度上來(lái)講氧化鋁實(shí)用性更強(qiáng)。

2.表面電荷不同

氣相法氧化鋁由于其天然的表面正電性，所以特別適用于生產(chǎn)具有防水性能的噴墨打印紙用涂層。在帶正電的表面進(jìn)行打印時(shí)，帶負(fù)電的打印墨水成分被牢固結(jié)合從而具備防水性。

氣相法二氧化硅天然帶負(fù)電。直接制備的分散液很難被添加到帶正電的涂料中，因?yàn)樵诤罄m(xù)的陽(yáng)離子化過(guò)程中二氧化硅傾向于發(fā)生絮凝，帶負(fù)電的二氧化硅將從分散液中沉淀出來(lái)。

這樣氧化鋁在使用過(guò)程中可以直接分散制成涂布液而二氧化硅則需要進(jìn)行表面陽(yáng)離子改性才能避免制成涂布液后發(fā)生絮凝沉淀。

氣相二氧化硅的表面改性

氧化鋁顏料制備的彩噴紙光澤度高，對(duì)墨水的適應(yīng)性強(qiáng)，是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)工藝最成熟、應(yīng)用最多的一種噴繪顏料。

但是，納米氧化鋁顏料可能存在的問(wèn)題是在涂料中的穩(wěn)定分散問(wèn)題，這是由于納米粒子比表面積和表面張力都很大，容易吸附而發(fā)生團(tuán)聚。表面改性是提高顆粒分散穩(wěn)定性的方法之一。

納米氧化鋁顏料改性目的

目前最常用的改性方法

1.偶聯(lián)劑法

偶聯(lián)劑是具有兩性結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)，其分子中一部分基團(tuán)可與粉體表面的各種官能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合，另一部分基團(tuán)可與有機(jī)高聚物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理作用。硅烷偶聯(lián)劑是目前應(yīng)用較多的偶聯(lián)劑。

用偶聯(lián)劑對(duì)氧化鋁顏料進(jìn)行改性，偶聯(lián)劑一側(cè)的無(wú)機(jī)基團(tuán)可以與氧化鋁顆粒表面形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵而快速吸附在氧化鋁顆粒表面，而分子中另一側(cè)的有機(jī)基團(tuán)可與噴墨墨水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)色料之間產(chǎn)生具有特殊功能的“分子橋”，從而提高噴墨墨水的固著作用，減少染料分子的橫向移動(dòng)及洇滲現(xiàn)象而增加圖像的逼真性，提高彩色噴墨打印相紙的質(zhì)量和印刷適性。

偶聯(lián)劑改性前后碳化氧化鋁掃描電子顯微鏡圖

2.酯化反應(yīng)法

酯化反應(yīng)對(duì)氧化鋁表面改性最重要的是使原來(lái)親水疏油的表面變?yōu)橛H油疏水，提高了氧化鋁與有機(jī)物的相容性和分散性。

酯化反應(yīng)改性氧化鋁中采用伯醇最有效，仲醇次之，叔醇無(wú)效。氧化鋁粒子表面帶有大量的羥基，能與酸發(fā)生類(lèi)酯化反應(yīng)，使酸鍵合在粒子表面，一方面減小了粒子的表面能；另一方面避免了氧化鋁粒子因羥基存在而形成的氫鍵作用力，使其能更好地分散在有機(jī)溶劑中，通過(guò)酯化反應(yīng)改性氧化鋁顏料來(lái)提高彩噴紙的打印質(zhì)量也是一種極有效的方法。

3.表面活性劑法

表面活性劑分子由性質(zhì)截然相反的兩部分組成，一部分是與油或有機(jī)物有親和性的親油基，另一部分是與水或無(wú)機(jī)物有親和性的親水基。氧化鋁粒子經(jīng)表面活性劑處理使其表面的親水基變?yōu)橛H油基。表面活性劑在彩噴紙的涂層中，能起到穩(wěn)定、潤(rùn)濕、防靜電等作用。

表面活性劑有離子型和非離子型等種類(lèi)，由于離子型表面活性劑的吸附性比非離子的強(qiáng)，故改性效果較好。表面活性劑的反應(yīng)基團(tuán)與氧化鋁表面的基團(tuán)反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，增強(qiáng)了粒子的防水性和分散性，與其他方法結(jié)合起來(lái)改性效果更好，不僅能抑制粒子團(tuán)聚，還可以解決靜電等問(wèn)題。

4.表面接枝反應(yīng)法

表面接枝是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將高分子材料連接到無(wú)機(jī)粒子的表面，氧化鋁表面的羥基可以直接接枝聚合物或進(jìn)一步反應(yīng)引入各類(lèi)官能團(tuán)后再進(jìn)行接枝。

將高分子材料連接在氧化鋁表面對(duì)其進(jìn)行改性，比用表面活性劑和偶聯(lián)劑具有更大的優(yōu)勢(shì)，不但提高了氧化鋁粒子的分散穩(wěn)定性、疏水性，還增強(qiáng)了粒子與有機(jī)體的相容性。且通過(guò)選擇合適的接枝單體和接枝條件，聚合物接枝粒子將具有可調(diào)節(jié)的性能。

綜上，氧化鋁顏料得到的噴墨打印紙有色彩還原好、防水性好，工藝過(guò)程穩(wěn)定、生產(chǎn)技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)聞，凌瑋科技生產(chǎn)的γ相勃姆石型氧化鋁主要用于高質(zhì)量噴墨打印紙涂層，為紙張?zhí)峁└吖鉂珊妥吭降拇蛴≠|(zhì)量，去年氧化鋁的銷(xiāo)量為1000多噸。樂(lè)凱公司也是采用氧化鋁作為主要的吸墨顏料，生產(chǎn)噴墨打印紙。

參考文獻(xiàn)

1.廣州凌瑋科技股份有限公司

2.張麗惠，馮秀榮，陳思雨。DMF 在鋁系噴墨打印紙中應(yīng)用研究（信息記錄材料）

3.王偉，江琦。功能型超細(xì)氧化鋁吸墨材料表面改性研究進(jìn)展（華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院）

4.朱 倩，王志杰，郭凌華。紙張涂布顏料用納米氧化鋁的改性及其研究進(jìn)展（涂料工業(yè)）

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