不同粒径SiO2的制备及其对喷墨打印涂层吸收性的影响

摘要

随着微型计算机和喷墨打印机的普及，其打印耗材的研究及生产正在飞速发展。涂布喷墨打印纸以其表面具有的多孔性涂层，具备了优良的油墨吸收性能，印刷质量明显高于普通喷墨打印纸。因此，如何提高涂层吸收性能的问题更是受到了人们的关注和研究。故本课题以自制的不同粒径二氧化硅颗粒作为颜料，制备喷墨打印纸涂层，并检测油墨扩散与渗透的情况，以及涂布纸的物理及印刷性能，考察不同涂层的吸收性，以探究颜料粒径变化对喷墨打印纸涂层吸收性能的影响规律，并通过比较及分析，得出本实验中最佳的二氧化硅颜料粒径值，以对喷墨打印纸的生产提供指导。
　　本课题选用溶胶-凝胶法制备二氧化硅颗粒。在实验过程中，通过改变催化剂用量、温度、搅拌速度、硅源滴加速度等条件进行反应，制备出D90为5.9μm、13.6μm、21.1μm、25.6μm、35.4μm的5种不同粒径二氧化硅颗粒，并通过测量颗粒比表面积和对亚甲基蓝溶液的吸附脱色率，考察粒径尺寸对颗粒吸附性的影响。分别以这5种单一尺寸颗粒以及5.9μm和13.6μm复配、5.9μm和21.1μm复配、13.6μm和21.1μm复配的不同尺寸颗粒作为颜料，以定量为70g/m2的打印纸为原纸，制备涂布量为6g/m2的不同涂层结构的喷墨打印纸，通过动态渗透分析、测量接触角等方法，对不同涂层的结构、润湿和渗透等性能进行表征，并比较其粗糙度、透气度、匀度等物理性能，及相对反差、实地密度、印刷阶调范围等印刷性能。
　　实验结果表明，二氧化硅产物粒径随反应温度上升、搅拌速度加快而减小，随正硅酸乙酯(TEOS)和氨水用量的增加而增大。提高TEOS滴加的速度，也会使粒径增大。加入曲拉通X-100能够减小产物粒径，且用量越多，产物粒径越小。二氧化硅粒径越小，颗粒自身吸附能力越强，但颗粒间空隙越少，涂层表面被润湿性越好，吸附固色能力越强，但渗透能力越差。故涂布纸粗糙度、透气度随粒径增加而增大，匀度、相对反差、实地密度、印刷阶调范围随粒径增加而减小。综合考虑，实验制备的不同涂布纸中，以5.9μm二氧化硅颗粒为颜料的涂布纸吸收性最适宜。另外，在大粒径颜料中混合小尺寸颗粒能够改善原涂层吸收及印刷等性能，且混入的颗粒越小，改善越明显。在实际生产中可以使用这种方法在保证喷墨打印纸质量合格的同时，降低制造成本。实验选用的3组混合粒径颜料中，5.9μm和13.6μm的颗粒按照1∶1的比例复配效果最好。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 喷墨打印纸概述

1．1．1 喷墨打印及喷墨打印纸的发展

1．1．2 喷墨打印纸的一般性能要求

1．1．3 喷墨打印纸对油墨的吸收

1．1．4 涂布喷墨打印纸涂层的组成

1．2 二氧化硅颗粒概述

1．2．2 二氧化硅的制备

1．3 课题研究意义及内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

2 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 仪器和设备

2．2 实验方法

2．2．1 不同粒径二氧化硅制备

2．2．2 二氧化硅颗粒性能表征

2．2．3 涂料配制及纸张涂布加工

2．2．4 纸张吸收性表征

2．2．5 纸张物理性能测定

2．2．6 纸张印刷性能测定

3 结果与讨论

3．1 不同实验条件对二氧化硅粒径的影响

3．1．1 不同反应温度对二氧化硅粒径的影响

3．1．2 不同TEOS滴加速度对二氧化硅粒径的影响

3．1．3 不同添加剂及用量对二氧化硅粒径的影响

3．1．4 不同搅拌速度对二氧化硅粒径的影响

3．1．5 不同原料配比对二氧化硅粒径的影响

3．1．6 不同干燥方式对二氧化硅粒径的影响

3．2 不同粒径二氧化硅颗粒性能的比较

3．2．1 不同粒径二氧化硅颗粒形貌的比较

3．2．2 不同粒径二氧化硅颗粒吸附性的比较

3．3 二氧化硅粒径对涂布喷墨打印纸吸收性的影响

3．3．1 SEM分析

3．3．2 接触角分析

3．3．3 二甲苯吸收法分析

3．3．4 动态渗透分析

3．3．5 白度法分析

3．4．1 涂布纸匀度

3．4．2 涂布纸粗糙度

3．4．3 涂布纸透气度

3．5 二氧化硅粒径对涂布喷墨打印纸印刷性能的影响

3．5．1 实地密度

3．5．2 相对反差

3．5．3 阶调范围

4 结论

4．1 结论

4．2 创新点

5 展望

参考文献

致谢