zhif摘要：本文从颜料型纳米级墨水浆(以下简称为纳米浆)的原材料，工艺和性能参数着手，重点综述了纳米浆的实验工艺和相关问题的研究情况。纳米浆作为墨水的基材是生产优良成品墨水的基础，大力推进纳米浆技术突破研究，对于提高墨水生产和技术水平具有很大的推动作用。
关键词：浆；颜料；纳米
前言： 一般在制备颜料型纳米墨水前，需将颜料制备成均匀、稳定的纳米浆，以便节省成本和质量控制，因此纳米浆作为墨水的主要原材料，纳米浆的参数指标必须满足墨水生产需要。通常纳米浆分为水溶性和醇溶性两种，先以不同性质的颜料和原料相匹配，然后采用相适应的设备和方法进行生产。优质纳米浆对制成的墨水后续性能具有十分重要的意义。
本文将对纳米浆的制备进行简要阐述与工艺探讨。
一、浆的定义与制备组成
一般而言，浆是由颜料、分散剂、润湿剂、及分散介质一溶剂组成。水性浆有时需加入些许消泡剂。根据使用和储存的需要有时会添加一些提高性能的助剂，如防腐剂等。
以水为分散介质，把颜料粒子分散在水中制成的颜料型浆是水性浆；同样，以醇类等为分散介质，把颜料粒子分散在溶剂中的浆是醇溶性浆；纳米浆为体系中颗粒平均粒径在30Onto以下，粒径分布峰值在lOOnm左右的浆。我们研制的水性纳米浆(以黑为例)和醇溶性纳米浆(以红为例)其的配方为表1未成熟儿
表1 水性纳米浆(以黑为例)和醇溶性纳米浆(以红为例)配方
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浆的制备流程为：水性纳米浆的制备：按配比及加料顺序准确称取水、分散剂、分散树脂液、消泡剂、颜料等，在高速分散机上分散均匀，然后使用德国原装进口特种实验设备进行研磨，过滤，经检测研磨细度达标后，即为水性纳米浆。醇溶性纳米浆的制备：按一定比例加入溶剂、分散剂、助剂和颜料等，后续过程与水性浆的制备流程相似。
二、原材料的选择和工艺流程分析
2．1溶剂的选择
对于水性浆，一般水中含有Ca抖、Mg+等离子，会破环随后加人使用的分散剂的电荷极性，导致体系的稳定性，所以分散介质一溶剂应选用去离子水。
对于醇溶性浆，分散介质一溶剂的纯度一定要高，含杂质量要低于0．5，不然也易导致体系的诸多问题。
2．2分散剂的选择鼻渊散
浆是一个分散体系，一般颜料在液体中以悬浮形式保持长时间的稳定状态是很难的，这是因为在液体中颜料粒子多数络合成二次粒子聚积成块；当颜料粒子外包裹或吸附的分散剂受到其他物质的竞争或者其电荷性能受到破坏时，颜料粒子相互问受到外力的牵引时，都容易产生颜料粒子间的凝聚、沉降甚至于沉积分层等等不稳定情况的发生。因此其本身存在不稳定的倾向。分散剂是通过其润湿作用和渗透作用，渗入颜料粒子的间隙，在粒子的表面发生定向吸附，从而改变了颜料粒子的表面性能，并使粒子表面带电，形成了双电
层，阻止了粒子的聚集，而使颜料分散体系形成稳定。
分散剂的选择是很重要的，其首要条件就是要能使颜料被分散介质润湿，使分散剂吸附在粒子表面，降低表面自由能。实验证明，加入分散剂，能使颜料粒子充分润湿，进而就易分散。所以，在使用颜料作浆时，最关键的是要加入一定量的分散剂来逐步研磨，打破颜料缔合的二次结构，如果没有分散剂的作用，将不会形成相对稳定的浆体系。我们经过严密的考证，最终选择了一种精良的韩国产表面活性剂。
2．3颜料及其它助剂的选择
颜料分为无·机颜料和有机颜料，要根据特定需求筛选出颜适宜、颗粒松弛、聚合度小、易于分散的颜料作为原料。良好的分散性能要求颜料颗粒变小，且颜料粒子和粒径分布呈“正态分布”曲线。要获得良好的颜料应用特性，必须使颜料聚集体粉碎成颜料生产者所要求的晶体粒径，即力求减少过大或过小的粒子，即颜料粒径分布尽量集中在一个较窄的范围内。我们选择的颜料考虑到成本大多选用国产，个别由于性能的要求需要进口。根据墨水性能的要求，进而选择合适的助剂，比如防腐剂等。
三、浆的制备工艺与主要性能参数
香港成人台3．1粒径要求
