[发明专利]正电荷彩色碳粉及其制备方法

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中使用的静电荷显影用彩色碳粉及其制备方法。

背景技术

彩色碳粉是静电荷显影彩色激光打印机、彩色数码复印机所需的重要耗材，主要由树脂（包括苯丙树脂以及聚酯树脂等）、着色剂（颜料和染料）、添加剂（电荷调节剂、离型剂等）组成。根据碳粉所用着色剂的色彩的不同，碳粉分为彩色碳粉和黑色碳粉。碳粉传统的制备方法为“粉碎法”（物理法），即把所需的树脂、着色剂、添加剂经过熔融混合、低温机械粉碎、气流粉碎、分级等工序，得到粒度约为10μm的碳粉。然而，这种制备方法存在能耗高以及着色剂不易在树脂中均匀分散、制备的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、废粉率较高等缺点。以Fuji Xerox、Konica-Minolta为代表的公司开发了“乳液聚合/共絮凝法”（化学法），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，从而提高了打印、复印的分辨率和色泽。然而，包括“粉碎法”碳粉和以Fuji Xerox、Konica-Minolta为代表的 “乳液聚合/共絮凝法”碳粉在内的目前市场上的大部分碳粉为负电荷碳粉。为了满足对碳粉带电性的多样化需求，正电荷碳粉也引起了广泛关注。目前正电荷碳粉的制备主要通过两种方法来实现，第一种方法是在“熔融法”制备碳粉的过程中添加摩擦可以带正电荷的电荷调节剂来制备正电荷碳粉，所制备的正电荷碳粉具有“熔融法”碳粉的缺陷（如打印复印时易粘辊、分辨率低、色泽差、废粉率较高等问题）；再一种就是通过“化学法”（包括悬浮聚合、乳液聚合/共絮凝法、溶解悬浊法）先制备碳粉母体，再在碳粉母体中添加电荷调节树脂或带正电荷的电荷调节剂来制备正电荷碳粉，由于通过电荷调节剂达到对碳粉带电性质调节的局限性，此类碳粉的带电量较低且带电量分布较宽，造成了碳粉的显影密度低下且具有较高的底灰和废粉率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、可靠性高的正电荷彩色碳粉的制备方法，

本发明还提供一种由上述方法制备的正电荷彩色碳粉，其具有高且稳定的正电荷和窄的带电量分布、粒径均匀，打印复印时显影密度高、显影均匀以及底灰和废粉率低。

技术方案包括以阳离子表面活性剂为乳化剂，使聚合单体以及带有正电性官能团的正电聚合单体通过乳液聚合法制备得到正电树脂乳液；以阳离子表面活性剂作为分散剂在水中对着色剂研磨得到阳离子着色剂分散液；以阳离子表面活性剂作为乳化剂在水中对蜡高速均质乳化得到阳离子蜡分散液；将正电树脂乳液、阳离子着色剂分散液以及阳离子蜡分散液混合，并向其中加入阴离子型的凝集剂，通过“乳液聚合/共絮凝法”制备得到正电荷彩色碳粉。

所述研磨可以通过研磨机进行，优选研磨速度为3000～8000rpm，时间为120～240分钟。所述高速均质可以采用高速均质机，优选均质压力为500～1000bar，温度为60～110度。

所述乳液聚合法为将水、阳离子表面活性剂、聚合单体以及带有正电性官能团的正电聚合单体混合进行预乳化得到单体预乳液，然后把单体预乳液以及引发剂滴入水中进行乳液聚合得到带有正电性官能团的正电树脂乳液。所述聚合单体与带有正电性官能团的正电聚合单体的质量比优选为85：15至99：1。

所述正电树脂乳液的粒径为180～260nm。

所述离子着色剂分散液的粒径为180～250nm。

所述阳离子蜡分散液的粒径为180～300nm。

控制所述凝集前混合液的pH值为4～5。

所述正电荷彩色碳粉粒径为5～8μm。

本发明碳粉由上述方法制得。

本发明通过乳液聚合法制备了带有较强正电荷的树脂乳液，用阳离子表面活性剂分别在水中对着色剂研磨，以及对蜡进行高速均质制备，得到具有正电荷性质的阳离子着色剂分散液和阳离子蜡分散液。然后把具有正电性质的正电树脂乳液、阳离子着色剂分散液和阳离子蜡分散液混合，在阴离子型凝集剂的凝集作用下通过“乳液聚合/共絮凝法”制备带正电荷且带电量较高的正电荷碳粉，由于构成碳粉的正电树脂中含有正电性官能团的原因，因而无需另外添加电荷调节剂碳粉便携带有较高的正电荷带电量，本发明正电荷碳粉的带电量分布比较窄，具有较高的显影密度以及较低的底灰和废粉率。