[发明专利]一种化学法正电性彩色墨粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光打印用彩色墨粉的制备方法，特别涉及一种化学法制备正电性彩色墨粉的方法。

发明背景

激光打印机和静电复印机是办公自动化主要的不可或缺的设施，作为打印/复印主要耗材的墨粉具有巨大的市场并已成为行业产值和利润的主要增长点。

墨粉，也称为色粉、碳粉(Toner)，是以树脂为基体(连接料，Binder)的包含颜/染料、电荷调节剂(CCA)以及各种添加剂的微粒集合体。目前，墨粉制备方法主要分为物理法(即传统的熔融粉碎法)和化学法(悬浮聚合法、聚集–融合法等)两大类型。

传统熔融粉碎法是将树脂、色料及其它成份按一定比例置于混炼机在树脂熔融温度之上捏合混炼，所得熔融物经挤出、冷却、粉碎、分级、加入添加剂得到成品。这种技术工艺简便、生产效率高，但墨粉粒子的成分均匀性较差、形状不规整、粒度分布宽等(这些问题在黑白打印中问题不会太突出，但对于彩色打印的品质将产生极大的不利影响)，再就是生产过程的能耗高、噪声和粉尘危害性大。

化学法是“生长”粉粒而不是“研磨”得到粉粒，化学法产品的优势是：粉粒形状规整呈球形或椭球形、粒度分布窄、组成均匀，适合于制备高品质特别是彩色墨粉；制备过程中以水为介质、不使用高温和高强力粉碎，因而生产过程更具绿色环保性。

实用的化学法主要是悬浮聚合法和聚集–融合法。悬浮聚合法(USP5648193A、4983488、6582873、65666028、6740463、6528222，EP0162577、0225476、0302939、0631196)是将包含有单体、引发剂、颜料和添加剂的油相与水相混合，加入分散剂并经乳化机处理，得到微油滴的水基悬浮液，加热引发单体聚合，油滴固化成粒子，收集干燥得到墨粉；聚集–融合法(USP5290654、5308734、5403693、6582873、7560505B2)是一种更为先进的技术，它结合了传统物理法和悬浮聚合法的优点，其基本过程是：首先通过乳液聚合反应制备纳米树脂球乳液、通过球磨方式制备颜料、蜡、电荷调节剂等材料的亚微米级水基分散液，然后按一定比例将各种分散液混合均匀，调节体系的环境条件(如加入盐或酸/碱等)控制性地形成微米级疏松团簇，再通过加热方式促使疏松团簇熔合并球形化，粒子经收集、洗涤和干燥得到产品。

在打印过程中，墨粉粒子经摩擦而带上电荷，而后与带有静电图文潜像的光导鼓表面接触，通过电荷力相互作用，形成可视化墨粉图文，此即墨粉显影的基本原理。因此，墨粉粒子必须具备快速摩擦起电能力和电荷保持能力；另外，激光打印机的光导鼓有负充电型和正充电型两类，相应地将分别使用负电性和正电性墨粉作为显影剂。

墨粉品质主要从电学性能、热学性能和力学性能等方面衡量。电学性能包括摩擦起电的速率、电荷极性和电荷保持能力，而起电速率和电荷极性主要由电荷调节剂(CCA)成份决定(USP4957840)。常用的CCA主要有负电性的如偶氮类染料络合物、水杨酸系盐类或络合物等，正电性的如苯胺黑类、季胺/膦盐类等。制备正电性墨粉需要使用具有正极性起电能力的CCA。

彩色墨粉的色彩来源于颜/染料，为保证色彩的纯正，其它组份必须为无色或浅色。由于苯胺黑系列均为黑色或深色材料，因此就目前而言，利用季胺/膦盐类作为CCA是制备正电性彩色墨粉的必然选择。

在传统物理法中广泛使用的无色或浅色正电性电荷调节剂有小分子季胺盐类(USP4079014、4298672、4338390、4460672、4560635)和季膦盐类(USP4537848)；鉴于小分子季胺盐类的高度吸湿性对墨粉制备和性能会产生一些不利的影响，也有将季胺盐片段接枝于聚合物链的专利报道(USP4299898、4397935)，高分子化的季胺盐有降低亲水性和改善与主体树脂相容性的作用。

采用化学法的聚集–融合法需要具备两个基本条件：一是要制备出树脂、颜料、蜡、电荷调节剂等原料的纳米级水基分散体系，二是按配方将各种分散液混合均匀后能够通过条件变化引起胶体体系絮凝，从而达到使纳米级微粒聚集成微米级粒子的目的。

显然地，有机小分子的季胺/膦盐类不适用于聚集–融合法，因为它们具有良好的水溶性，不能产生絮凝；已有高分子季胺盐类CCA也因其不是树脂乳液体系，无法在化学法的墨粉制备中得到应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种化学法正电性彩色墨粉的制备方法。它通过化学法能够制备出合格的激光打印正电性彩色墨粉。