[发明专利]一种炭黑分散液及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及墨水领域，具体涉及炭黑分散液及其制备方法。所述炭黑分散液至少包括碳纳米线修饰的炭黑，碳纳米线与炭黑通过硅烷偶联剂连接。碳纳米线表面含有丰富的酸性含氧基团，很容易分散于水性溶剂中。而且炭黑分散液制备过程条件温和，不会对炭黑的结构造成破坏。本发明的方法制备得到的喷墨用纳米水性炭黑分散液加工成的喷墨墨水，在喷墨打印机上测试打印流畅不堵头，在普通复写纸上打印文字锐利清晰，满足热发泡式打印墨水的要求。

技术领域

本发明涉及墨水领域，具体涉及到一种炭黑分散液及其制备方法以及包含炭黑分散液的墨水。

背景技术

炭黑具有优异的着色性，耐候性和化学稳定性，且来源丰富，是很重要的黑色着色剂，但是炭黑原生粒子尺寸小（10-500nm），表面能高，极易聚集成较大的颗粒，很难稳定分散于不同体系中，这些缺陷限制了炭黑性能的充分发挥。目前，炭黑亲水性改性技术主要有分散剂分散技术和氧化改性技术。

分散剂分散技术就是通过机械外力的作用，使分散剂吸附在炭黑表面使其带电，并在炭黑周围形成双电子层，产生相互排斥力，从而达到在稳定期内稳定分散的作用。然而，由于分散剂主要靠物理作用吸附在炭黑表面，存在吸附和脱附现象，脱附行为会造成炭黑的分散性降低，重新团聚等后果。另外，分散剂分散炭黑色浆在喷墨领域通常只能适用于压电喷墨工艺类墨水中，在热泡喷墨工艺类型的墨水中通常表现出黑度不高，调制墨水难度高的缺陷，应用受到限制。

氧化改性方法主要通过加入强氧化剂对炭黑表面进行氧化处理，增加炭黑表面酸性含氧基团的含量来增强其在水性溶剂中的分散性能。但是氧化改性引入的羧基，羟基数量不够多，分子链不够长且这些电离程度低的基团在溶剂中不足以提供足够的斥力来达到稳定分散的目的。另外，通入强氧化性物质，对设备要求高，不利于工业化生产。而且氧化改性会对炭黑本身结构造成很大破坏，影响炭黑在油墨中的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种炭黑分散液，所述炭黑分散液，其原料至少包括碳纳米线改性的炭黑。

作为一种优选的技术方案，所述碳纳米线改性的炭黑中碳纳米线为炭黑的0.1-2wt%。

作为一种优选的技术方案，所述碳纳米线改性的炭黑中碳纳米线的平均直径为10-20nm，平均长度为40-120nm。

作为一种优选的技术方案，所述碳纳米线改性的炭黑中碳纳米线含有酸性含氧基团。

作为一种优选的技术方案，所述酸性含氧基团为羧基和/或羟基。

作为一种优选的技术方案，所述碳纳米线改性的炭黑中碳纳米线与炭黑通过硅烷偶联剂连接。

作为一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂和/或羟基硅烷偶联剂。

作为一种优选的技术方案，所述炭黑分散液原料还包括添加剂、溶剂。

本发明的第二个方面提供了一种上述炭黑分散液的制备方法，至少包括以下步骤：

S1：称取碳纳米线改性的炭黑、添加剂、溶剂；

S2：将碳纳米线改性的炭黑加入到溶剂中，超声；

S3：在一定的转速下，加入添加剂，待添加剂完全溶解后，即得。

本发明的第三个方面提供了一种墨水，其原料至少包括炭黑分散液。

有益效果：本发明制备的炭黑分散液25℃时粘度小于2.3cP，表面张力均大于70mN/m；60℃放置15天后，粘度和粒径变化小，稳定性高。在高温、常温条件下的性能稳定，可用于热泡式喷墨打印机的水性炭黑颜料分散液。另外，本发明方法具有生产工艺简单、易操作、对环境友好等特点。