具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉及制备方法技术

具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，是将墨粉核粒子的悬浮分散液与壳单体乳液及树脂型CCA分散液混合，通过聚合反应形成在该软性墨粉核粒子外包覆有密集电荷的刚性壳层的核壳复合粒子。其制备方法为：将构成墨粉核粒子的低Tg的单体油相与水性分散液混合，悬浮造粒后经升温聚合反应使单体油滴粒子转化为聚合物颗粒，得到软性墨粉核粒子；将构成刚性壳层的高Tg壳单体加入含有表面活性剂的水中形成乳液后与CCA分散液加入至软性墨粉核粒子的悬浮分散液中混合后进行二次聚合，清洗、过滤、干燥、外添处理即可。墨粉由于树脂型CCA与墨粉壳树脂具有良好的相容性，不易从墨粉表面剥落，故带电量高及环境稳定性好，具有优异的成像特性、低温定影性和转印性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及墨粉制造领域，具体涉及通过悬浮聚合工艺制备用于静电荷图像显影的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉及制备该墨粉的方法。
技术介绍
墨粉是一种用于激光打印机或复印件中的显影剂材料。打印机运行过程大致如下均匀充电的感光鼓表面经曝光后形成一个静电潜像；受显影辊和刮刀充电的墨粉对感光鼓表面静电潜像显影形成影像；受到纸表面相反电荷的吸引，感光鼓表面的影像转印到纸上，然后受到加热辊和压力辊的定影，就得到我们所需的打印图像。从上述打印过程可以看到，显影辊和刮刀对墨粉充电，墨粉表面获得了电荷。带电的墨粉能在感光鼓表面显影成要打印的图案，为了使墨粉具有较好的带电性，要求电荷控制剂(CCA)在墨粉颗粒表面尽可能的均匀分散。从感光鼓上转印到纸上前，要求墨粉持续的保持带电状态。如果墨粉的充电特性和电荷保持能力不好，就难以容易的进行显影或转印，从而难以得到打印效果理想的图像。同样的，墨粉还需具有其他一些性能，例如优良的转印性、低温定影性和储存稳定性。球形度好的墨粉具有很高的转印效率，能够很容易的从感光鼓转印到纸上，减少或避免墨粉在感光鼓上的残留。为了减轻环境负荷，要求墨粉以尽可能低的温度向纸上定影，于此同时墨粉还需具有即使在使 用或者搬运时暴露于高温条件下不会熔融粘连的良好保存性。核壳结构墨粉是通过低玻璃化(低Tg)转变温度的核来改善定影性，高玻璃化(高Tg)转变温度的壳来提高抗粘连性，通过采用这种层结构，能够满足兼顾低温定影和储存稳定性的要求。传统机械碎墨粉是通过将树脂、CCA、颜料和蜡等通过熔融共混、粉碎并分级得到的。由于机械粉碎墨粉具有不规则的形状，刮板对各个墨粉粒子施加的压力各异，同时CCA倾向与形成与粘合剂树脂分离的相，且外露在墨粉表面的CCA颗粒很容易剥落，所以机械粉碎墨粉带电不均匀，电荷分布很宽。专利CN101427186提供了一种基于苯乙烯/丙烯酸酯和聚酯粘合剂树脂的机械粉碎墨粉，使用与之相容性好的苯乙烯/丙烯酸酯的电荷控制齐U，墨粉电荷分布均匀性和保持能力有了很大提高，但是很难满足低温定影的需求。而且制备过程中通过75至100m/S的线速度使墨粉颗粒相互碰撞5-20分钟进行球形化的工艺，能耗较大，设备要求高，很难得到正球形的墨粉。与传统机械粉碎墨粉相比，常规的悬浮聚合墨粉是将CCA和蜡、颜料等组份一起均匀的分散在单体中，通过高速剪切造粒后进行聚合得到的。墨粉粒子中的CCA分散更均匀，粒子的球形度更好，从而具有更好的电荷分布均匀性和转印效率。但是该方法仍然会有相当大量的电荷控制分布在墨粉粒子的中心区域内。由于墨粉的的带电是通过刮刀和位于墨粉表面的CCA之间的摩擦产生的，然而分布在墨粉粒子中心区的CCA没有参与墨粉的摩擦带电，导致CCA的使用效率低下。因而需要开发有效的方法提高墨粉表面的电荷密度。中国专利局公开的专利文献CN101473274提供了一种通过壳单体组份聚合反应形成的聚合物将电荷控制剂包覆在悬浮聚合法制备的墨粉核粒子表面，形成一个电荷控剂密集分布的刚性薄壳层的核壳墨粉。