作为墨水用浆，为了防止在书写中造成笔头堵塞，所以要求颜料粒子必须足够小(接近纳米级)。颜料由于粒径细小，比表面积大，表面自由能会促使它们以聚集状态存在，使其在浆中不易分散，不能充分发挥其着能力。把颜料制成浆就是通过加人分散剂等化学助剂，浸润到颜料粒子中去，再通过机械研磨使其在剪切力作用下，由聚集态解聚成稳定的个体粒子悬浮在分散液中。但被分散的颜料离子间还是有产生凝聚的倾向。因此，选择一种好的分散剂显得尤为重要。我们制备出的纳米浆(以黑水性浆)为例送检权威机构，经纳米激光粒度仪测试出的结果平均粒径均在250nm左右，其粒径分布峰值在100nm以下，如图1
图1 黑水性浆粒径分布图
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3．2分散设备与工艺
浆能否有很好的稳定性是制备浆最关键的技术之一。首先要保证颜料充分有效分散，
还要促进高度分散的颜料稳定而不重聚，同时还要克服浆中高聚物对颜料的裹带而使颜料的分散遭到破坏，这是体系的稳定保证。而分散研磨颜料是保证浆稳定的第一步，也是制成的重要环节。
在确定了浆的制成配方后还要正确的选择分散设备和工艺。在制备前须将浆的预混料充分地预分散，使其均匀混合，不出现大的附聚物，利于浆的研磨分散。我们目前使用德国进口的特种试验设备对浆进行研磨，经过多次试验，其效果均好。针对进口研磨机运行的速率、时间与体系颜料粒径的关系研究中，在研磨机器中研磨介质(珠子)的尺寸大小和体积不变的条件下，加上相同量的浆的基础上，经过多次的检测，我们得出：在相同的实验时间一小时的情况下，研磨机运行的速率与研磨颜料粒径的关系如图2和在相同的研磨速率下，研磨机研磨时间与体系颜料粒径的关系如图3。
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由图2能清楚地看出随着研磨速率的增加，被研磨的颜料粒径逐渐减少。分析认为，速率的增加使得研磨珠子与颜料的碰撞机会增多，那么研磨珠子对颜料粒子的剪切机率相应增大，从而使颜料粒子由大变为更小，也就是平均粒径变小。
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由图3可看出随着研磨时间的延长，颜料粒子粒径大小也有所降低。但四小时以后，随着时间的延长，粒径的变化已不再那么明显变小。说明，不能一味使用加强研磨时间而使粒径变小的目的。因为，颜料粒径的变小还受到配方、研磨介质和速率等多方面的制约。
通过以上两图，可以看出，在配方已经成熟的基础上，相同的其它条件下，单纯提高研磨速率和加大研磨时间的做法均是不可取的。另外，透过理论之外从生产成本上考虑，应选择合适的研磨速率和研磨时间。至于研磨介质珠子的大小以及用量，考虑到我们机器的良好性能和使用说明，在此不做研究与讨论。v8000hdr
3．3浆的稳定性
对于我们经过正确的配方和工艺流程制成的浆，我们会对其进行pH值、黏度、表面张力和粒径大小等多项指标的测试。但众所周知，一种好的浆除了良好的泽之外，另一个重要的性能就是达到良好的稳定性。同时，这也是目前墨水用浆的一个难点。
根据“时温等效”原理，对新制备的浆，以浆黏度为技术参数，进而对其稳定性进行测
试。在50℃-58℃的条件下，对浆的黏度测试30天。下面以黑水性浆为例，在相同的温度和湿度下，测出了浆黏度随时间的关系如图4。
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由图4可看出，制成的浆在高温放置30天，其黏度随着时间的延长有略微的增大，但没有出现突然增大的想象。由于墨水用浆对颜料粒子的粒径要求较小，而粒子越小其表面张力越大，从而彼此之间而容易团聚，所以我们制备过程中加入了一定量的表面活性剂，目的就是减缓粒子之间的团聚，达到均匀细小的分散。但在一定高温下，粒子的布朗运动加大，粒子相互接触的几率也提高了很多，从而粒子之间又重新团聚的几率也增多，进而使我们看到黏度随着时间的延长有略微增大的趋势。因此，浆的高温测试过程是对粒子能否在整个分散体系中良好地分散的重大考验。试验结果表明，我们制备的浆的稳定性较好，符合生产墨水的要求。
四、结论与展望
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