[发明专利]具有硬核－软壳结构的聚合物乳胶粒及制法和在复印机或激光打印机墨粉中的应用

说明书

技术领域

本发明属于聚合物树脂的制备及应用技术领域，尤其涉及具有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒树脂，以及该聚合物乳胶粒树脂的制备方法和在复印机或激光打印机等墨粉方面的应用。

背景技术

墨粉又称色粉、碳粉、调色剂，是用于静电复印和激光打印等电摄影显影过程中的主要耗材，它是以树脂、颜料、荷电添加剂等成分为主要原料的高技术复合产物。随着信息技术和办公自动化的发展，静电复印机、激光打印机和传真机等设备已经成为信息传播的主要工具，因而对于墨粉的需求量越来越大。根据电摄影过程的要求，合格墨粉必须进行以下4个方面的性能测试：1)粒度特性，粒度大小，粒度分布；2)荷电特性：电性、荷电量、荷电分布和电阻等；3)热学特性：玻璃化转变温度Tg，软化温度和熔化指数等；4)色调剂的色度。由于合成聚合法工艺简单，并且可有效解决最终产品的粒度特性，组分分布均匀等特点，受到广泛关注，且在彩色墨粉生产有巨大优势，在业界引起研究者和商业人士的高度注意。其中合成树脂是影响墨粉性能的一个非常重要的组分，CN 1646995A研究了一种包含双分子量组分的黏结剂树脂用于打印墨粉，施乐公司对黏结树脂对墨粉的影响进行了大量的研究，首先研制了单阶段乳液聚合制备的胶乳粒子与蜡分散体聚集(专利US5994020，5482812)。然后研制了一种二阶段乳液聚合以制备芯壳胶乳，壳一般制成具有比芯高的分子量和/或高Tg(MS5928830)。随后，又公开了一种具有不同分子量的不同胶乳的共混物用于展宽熔结范围的应用。由于激光打印机和静电复印机的大量使用，要求显影剂具有更高的分辨率，更适宜的固结温度和节能，而传统的合成方法使用的聚合物材料难以满足这一要求。尽管通过界面/自由基聚合所得墨粉具有核-壳结构，但最终得到的树脂粒子具有软芯的核被比其硬的壳包覆。尽管这种制备方法可以满足制得一定强度和较低熔点的壳，及具有与颜料颗粒有充分相容性的核。但很显然，其不能很好解决满足低固结温度和节能的要求。

发明内容

本发明的目的之一是提供具有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒树脂，该树脂可以有效解决传统树脂的高固结温度的特点。

本发明的目的之二是提供工艺简单，容易实施的具有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒树脂的制备方法。

本发明目的之三是提供目的一的具有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒树脂在复印机或激光打印机等墨粉中的应用。

本发明的具有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒，是在聚合物乳胶粒软壳的表面分布有丙烯酸的均聚物和共聚物、丙烯酰胺的均聚物和共聚物、丙烯酸的共聚物或丙烯酰胺的共聚物，聚合物乳胶粒的粒径为50～100nm，软壳厚为5～10nm；

所述的硬核材料是苯乙烯的均聚物和共聚物、甲基苯乙烯的均聚物和共聚物、苯乙烯的共聚物或甲基苯乙烯的共聚物；

所述的软壳材料是丙烯酸酯类的均聚物和共聚物、醋酸乙烯酯的均聚物和共聚物、丙烯酸酯类的共聚物或醋酸乙烯酯的共聚物。

所述的丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸异丁酯。

本发明的具有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒的制备方法是采用批量法乳液聚合一步实现，所采用的典型的工艺过程是：将亲水性依次增加的单体1，单体2，单体3混合分散在pH缓冲剂及乳化剂的水溶液中，得到乳液聚合体系；将所得到的乳液聚合体系在搅拌转速为300～800rpm/分钟，优选搅拌转速为500rpm/分钟的转速下搅拌混合，并加热到65～85℃(优选温度为78℃)，加入引发剂总量1/2的引发剂使反应开始进行，反应2～4.5小时后再加入引发剂总量1/4的引发剂，其余的引发剂在继续反应2～4.5小时后加入，所述的引发剂总用量相当单体1、单体2和单体3总重量的0.2～1wt％，优选为0.3wt％。反应随后持续1～3小时结束，得到含有硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒的聚合物乳液，加入破乳剂破乳得到硬核-软壳结构的聚合物乳胶粒；聚合物乳胶粒的粒径为50～100nm。

其中，单体总用量为乳液聚合体系总重量的11～17wt％，单体1的用量为乳液聚合体系中单体总重量的88～94wt％，单体2为3～6wt％，单体3为3～6wt％，pH缓冲剂在乳液聚合体系中的浓度为0～0.99wt％，乳化剂在乳液聚合体系中的浓度为0.067～0.15wt％。