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油墨用碳黑的研究与应用

2020-03-01 14:51:23

油墨用碳黑的研究与应用

油墨

油墨是用于印刷的重要材料,它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上。油墨中包括主要成分和辅助成分,它们均匀地混合并经反复轧制而成一种黏性胶状流体。由连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等组成。用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大,油墨品种和产量也相应扩展和增长。

碳黑

碳黑是人类最早使用的纳米级材料,是由烃类物质不完全燃烧得到的产物。炭黑是油墨中用得最多的黑色颜料,和其它可用于油墨的黑色颜料,如骨碳、石墨、氧化铁黑、苯胺黑等对比,炭黑的光学性能、耐候性、耐化学品性均较好

油墨用碳黑

专门用于油墨生产的碳黑称之为油墨用碳黑。根据油墨的分类我们可以吧油墨用碳黑分为凸版油墨用碳黑,凹版油墨用碳黑,平板油墨用碳黑,丝网油墨用碳黑等。颜料是不溶于水、油和其它介质的,只能分散在胶粘状连结料中,是反射特定波长光线的固体粉状物质,是使油墨显示一定颜色的着色剂,它直接影响油墨的流变性、干燥性和各种耐抗性性能。因此选择用一款合适的碳黑对油墨的品质至关重要。

碳黑性质对油墨性能的影响

1、炭黑基本性质对油墨性能的影响

   当粒径较大(比表面积较小),结构较高时,油墨性能和表中的趋势相反。

油墨性能    粒径较小 结构较低 油墨性    粒径较小   结构较

黑度            较黑 流动性 较差      较好

着色            较强     较强      光泽 较好

底色            偏棕     偏蓝      润湿性       较慢 较快

吸油量          较高 较低      添加量              较多

分散性          较难     较难

2、印刷效果

印刷品的颜色取决于油墨的颜色及其光学性质,而炭黑的性质又对黑色油墨的黑度、着色力、光泽、色相有重大影响。炭黑的黑度和着色力与炭黑的粒径(比表面积)、结构密切相关.炭黑粒径小(比表面积大)、结构低时,吸收光和散射光的作用大,则黑度和着色力高.但粒径小于16~20nm时,由于炭黑难分散,炭黑被白色颜料粒子遮盖以及油墨透明度增加等原因,着色力会降低。光泽和炭黑的结构性、分散性有关,结构低、分散度高时,光泽就好。在淡色体系中,炭黑粒径小时趋于红相,炭黑粒径大时则趋于蓝相.这是因为粒子大时,波长长的光散射多,并被炭黑吸收,因此波长短的光反射较多,即趋于蓝相。为了消除红相,可用蓝色颜料作补色剂。

3、流动性

印刷油墨是固体颜料分散到连结剂中的微粒子分散体系。这种分散体在印刷到承印材料表面时所需的流动性,取决于所用印刷机械、版的类型、印刷速度等。

炭黑基本性质和油墨流动性的关系大致如下.

(1)粒径(比表面积)

炭黑粒子小(即粒径小,或比表面积大)时,单位质量的粒子数和表面积就大,流动性变差。换言之,炭黑粒径小(比表面积大),油墨的流动性差。

(2)结构

一般而言,炭黑的结构高时,容易在连结剂中形成三维网络,在网络的空隙中,吸留的(连结剂)树脂、油脂、溶剂等较多,因此油墨的粘度也较高,并显示出较大的触变性。而炭黑结构低时空隙少,粘度低,并显示良好的流动性。因此,油墨希望采用结构较低的炭黑,其DBP吸收值在45~120cm/100g为佳。

(3) 表面化学性质(挥发分)

炭黑的挥发分成分包括炭黑表面的含氧基团(羟基、醌基、内酯基)和表面吸附的含氧化合物,这些成分起着类似于表面活性剂的作用,可促进连结剂在研磨、混合时对炭黑的润滑和分散作用,从而使油墨的流动性提高,触变性和屈服值降低。当炭黑的挥发分低于4%时,油墨的流动性和分散性均较好。

4、干燥性

干燥性是指转移到印刷纸张表面的油墨墨层,在干燥过程中所显现的干燥现象。油墨的干燥性主要取决于所用连结剂的性质及其在组成中的配比。油墨在印刷纸张上的结膜过程,一般可分为固着和干燥两个阶段。若固着所需时间过长即干燥性不好,易在印刷纸张背面产生粘脏或转印现象,影响印刷品质量。在以亚麻仁油、桐油为连结剂的油墨中,炭黑会起延迟干燥的作用,其原因是炭黑会吸附催干剂。炭黑的比表面积愈大(粒径愈小),表面酸性基团愈多,

延迟干燥的作用愈大在紫外线固化油墨中,由于炭黑的紫外线吸收功能,对油墨的固化有阻碍作用。为解决这一问题,可以增加助剂用量,或采用粒径较大,紫外光吸收能力较小的炭黑品种。

2.2炭黑的分散对油墨性能的影响

炭黑在连结剂中的分散性,对油墨的光泽、着色力、流动性等有重要影响。一般来说,炭黑的分散性好,油墨的黑度高,流动性好,着色力强,光泽好,底色偏蓝.