该方法需要对所使用的CCA粒径分布进行严格控制，并且可能会存在CCA与壳树脂的相容性不好而产生大量CCA游离的问题。另一份中国专利局公开的专利文献CN1707366提供了一种在墨粉核粒子表面聚合含有胺或铵盐的单体、或者被含有胺或铵盐的聚合物微粒盐析、熔融粘结，得到约20-200nm的厚度电荷密集表层的带正电的核壳结构墨粉。不过该方法不容易得到正球形的墨粉粒子。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术缺陷，提供一种充电特性良好和电荷稳定性高且墨粉粒子形状规整、均匀一致的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉。本专利技术提供的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，是将软性墨粉核粒子的悬浮分散液与壳单体乳液及CCA分散液按一定比例混合，然后通过聚合反应形成在该软性墨粉核粒子外包覆有密集电荷的刚性壳层的核壳复合粒子。上述核壳复合粒子中的刚性壳层与所述软性核粒子的重量比为20:80-1:99，所述刚性壳层的平均厚度为0. 05-0. 2iim，其在软性核粒子表面的覆盖率大于50%，由此制备的核壳复合粒子平均粒径为5-10iim，粒子平均球形度为0. 950-0. 995。本专利技术还提供了一种制备上述具有密集电荷的刚性壳层的核壳结构悬浮聚合墨粉方法，包括下述步骤 ( I)分别制备构成墨粉核粒子的低Tg的单体油相和用于分散该低Tg单体油相的水性分散液；(2)将上述单体油相与水性分散液以一定的油水比共混，通过高速剪切悬浮造粒后，转移至反应器中，再通过第一次聚合反应使单体油滴粒子完全转化为聚合物颗粒，得到软性墨粉核粒子；(3)将构成刚性壳层的高Tg壳单体加至含有一定量的表面活性剂的水中，通过高速剪切或超声形成平均粒径为50-200nm的细乳液后，加至具有上述软性墨粉核粒子的悬浮分散体系中，然后加入树脂型CCA分散液和水溶性引发剂进行第二次聚合反应，从而得到具有密集电荷的刚性壳层；(4)将第二次聚合反应形成的产物清洗至滤液电导率< IOii S/cm后，进一步过滤、干燥后外添加二氧化硅处理，即得到具有密集电荷的刚性壳层的悬浮聚合墨粉。本专利技术具有密集电荷的刚性壳层的核壳结构悬浮聚合墨粉，由于树脂型CCA与墨粉壳树脂具有良好的相容性，可在软性墨粉核粒子外表面包覆形成高电荷密度树脂层，不容易从墨粉表面剥落，因而其最终形成的墨粉粒子带电量高及环境稳定性好，且墨粉粒子形状规整、均匀一致，在满足定温定影要求的同时不存在储存性问题。通过上述加工方法制备的悬浮聚合墨粉，在激光成像设备中使用时转印效率高，感光鼓表面无污染，图像浓度高，具有优异的成像特性、低温定影性和转印性，应用前景广泛。附图说明图1为本专利技术工艺流程图；图2为制备的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉粒子结构示意图。具体实施方式为实现本专利技术目的，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 参见图2，本专利技术提供了一种具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，其是将软性墨粉核粒子的悬浮分散液与壳单体乳液及树脂型CCA分散液按一定比例混合，然后通过第二次聚合反应，使之形成软性墨粉核粒子外包覆有密集电荷的刚性壳层的核壳复合粒子。由于树脂型CCA与墨粉树脂相容性很好，故可在墨粉外表面均匀形成高电荷密度树脂层，且不容易脱落，这样可提闻墨粉表面的电荷密度，从而获得具有良好充电特性和电荷稳定性的悬浮聚合墨粉，同时由于树脂型CCA与墨粉树脂之间的相容性可使得刚性壳层对墨粉核粒子包覆紧密，故可形成形状规范、均匀一致的正球形墨粉粒子。具体地，本专利技术悬浮聚合墨粉中，所述核壳复合粒子的刚性壳层与所述软性核粒子的重量比为20:80-1:99，优选15:80-2:99，所述的刚性壳层的平均厚度为0. 05-0. 2 u m,刚性壳层在软性核粒子表面的覆盖率大于50%，优选大于80%。当核壳复合粒子的刚性壳层与所述软性核粒子的重量比小于1:99时，刚性壳层不能在软性核粒子表面充分包覆，温度较高时墨粉粒子间容易出现粘连，导致墨粉的存储稳定性降低；而其重量比大于20:80时，墨粉的刚性壳层过厚，墨粉的软化温度过高，导致墨粉的定影牢度降低，无法满足低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，其特征在于，是将软性墨粉核粒子的悬浮分散液与壳单体乳液及树脂型CCA分散液按一定比例混合，然后通过聚合反应形成在该软性墨粉核粒子外包覆有密集电荷的刚性壳层的核壳复合粒子。

