[发明专利]包蜡型纳米树脂球乳液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种包蜡型纳米树脂球乳液及其制备方法与应用。

背景技术

色粉（也称墨粉、碳粉，Toner）是激光打印/静电复印的主要耗材，具有巨大的市场需求。色粉的基本成份包括树脂、颜料、润滑剂（蜡）及电荷控制剂（CCA）等，是以树脂为主体（一般占70–90wt.%）的可带电荷的粉体材料。树脂的功能是将各种添加剂细粒粘接在一起形成粉粒，并对粉粒的荷电量（显影能力）以及粉粒在介质上的附着力（定影能力）产生重要影响。虽然树脂在色粉的组成和性能上起着主导作用，但其它添加剂对色粉综合性能的贡献和调节作用是必不可少的：颜料是着色剂，是色彩的来源；电荷控制剂能够控制粉粒的电荷极性、起电速率、电荷饱和值及电荷稳定性；蜡的使用能够降低定影温度、增加定影速率、增强定影牢度及避免粉粒粘着定影辊、刮刀、感光鼓等。

近年来逐渐发展了一种先进的称为化学法的色粉制备技术（Chemically Produced Toners）[USP 5648193A、4983488、6582873、65666028、6740463、6528222，EP 0162577、0225476、0302939、0631196]，化学法是“生成”色粉粒而不是“研磨”得到色粉粒。化学法由于易于控制产品质量（色粉粒子形状规整呈球形或椭球形、粒子尺寸易于控制、粒度分布窄、组成均匀），适合于高品质色粉特别是彩色粉的制备，这种以水为介质且不使用强力粉碎的过程不产生粉尘和噪音污染。化学法技术有多种具体途径，其中之一的聚集-融合法（Aggregation/Coalescence Procedure）最为先进，其基本过程是：（1）分散液制备：乳液聚合制备树脂球（100-300nm）的水基乳浆，分别制备其它各种成份的超细粒子（200-500nm）水基分散液（这些分散体系中均包含电性相反或相同的离子型表面活性剂）；（2）诱导聚集：按一定比例将几种分散体系混合均匀（有时需要调节混合液离子强度或pH值），诱导粒子相互接近形聚成胶体状混合体系；（3）形成团簇：在树脂Tg温度附近加热并强力搅拌，胶体被打散形成较小的簇团结构颗粒，达到所需要的尺寸时再加入其它表面活性剂以限制其进一步减小或增大；（4）团簇融合：在远高于树脂Tg温度下加热，促使疏松团簇细粒融合形成致密近球形团粒；（5）收集色粉。

聚集-融合法的融合步骤（球形化过程）一般在高于100℃温度实施，而彩色墨粉中通常使用较低熔点的蜡（50-100℃）。这种情况容易产生一个突出的问题，即在融合过程中高度流动性的蜡液容易从团簇结构中渗出，使最终得到的色粉粒子组成变化、性能受影响。聚集-融合法技术的这一问题亟待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种包蜡型纳米树脂球乳液及其制备方法与应用。

本发明提供的制备包蜡型纳米树脂球乳液的方法，包括如下步骤：以蜡的分散液为种子乳液，以苯乙烯和丙烯酸酯为单体，以水为介质，采用乳液种子聚合法聚合得到所述包蜡型纳米树脂球乳液。

上述方法中，所述蜡选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、天然蜡和酯蜡中的至少一种；

所述蜡的熔点为50–100℃；

所述丙烯酸酯中烷烃基的碳原子总数为1-6；所述丙烯酸酯具体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯中的至少一种；

所述蜡的分散液为蜡的水基分散液。

所述蜡的分散液按照包括如下步骤的方法制备而得：将蜡加热至高于熔点10-20°C的温度，加入表面活性剂和水乳化，冷却至室温后得到所述蜡的分散液。

所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸盐、十二烷基羧酸盐和十二烷基三烷基胺中的至少一种；

所述蜡和表面活性剂的质量比为10-25：2-8，优选20：5；

所述加入表面活性剂和水乳化步骤中，转速为10000–20000rpm；

所述蜡的水基分散液中，微球的粒径为50-100nm。

所述聚合步骤中，pH值为9-10；

所述聚合步骤包括先将反应体系乳化得到均相悬浊液后再机械搅拌。

其中，所述聚合步骤中，所述将反应体系乳化步骤中，转速为10000-20000rpm；

所述机械搅拌步骤中，转速为500-1000rpm；温度为60-90℃，时间为4-10小时。

所述蜡、苯乙烯、丙烯酸酯、引发剂和链转移剂的质量比为5-15：75-88：10-18：0.1-1：1.5-3，优选10：82：15：0.5：2.5。