[发明专利]一种彩色碳粉及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子照相方式的复印机以及打印机所使用的彩色碳粉及其制造方法，具体的说是涉及一种打印、复印的色泽和分辨率高、易于回收与清洁的彩色碳粉及其制备方法。

背景技术

彩色碳粉是彩色激光打印、彩色数码复印所需的关键耗材，主要由树脂、颜料、添加剂等组成。彩色碳粉的传统制备方法是“熔融法”，即树脂(主要为苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)、着色剂(颜料或染料)、添加剂(电荷调节剂、离型剂等)经过熔融混合、低温机械粉碎、气流粉碎、分级等工序，得到粒度约10μm的彩色碳粉。然而，这种制备方法存在着色剂不易在树脂中均匀分散、制备的彩色碳粉颗粒大小及形状均一性差、粒径较大等缺陷，导致打印、复印时易粘辊、分辨率低、色泽差、废粉率较高。而以Canon公司为代表提出的“悬浮聚合法”有效地控制了彩色碳粉颗粒的大小，使色粉的流动性能、荷电性能得到显著改善，提高了色粉定影的稳定性、固结性能，有效地抑制透印现象。然而“悬浮聚合法”的不足之处是碳粉粒度分布较宽使打印、复印分辨率和色泽欠佳，碳粉颗粒太圆导致残留在感光体上的碳粉的回收与清洁非常困难。以Fuji Xerox、Konica-Minolta为代表的公司开发了“乳液聚合/共絮凝法”，通过表面活性剂、剪切速率的调整可使粉体粒度小到5μm，甚至纳米尺度，其尺寸分布变窄，通过控制絮凝、热处理过程可以有效地控制粉体的形状，从而提高了彩色打印、复印的分辨率和色泽，碳粉颗粒的非球形结构有利于感光体上的碳粉回收与清洁。然而，在乳液聚合/共絮凝法”制备彩色碳粉时，聚合物乳液和着色乳液在混合、絮凝、热处理很难使树脂粒子与着色粒子彼此均匀分散和黏附；另一方面，为提高彩色碳粉的抗偏印性能需要提高蜡的用量，但同时导致蜡易于迁移到 碳粉粒子表面而污染载体和显影套筒，并且使颜料在碳粉中分布不均，导致打印、复印质量难以提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种打印、复印的色泽和分辨率高，废粉率低、碳粉回收与清洁容易的“草莓状”结构的彩色碳粉。

本发明还提供一种上述彩色碳粉的制造方法。

本发明彩色碳粉的制造方法包括由阴离子型含蜡聚合物复合乳液(A)和阳离子型含着色剂聚合物复合乳液(B)凝集而成，所述阴离子型含蜡聚合物复合乳液(A)是以蜡粒子和纳米二氧化硅为核，通过原位乳液聚合得到，所述阳离子型含着色剂聚合物复合乳液(B)是以着色剂和纳米二氧化硅为核，通过原位乳液聚合得到。

本发明采用原位乳液聚合方法，先分别制备以蜡粒子和纳米二氧化硅为核，在阴离子表面活性剂的存在下，通过原位乳液聚合得到阴离子型含蜡聚合物复合乳液(A)，以及以着色剂和表面处理的二氧化硅为核，在阳离子表面活性剂的存在下，通过原位乳液聚合得到阳离子型含着色剂聚合物复合乳液(B)。

然后将上述(A)和(B)两组分在搅拌作用下，无需絮凝剂，在非离子表面活性剂的存在下，依靠阴、阳电荷相互作用使它们凝集，再经常规热处理、过滤、干燥、外添助剂，制成本发明碳粉，该碳粉具有“草莓状”结构。

本发明采用原位乳液聚合法，将聚合性单体与聚合引发剂加入连续相的水中，并加入纳米二氧化硅形成分散相的纳米二氧化硅，由于单体在水相中是微溶的，而其聚合物在整个体系中是不可溶的，所以会发生以纳米二氧化硅和蜡(或着色剂)为核的聚合反应，反应开始，先单体预聚形成预聚体，然后预聚体聚合，预聚体聚合尺寸逐步增大达到需要的粒径时停止反应。由于原位乳液聚合法是在聚合状态下直接将填充物加到液态单体中，能使作为填充物的二氧化硅和蜡(或着色剂)分散均匀， 从而提高了彩色打印、复印的分辨率和色泽，并且不需特别提高蜡的使用量，不存在由于蜡的使用量高而使蜡易于迁移到碳粉粒子表面而污染载体和显影套筒，并且使着色剂在碳粉中分布不均，导致打印、复印质量难以提高的问题，并且本发明制得的粉体具有“草莓”形状，与常规的球形粉体相比，其特殊的形状不易残留在感光体上，回收清洁方便。

所述阴离子型含蜡聚合物复合乳液(A)和阳离子型含着色剂聚合物复合乳液(B)中均含有纳米二氧化硅，其“滚珠”作用能降低了碳粉在打印、复印过程的熔融黏度，有利于提高彩色打印、复印的色泽；同时起增强剂和触变剂的作用，有利于提高彩色打印、复印的分辨率。所述纳米二氧二硅的粒径优选为10-100nm，添加量为占阴离子型含蜡聚合物复合乳液(A)或阳离子型含着色剂聚合物复合乳液(B)总质量的0.5-5％质量。