【技术特征摘要】
1.一种具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，其特征在于，是将软性墨粉核粒子的悬浮分散液与壳单体乳液及树脂型CCA分散液按一定比例混合，然后通过聚合反应形成在该软性墨粉核粒子外包覆有密集电荷的刚性壳层的核壳复合粒子。2.根据权利要求1所述的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，其特征在于，所述核壳复合粒子的刚性壳层与所述软性核粒子的重量比为20:80-1:99 ;所述刚性壳层的平均厚度为O. 05-0. 2 Mm ;所述刚性壳层在软性核粒子表面的覆盖率大于50%。3.根据权利要求1或2所述的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉，其特征在于，所述核壳复合粒子平均粒径为5-10 Mm ;粒子平均球形度为O. 950-0. 995。4.一种如权利要求1-3任一项所述的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)分别制备构成墨粉核粒子的低Tg的单体油相和用于分散该低Tg单体油相的水性分散液；(2)将上述单体油相与水性分散液以一定的油水比共混，通过高速剪切悬浮造粒后，转移至反应器中，再通过第一次聚合反应使单体油滴粒子完全转化为聚合物颗粒，得到软性墨粉核粒子；(3)将构成刚性壳层的高Tg壳单体加至含有一定量的表面活性剂的水中，通过高速剪切或超声形成平均粒径为50-200 nm的细乳液后，加至具有上述软性墨粉核粒子的悬浮分散体系中，然后加入树脂型CCA分散液和水溶性引发剂进行第二次聚合反应，从而得到具有密集电荷的刚性壳层；(4)将第二次聚合反应形成的产物清洗至滤液电导率<10 PS/cm后，进一步过滤、干燥后外添加二氧化硅处理，即得到具有密集电荷的刚性壳层的悬浮聚合墨粉。5.根据权利要求4所述的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中，制备墨粉核粒子的低Tg的单体油相是将着色剂、脱模剂加入至软性核树脂单体中，通过砂磨机均匀研磨分散后，进一步加入交联剂、分子量调节剂和引发剂形成。6.根据权利要求5所述的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉制备方法，其特征在于，所述软性核树脂单体主要选自单乙烯基单体，包括芳香族乙烯类单体或/和丙烯酸类单体中的一种或一种以上材料；所述着色剂选自黑色、黄色、青色、品红色颜料中的至少一种材料，所述青色颜料选自铜酞菁化合物及其衍生物，所述品红颜料选自偶氮系颜料，所述黄色颜料选自偶氮系颜料；所述脱模剂选自轻值小于5 mgKOH/g、酸值小于I mgKOH/g的腊的油脂类合成蜡及低分子量聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种或一种以上混合物。7.根据权利要求6所述的具有密集电荷核壳结构的悬浮聚合墨粉制备方法，其特征在于，所述着色剂中的颜料用量为所述软性核树脂单体重量的l_20wt%，其中黑色颜料选自粒径20-40 nm的色素炭黑；用作所述脱模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志军，张媛媛，张欢，孟鸿，羊辉，
申请(专利权)人：深圳市乐普泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：