[发明专利]一种树脂、树脂纳米乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂、树脂纳米乳液及其制备方法，具体涉及一种适用于聚集-融合法制备激光打印机/静电复印机用色粉的树脂、树脂纳米乳液及其制备方法。

背景技术

随着办公自动化的普及，静电复印机/激光打印机的使用量日益增加，相应地作为其主要耗材的墨粉需求量巨大，已成为本行业的产值和利润的一个主要增长点。

墨粉(或称为色粉，Toner)基本组成是聚合物树脂和颜料，而且树脂一般占到80-90％质量百分比。因此色粉是以树脂为主体的有机-无机复合材料，是一种可带电荷的有色树脂微粒的集合体。其它成分还包括电荷调节剂(CCA)、表面活性剂、润滑剂等。树脂的作用主要是包裹分散的颜料细粒并使色粉粒具有足够静电负荷能力以及使色料在承印介质上牢固附着(形成图文)能力。从基本热物理性质来讲，色粉粒子应具备必要的粘结特性：在自然气候条件下贮存时不结块，在受热定影时能够迅速软化流动，在脱离高温区时能快速固结，避免发生透印和粘辊现象。由于色粉的主体是树脂，其热学行为主要依赖于树脂，而树脂的热物理性质的主要决定因素是树脂的组成与结构。

目前的色粉制备主要有传统制备技术(物理法)[R.J.Gruber and P.C.Julien，Dry Toner Technology.In Handbook of Imaging Materials，A.S.Diamond，Ed.；Marcel Dekker：New York，1991；p 159]和新发展的制备技术(化学法)[USP 5648193A、4983488、6582873、65666028、6740463、6528222，EP 0162577、0225476、0302939、0631196]。物理法制备是将树脂、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，其缺点是色粉粒子的成分均匀性不非常好、形状规整性较差、粒度分布宽等。这些局限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。再就是物理法制备过程能耗高、粉尘危害性较大。近年来逐渐兴起了一类称为化学法的色粉制备技术，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)而适合于高品质色粉特别是彩色墨粉的制备，而且制备过程以水为介质不使用高温和高强力粉碎，节能环保。化学法的色粉制备技术有多种具体途径，其中之一的聚集-融合法(Aggregation/Coalescence Procedure)最为普遍采用。聚融法的基本过程是：(1)乳液聚合制备纳米树脂球(＜100nm)的水基乳浆，分别制备颜料以及其它成份的超细粒子(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)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)适度加热结合强力搅拌，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)在树脂软化点温度进行加热，促使疏松团簇细粒融合形成致密近球形团粒；(5)收集团粒、干燥、添加其它必要成份，得到色粉。

在采用聚集-融合法的色粉制备技术时，为了工艺的方便与简单，树脂的软化点(这里特指：起始软化点Tfs/2.5Kg加砣)最好在100℃以下(因为聚融法以水为介质，如果树脂的Tfs超过100℃，则需要使用高压反应器操作才能达到疏松团簇融合成近球形团粒的目的)。另一方面，实用的色粉产品要具有环境稳定性特别是热环境的稳定性，这就需要色粉树脂的玻璃化温度(Tg)要足够高(一般应不低于50℃，否则在夏季贮存或连续打印时容易产生粒子结块现象，使色粉性能恶化甚至失效)。

如上所述，最适合于聚集-融合法的树脂应当具有相对较高玻璃化温度(Tg＞50℃)和相对较低软化点(Tfs＜100℃)。然而，聚合物的玻璃化温度和软化点通常是正向相关且软化点随玻璃化温度增加呈指数幅度上升；再具体一点说，通常的聚合物(均聚或共聚物)如果玻璃化温度超过50℃则软化点会远大于100℃。因此，一种适合于聚融法制粉的具有特定热物理参数要求的树脂的取得有赖于仔细选择单体类型、精心设计成份配比以及恰当采用合成方法等。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂、树脂纳米乳液及其制备方法，可适用于聚集-融合法制备色粉。