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墨水现状及应用前景 刘 珊 墨水是由溶剂（水性、溶剂型、油性），染料（液体、粉末）或颜料，添加剂，粘结剂，抗老化剂，分散剂等组成的液体。传统认为墨水多用于钢笔或者毛笔书写，但实际中更广泛用于印刷技术。中国市场化的不断提速与发展，未来对墨水的市场需求将大幅度提高。 一、墨水成份分析 1、墨水用溶剂 水性溶剂包括醇，多元醇，多元醇醚，糖等。这些溶剂主要作用为提高墨水的稳定性使其表面张力，黏度不随温度而发生变化；再是能够达到溶剂溶解墨水作用，喷头不至于堵塞；最后还能达到印字速干的效果。溶剂的用量大概在5-30%的范围内。溶剂的挥发性也要充分考虑。 2、墨水染料、颜料 颜料或染料的实用主要考虑其在实用过程中结晶西出的问题，容易导致喷头堵塞。因此在配方设计过程中，染料型墨水易在纸纤维中扩散、耐水、耐光牢度差等因此需要加一些耐水、耐光牢度促进剂、金属螯合剂、增溶剂等；此外还要注意其PH值、浓度等变化。对于颜料型墨水其分散度是很重要的，粒径要求达到纳米级别。 3、墨水分散剂 为了达到色剂均一持久的分散在介质里面，需要加入适量的分散剂。常用的分散剂包括：用于染料型墨水的聚丙烯酸及其酯类、聚乙烯醇、纤维素硫酸酯钠盐与醇类硫酸钠盐的混合物等、亚甲基耐磺酸盐；用于颜料型墨水的有表面活性剂包括阴离子型和阳离子型的，非离子型的。分散剂的带电性也要与介质匹配。 4、墨水的添加剂和粘结剂 墨水配方中添加剂的种类很多包括：保湿剂（包括吡咯烷酮、酰胺、甘油酯、二丙二醇等）、表面活性剂、防腐剂（苯甲酸盐、山梨酸盐等）、控制PH值的添加剂（氨水、三甲胺、三乙醇胺、吗啉、硫酸盐、磷酸盐等用量在墨水的0.001-5%）、控制黏度的添加剂等。 墨水配方中粘结剂的使用按照墨水用途可以有不同程度改变。比如染料型墨水一般不用粘结剂，而颜料型墨水中树脂起到了分散和粘结的双重效果。黏度要求为2-10mPaS。 5、墨水的抗老化剂 由于外部气候，物理条件等变化墨水容易发生失效比如：颜料颗粒发生凝集、温度过高发生变色，层析，图像失真等现象。这时候需要加入抗氧化剂264、热稳定剂、酚类醇类的金属盐、光稳定剂受阻胺类等 二、墨水产品种类 随着市场发展迅速，墨水产品的种类发展更多。比如大幅面喷绘写真墨水、影响专用墨水、桌面墨水、环保溶剂型墨水数码活性印染墨水装饰纸专用墨水等。这些品种的墨水要求有高的化学稳定性、流畅性、耐光、防水、保真等 以溶剂型墨水为例，它是以有机溶剂和溶剂型高分子成膜剂为载体，将颜料和染料分散在载体中形成的油墨体系。由于溶剂的挥发造成污染，现在发展了环保溶剂型墨水，并在中国的市场上具有强劲蓬勃的发展。避免环境污染问题一种新型的溶剂型墨水—弱溶剂墨水（ECO-solvent ink）得到了迅速发展。 三、墨水的配方设计技术 1、墨水制备步骤 原料等准备阶段—搅拌分散充分—标准筛过滤—表面张力、黏度等测定。比如通过该实验步骤，利用染料型墨水组成的正交设计实验，以极差和方差为分析标准，评价实验因素及水平最后得到墨水最优组成是染料3％，黏度调节剂0．2％，表面活性剂1．2％。黏度调节剂是墨水黏度的主要影响因素，表面活性剂是墨水表面张力的主要影响因素。 2、喷墨打印机墨水的配方优化设计 本人经过充分的阅读资料了解到：为了充分了解墨水黏度、表面张力之间的关系，使用均匀设计方法进行了喷墨墨水的配方优化，并建立起粘度与甘油、乙醇和表面活性剂与表面张力的关系模型。安排了3因素5水平均匀实验，选用均匀实验表进行实验，得到实验数据用DPS软件进行逐步回归分析，结果显示了粘度和乙醇、丙三醇的用量相关，和表面活性剂无关；表面张力主要受表面活性剂用量的影响。粘度和乙醇、丙三醇用量的关系。其复相关系数R:0.9895,方差比F:46.9； V：0．6216+0．0724 G+0．0475 E (1) V一粘度(mPa.S) G一甘油的含量(mE) E一乙醇的含量(mE) R：0.9359，F值：7.0558。 ST：0．05386—0．08502S+0．04272S (2) ST一表面张力(N·M ) S一表面活性剂用量(mE) 根据上述分析方法，现拟定墨水配方如下：染料(以直接黑色为例)3.3g，乙醇16mL，丙三醇10Ml,op-10 0.1g，防腐剂0.5g，防紫外线剂0.1g，纯水加至100mL。按这个配方制备得到的产品，测得的各指标为：粘度2．2 mPa．s，表面张力0．038 N.M-1。，电导率1．92ms．cm-I，pH值8.5。试打出墨流畅，字迹清晰，色彩鲜艳，干燥速度适中水基性染料墨水在室内使用的比例将会提升。这