表面活性剂的应用

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五、墨水制造中表面活性剂的开发方向
表面活性剂是墨水的一个重要组成部分, 它在墨 水中有着丰富的功能, 其使用有着严格的规则。表面 活性剂在墨水制造中的使用前景非常广阔。如果在复 杂的墨水制造过程中, 能够从分子水平设计一个新的 表面活性剂, 将会解决许多长期困扰墨水制造者的问 题。
表面活性剂在墨水中的使用可以简单概括为以下几个方

有机溶剂型墨水具有打印质量精细、印面平滑、打印强 度适中和颜色整体感强等优点, 水溶剂型墨水则不具有这些 特性。对于低表面能的基质, 水溶剂型墨水会产生湿化问题。 主要原因是水作为墨水的主要成分, 产生了较高的表面张力, 数值接近于水的表面张力72 mN/m , 而书写基质的表面张力 值一般在35 mN/m～40 mN/m。只有墨水的表面张力小于书写 基质的表面张力, 才能形成无斑点的有效覆盖。 两性表面活性剂分子结构具有疏水基和亲水基。通过改 变表面活性剂分子的亲水部分的结构, 可以调节与表面张力 有关的性质。
四、表面活性剂在墨水制造中的作用及应用 A、分散作用: 制造色料分散相是墨水的主题, 色料保持精细均匀的分 散状态而不发生絮凝是一个非常重要的课题。分散色料可以 通过添加分散剂来实现, 表面活性剂是通常使用的分散剂。
B、降低溶剂的表面张力 表面活性剂进行分子取向时极性基团直接朝向溶剂表面, 碳氢链伸向空中, 这种分布使得表面的力量平衡, 随之表面 张力降低。表面张力持续降低到临界胶束浓度后保持恒定, 表面活性剂分子分布于溶剂表面, 直到单层结构形成。表面 张力现象有助于设计有效的墨水。因为色料涂布过程和这些 参数有很大关系。着色层的许多缺陷都可被归结为表面张力 问题。
三、表面活性剂的结构与基本性质 表面活性剂的分子含有两种极性相反或溶解性相反的基 团。常分为非离子、阴离子、阳离子与两性离子等类型。 (1)阴离子型: 在水溶液中离子化产生具有表面活性的有 机阴离子。 (2)阳离子型: 在水溶液中离子化产生具有表面活性的有 机阳离子。 (3) 非离子型: 在水中不产生离子。此类表面活性剂由于 含有亲水性极强的功能基团, 所以能溶解于水。 (4) 两性离子型: 根据介质的不同, 两性型表面活性剂可 在水溶液中离子化并生成具有阳离子或阴离子表面活性剂 特征的化合物。
二、墨水的性能 墨水在性能上的要求主要有: 色彩逼真、具有良好的耐 水和耐光牢度、不易沾污、长期存放稳定性好和不应有沉淀 生成等。因此, 通常选择性地加入一些表面活性剂作为添加 剂。这里常用的表面活性剂有: 阴离子表面活性剂, 如脂肪 酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐等; 非离子表面活性剂, 如聚氧乙烯基烷基醚、山梨糖醇脂肪酸酯ห้องสมุดไป่ตู้。
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在墨水制造中发泡的直接后果就是在墨水干后的字迹上 出现严重的表面缺陷。如果气泡一直存在到字迹干燥时才迸 裂, 就会在墨水着色层上形成所谓“鱼眼”的小圆形斑点, 或者是由几个多面体气泡共同形成的大的不规则缺陷, 称之 为“弹坑”。如果气泡一直存在于表面不破裂, 着色层干了 以后就会影响墨水有关反射的参数, 如光泽度。发泡是墨水 成分本身不可避免的, 但是可以通过控制引起发泡的因素来 解决这一问题, 办法是在墨水制造的不同阶段加入不同的表 面活性剂作为抗发泡剂或消泡剂。
表面活性剂的应用
李保健
组员
郑正刚
周云
何见明
蓝琳
周福山
许实全
表面活性剂在墨水中的应用
一、墨水的分类 按照溶剂类型可分为水性和有机溶剂型; 按照色料类型可分为颜料(不溶性颜料和分散染料) 型 和染料(水溶性染料) 型; 按照用途可分为书写墨水, 打印墨水等。 墨水的品种随着时代的发展越来越丰富, 其基本成分为 着色剂、溶剂以及为调节墨水性质加入的各种助剂。表面活 性剂作为助剂的主要成分, 能起到润湿、渗透、乳化、分散、 助溶和增溶等作用, 其在墨水中使用是非常普遍的。如何在 墨水这个复杂的胶体系统中正确使用表面活性剂, 目前进行 的研究还不多。
C、消泡作用及其应用
气泡在墨水分散系中有3 个重要的来源, 分别是: 在分 散阶段由颜料吸附转移来的空气; 在混合过程中引入系统的 空气; 作为发泡稳定剂的表面活性剂带来的空气。如有机颜 料带来的空气常常使试样过度延展, 难于进一步处理。 D、表面活性剂在墨水中的负面效应 某些表面活性剂具有发泡的性质, 会在墨水制造中形成 不利的后果, 例如一些离子表面活性剂常常产生稳定的气泡。 虽然磺基琥珀酸盐和磷酸酯仍在部分使用, 现在已经逐步在 墨水制造中避免使用。而含有乙氧基化物、氟化物和硅氧烷 的非离子表面活性剂尽管费用较高, 已逐步成为在墨水中使 用较多的种类。
相关文献
表面活性剂在墨水制造中的应用
张 俊, 李忠平, 董 川
(山西大学化学化工学院, 山西 太原 030006)
表面活性剂一方面有助于溶剂中色料颗粒的分散, 防止它们凝聚沉淀, 另一方面又起着使墨水笔迹容易从 书写表面剥离开来的作用; 同时还能改善墨水对笔头的 浸润性, 使出墨流畅。和溶剂相比, 它们往往有较低的 蒸气压不易挥发。不同的表面活性剂对不同结构的色料 颗粒的吸附作用是不同的, 而且不同表面活性剂的组合 往往具有增效作用。 分子中同时具有亲水基团和亲油基团的表面活性剂 能起润湿、渗透、乳化及分散等作用, 可用来调节墨水 的表面张力和出墨量, 使色料溶解度增加。值得注意的 是: 表面活性剂的用量一定要适中, 过多, 书写在纸上 的线条渗化模糊; 过少, 书写不流利。
面: (1) 根据表面活性剂结构与性能关系的规律, 筛选使 用易生物降解、对人体温和的表面活性剂。 (2) 降低现有墨水产品中表面活性剂有害物质含量, 推进 表面活性剂产品的环境友好化。 (3) 在墨水制造中筛选使用多功能的表面活性剂。 (4) 研究在墨水制造中利用复配技术使表面活性剂 产生 协同效应, 使其成为高效表面活性剂。