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中国纳米水性油墨的研发与创新技术(一)

2006/9/19/16:03 来源:中国包装网

    【慧聪网丝印特印行业频道】摘要:本文介绍了纳米水性油墨特性与特点,提出了纳米粉体对油墨改进的问题,分析了中国纳米包装印刷材料现状和纳米水性油墨研发过程中的创新技术,同时对纳米水性油墨在印刷中的应用前景与市场展望作了概述。

    关键词:纳米水性油墨,纳米包印材料,研发过程,创新技术,应用,展望

    Abstract:This article briefly introduced the  performanceand character of nanowaterborne ink,and bring forward how nano-power affect the improving of ink,an alysed the current situation about the chinanano-packaging printing material market andi nnovative techniques in the development of nano-water borne ink,summarizedthe application freground and market expectation of thenano-waterborne ink in printing industry.

    引言

    纳米技术(nanotechnology)是一个含义极其丰富的术语。它的基本涵义是在纳米寸尺度空间内认识和改造自然,研究通过直接操作和安排原子、分子运动规律和特性,创造新物质。这意味着人们可以生产出极纯的材料、丰富多样的新产品,并且能大大提高机器效率。纳米技术是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究与应用的一门综合性的技术体系,其最终目的是操纵与控制原子、分子制备成人工功能材料。纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于材料生产(超微粉、镀膜等),性能检测技术(化学组成、微结构、面形态、物、化、电、磁、热、及光学等性能)。纳米加工技术包含精密加工技术(能量束加工等)及扫描探针技术[1]。

    我国一位著名的科学家指出:“在信息科学、生物工程、纳米科学这三大代表科技未来发展趋势的‘领导型’学科中,纳米科学是我国与发达国家差距最小的学科,也是我国最有可能与发达国家保持同步发展的学科”。世纪之交,新华社2000年8月29日一篇题为《决战纳米时代?记高科技术领域的一场世界性角逐》的新闻综述,使纳米迅速得到了社会的认同。

    纳米技术将成为今后二三十年科学发展的主导技术。纳米技术应用的最重要领域,是制造具有特异物理、化学性质的新型功能材料。最典型的应用是将两种不同性质的材料制成纳米复合颗粒。欧盟早在1995年就发表报告称:预测在今后20年内纳米技术的开发将仅次于芯片制造业,成为世界第二大制造业。纳米技术未来的应用远远超过计算机工业。根据历史经验和最新的科技发展,世界各国的很多科学家都认定:纳米技术正昭示着产业命的曙光,其影响将如同20世纪后叶微电子技术引发了信息革命。

    纳米科学技术的发展有十分重要的意义。首先它将改观人类传统的生产模式,空前地提高社会生产力,并有可能从根本上解决目前人类所面临的环境污染,生态平衡破坏、原材料与能源消耗等诸多严重的问题,同时,纳米科技能够开发物质潜在的信息和结构潜力,使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。

    本世纪的技术革新,很大程度上是靠弄清更加微观的现象和据此发展操作技术来支撑的。但是,这种传统的技术开发,在很多领域将遭遇极限。如果没有与传统根本不同的新发现,就无法登上新的台阶。纳米技术就是发现这种效果与人工的独特的结构技术,人们正是充分掌握和利用先进的现代科学技术使对纳米技术的预言和研究成为可能。

    众所周知,普通油墨是一种复杂的高分子组成物,它具有特定的黏度和优良的印刷适性。其中主要成分是颜料(染料)、高分子黏结剂、溶剂和少量添加剂等组合而成。成墨时,人们将上述各组分按一定比例,放入专用设备中,经充分分散,制得均匀的有一定黏度和触变性的印刷油墨。

    纳米油墨的组成和制造方法与普通油墨没有什么不同。如果有差别的话,那仅仅是这两种油墨所采用的“颜料”粒子,在粒径方面有很大差异。普通油墨的颜料粒径为微米(μm)级,而纳米油墨的“颜料”粒径是纳米级。两者大小相差约1000倍。有特异性能的纳米“颜料”的引入,会给其油墨制造工艺带来某些环节的适度改变,这一点人们也是可以理解的。

    纳米油墨和普通油墨虽然都用于产品的印刷,但是,前者主要是侧重于特种功能方面的应用,而后者往往用于单色或彩色印刷物的印刷。

    最近,纳米油墨虽然刚刚崭露头角,然而,它在电子部件的加工与安装、高档产品的装饰与装潢、医药方面的除菌与检测以及特种产品的防伪印刷等领域,已初步显现出了优异的性能和巨大的吸引力[2]。

    1.纳米水性油墨特性与纳米粉体对油墨的改进

    1959年物理学家暨诺贝尔奖得主查德?费曼(RichardFeynman)最早提出纳米技术的构想之后,纳米技术即逐渐被人所重视,并广泛的运用到各个领域当中。1994年,美国的马萨诸塞州XMX公司已成功获得一项用于制造油墨用的纳米级均匀微粒原料的专利。由于纳米金属微粒能对光波全部吸收而使自身呈现黑色,同时对光又有散射作用。因此,利用这些特性,可把纳米金属微粒添加到黑色油墨中,制造纳米油墨,以提高其纯度和密度。半导体纳米粒子由于存在显著的量子尺寸效应和表面效应,因而对光的吸收表现出一定的特性。

    随着对印刷质量要求的不断提高,顾客对印品的要求不但要质量优良,且要符合环保、防伪等多种特殊需要,因此对油墨也提出了更高的要求。油墨的细度和纯度,对印刷品质量有很大的影响。要印刷出高质量的产品,必须要有细度、纯度高的油墨作保证。油墨的细度与颜料、填充料的性质和颗粒的大小有直接的关系,而油墨的细度就是指油墨中的颜料(包括填充料)颗粒的大小与颜料、填充料分于连结料中的均匀度,它既反映到印品的质量,同时又影响到印版的耐印率。

    纳米科技为新兴之科学技术,其目前主要的研究对象又以纳米材料为主,如今纳米材料已渗透到各个领域,印刷产业亦然。当纳米技术与印刷油墨结合,即能创造出粒子小(粒子小于100nm)、细度高的油墨。而油墨的颗粒愈细,颜料颗粒与连结料接触面就愈大,印刷的性能也就愈好、愈稳定,其网点也愈显得清晰饱满,此即为“纳米油墨”。

    因纳米油墨的色彩较为饱和、艳丽,因此以纳米油墨所制成的四原色墨比传统的印刷四原色墨在印刷迭印中所得的色域要高。此外,纳米油墨尚具有耐水、耐磨、穿透性佳等优点,可谓是不仅保留了传统油墨的优点,更结合了纳米技术的优势[3、10]。

    1.1纳米水性油墨特性与特点

    1.1.1纳米水性油墨组成[4、5]

    纳米水性油墨是由有色体、连接料、体质颜料、助剂等物质组成的均匀浆状胶黏体,能进行印刷,并在被印刷物体上干燥。纳米水性油墨的主剂由作为分散相的颜料和作为连续相的连接料组成。颜料赋予水墨以颜色,连接料提供水墨必要的转移性能。纳米水性油墨的组成如图1所示。

    1.1.1.1连接料

    连接料是纳米水墨的流体部分,能使着色料即颜料在分散设备上轧细、分散均匀;在承印物上附着牢固,而且使油墨具有必要的光泽、干燥性能和印刷转移性能。纳米水墨连接料一般按溶解性能命名。

    1.1.1.2颜料

    颜料在纳米水墨中是为水墨提供颜色和各种耐(久)性,对水墨的流变性能(流动性、黏度等)也有较大的影响。

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