[发明专利]一种磁性纳米树脂球乳液的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性纳米树脂球乳液的制备方法及应用，属于激光打印/静电复印用彩色墨粉制备领域。

背景技术

墨粉(Toner)，又称碳粉、色调剂和静电显影剂，是用于静电成像的粉状固体，它与载体组成显影剂，参与显影过程，并最终被定影在纸张上形成文字或图像。随着办公自动化的发展和普及，墨粉的需求量也出现了快速稳步的增长。彩色墨粉(“色粉”)的制备要求显影剂有更好的分辨率、更高层次的对比度及显影密度，要求墨粉具有更好的形状、更细的粒径、更高的带电量和均匀性，这些都是传统的熔融方法不能满足的。因此，彩色墨粉的制备工艺由传统的熔融方法向化学方法转变已成为未来墨粉的发展趋势。

在众多的色粉制备方法当中，聚集-融合法继承了化学聚合法品质优良的特点，也兼具传统方法工艺简单的优势，其制备方法和生产工艺受到广大科研工作者和生产者的青睐。该方法的基本过程是：乳液聚合法制备树脂球的水基乳浆，另外分别制备水介质的颜料、蜡分散液，通过调节溶液pH值或离子强度，诱导粒子相互接近，逐步汇聚成团簇；加热使团簇长大，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增长；在树脂Tg温度之上进行加热，促使疏松团簇粘合形成致密结构团粒；收集，干燥，添加其他必要成份，得到色粉。

聚集-融合法的首要条件是制备各种原料的水基分散液，磁性的四氧化三铁等无机纳米粒子具有极大的比表面积和极高的比表面能，易于团聚，容易形成大的颗粒甚至沉淀，不易进行分散。即使进行包覆，最终的色粉粒子成分不均匀，影响最终色粉的性能和打印的品质。本领域亟待对现有的聚集-融合法制备色粉的方法进行改进，以解决现有技术中存在的以上问题。

发明内容

本发明提供一种磁性纳米树脂微球，包含分别与偶联剂连接的磁性纳米粒子和聚合物基体。

根据本发明，所述偶联剂具有能够与磁性粒子发生反应形成化学键的极性基团和能够与聚合物基体发生反应或物理缠结的非极性基团。

可用于本发明的偶联剂没有特别限定，只要其能够与磁性粒子和聚合物基体发生上述作用即可。作为示例，所述偶联剂可以包括铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛偶联剂、铝偶联剂等中的一种或多种。例如，所述硅烷偶联剂的实例包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

可用于本发明的磁性纳米粒子可以选自例如Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe中的一种或多种。

可用于本发明的聚合物基体包括由选自下列的一种或多种聚合物单体聚合而得的聚合物：苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、羟乙基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、丁二烯、异戊二烯、二乙烯基苯。所述聚合物基体优选苯乙烯和丙烯酸酯的二元共聚物。

所述烷基包括C_1-12烷基，优选C_1-6烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基等。

本发明磁性纳米树脂微球的体积平均粒径优选为5～1000nm，例如5～800nm、5～600nm、150～300nm。

优选地，所述磁性纳米树脂微球具有壳核结构。所述壳核结构包括由成核树脂构成的核和由成壳树脂构成的壳。所述成核树脂和成壳树脂彼此可以相同或不同，分别独立地选自上述聚合物基体中所描述的聚合物。

根据本发明，所述核壳结构的核部分包括成核树脂、着色剂和脱模剂。

所述着色剂可以为适宜颜料中的一种或多种，其在墨粉粒子中所占比例没有特别限定，作为示例，一般为1-50wt％，优选5-15wt％。

所述脱模剂可以包括低分子量聚烯烃蜡类，如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡；植物蜡类，如巴西棕榈蜡、木蜡；矿物或石油蜡，如褐煤蜡、地蜡、石蜡和微晶蜡中的至少一种或其组合物。

脱模剂在墨粉粒子中所占比例可以为1-35wt％，优选5-25wt％。制备的脱模剂分散液的脱模剂粒子粒径优选在50nm到150nm之间。

根据本发明，所述核壳结构的壳部分可以包括成壳树脂和电荷控制剂。

本发明还提供包含所述磁性纳米树脂微球的乳液。

本发明包含所述磁性纳米树脂微球的乳液可以进一步包含其它组分，所述组分包括但不限于颜料、分散剂、电荷调节剂等中的一种或多种。