[发明专利]长余辉发光油墨的研制

说明书

 

技术领域

长余辉发光油墨的研制属于化学领域。

背景技术

我国目前拥有印刷油墨综合年产能力约30万吨。油墨产量约占世界油墨总产量的6%，已成为世界第四大油墨生产国，仅次于美国、日本、德国。目前应用于数字印刷工业的油墨主要有水性油墨、溶剂型油墨和UV固化油墨三种，三种油墨各有优势。其中溶剂型油墨由于价格低廉，使用者众多而占有最大的市场份额。

在个人数字印刷市场，目前应用最多的是激光打印技术。虽然激光打印机相对于喷墨打印机要昂贵的多，但由于油墨的成本较高和不环保等因素，严重制约了喷墨打印在个人印刷市场的推广。目前喷墨打印主要应用于宽幅等商业化打印市场。在当前国家确立的科学发展观和执行可持续发展战略的条件下，开发低成本、环保型油墨是目前数字打印发展的主要方向。

发明内容

1、长余辉发光材料的制备方法

长余辉发光材料的性质不但与材料的组成、结构有关，而且材料的存在形态也对其发光性能有着很重要的影响。所以首先要获得具有优异发光性能的粉体发光材料，在油墨的制备过程中尽量不破坏发光材料的结构。高温固相法是发光材料传统的合成方法，这一方法便于规模化生产。所以本项目的合成方法主要以高温固相法为主，同时探索化学沉淀法，水热法等新的材料制备方法。

烧结过程中的关键是温度和气氛的控制，通常通过烧结气氛的控制可以控制材料缺陷的生成及分布。还原性气氛中烧结利于在材料中产生氧空位，氧空位可以捕获激发态的电子从而达到延长材料发光余辉的作用。最后阶段可以在不影响材料发光性能的前提下尝试添加各种助熔剂以改善材料的烧结性能，降低烧结温度，降低材料的生产成本。

2、基于Mn²⁺激活的长余辉发光材料的制备

Zn₂SiO₄:Mn早在1938年就被用于荧光灯，作为光色校正荧光粉，至今仍是等离子平板显示器(PDP)三基色荧光粉的主要绿色组分。目前研究的所有Mn²⁺激活的硅酸盐材料中，均是短余辉，Zn₂SiO₄:Mn也不例外，Mn²⁺的含量明显影响其余辉时间，降低Mn²⁺含量能延长余辉时间。通过改变硅铝酸盐基质的组成结构，开发基于Mn²⁺硅铝酸盐的长余辉发光材料，以降低发光油墨的制备成本。对发光粉选择硬脂酸等弱作用表面活性剂对发光粉进行表面修饰。

3、水性乳液的功能化修饰

    磷酸酯是一类重要的表面活性剂，磷酸酯在乳液聚合中是高效的阴离子型乳化剂。利用不同种类的磷酸酯（烷基磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基醇酰胺磷酸酯等）对乳液进行功能修饰，用氨水调体系的PH值。

4、水性长余辉发光油墨的制备

数字印刷水性油墨在结构上均为水包油型；将颜料、长余辉发光体利用合适的表面活性剂进行表面修饰，然后将其分散于功能修饰后的水性乳液中。水性乳液属于渗透干燥型油墨，因此在保持水性油墨乳液稳定性和流动性前提下，尽量降低水性油墨的含水量，提高油墨的固含量，以提高水性油墨在纸面上的干燥速度。水相组成有纯水、吸水剂、保水剂(防干剂、保湿剂、抗冻剂)和防腐防霉剂。

水性长余辉发光油墨与其他的水性油墨的最大区别在于，长余辉发光材料和颜料分散在水中主要依靠表面活性剂。表面活性剂与长余辉发光粉体材料表面间存在弱相互作用，粉体颗粒的大小，弱作用的类型和强弱都有可能影响粉体的余辉性质。因此在油墨制备和使用过程中尽量不破坏发光粉体原有的结构。

分别以水性聚氨酯、水性环氧树脂和丙烯酸为基础，以水为分散剂制备水性长余辉发光油墨。对所得到的油墨的使用性能，流动性、干燥性及长余辉发光性能等参数进行表征，确定最优方案。