目前微胶囊技术在油墨中的应用

微胶囊技术在油墨中的应用

油墨中使用的着色剂通常都是颜料或染料，颜料大多数是坚硬而致密的晶体，丙烯酸球场不用特殊的方法很难研磨成极细的颗粒，一般不溶于水和油墨的连结料，呈悬浮状态存在；染料一般溶解于水和连结料。油墨中采用的大多是合成颜料，如有机颜料，而不用或少用含杂质较多的天然颜料。一些发达国家，印刷油墨所用的有机颜料约占颜料总产量的50%～60%，所以，印刷工业是有机颜料的主要应用领域。

颜料新剂型

为使有机颜料粒子在油性或水性油墨介质中良好地润湿、分散，必须对有机颜料粒子实施表面改性技术，以赋予颜料粒子更高的亲油或亲水性能，达到与油墨介质良好的匹配。为此，设法寻求在合成过程中对膏状或粉状颜料粒子表面的改性加工技术，对油墨生产者或使用者来说，无论在理 论上还是实践上都是有益的。

我们将使用性能符合特定要求的颜料称为特性品种，其着色力、透明度、流动性、分散性好，是对颜料次深加工的产品。在国外，油墨中有机颜料与商品剂型的用量比在1∶20以上，而国内仅为1∶1.5左右，这单由于受比例阀频繁启动、关闭说明进口油墨性能、质量、品种均优于国产油墨。除了一些技术原因外，新剂型开发太少，颜料剂型落后于国外实验机广泛的利用于冶金、建筑、航天、航空、机械、交通、国防兵工、水利、电力、石油、华工、纺织等行业、通常也是一个主要因素。

微胶囊技术

开发颜料新剂型就是对颜料颗粒表面进行改性处理，其实质是选可根据国家标准择恰当的表面处理剂，使其覆盖在颜料晶体表面，改变其极性，以适应油墨分散体系的需要，使其与油墨中连结料树脂、溶剂、助剂等良好匹配。

1.微胶囊的定义

有机颜料表面改性处理方法有5种类型：表面活性剂处理；颜料衍生物处理；研磨、酸溶、酸胀及有机溶剂处理；高分子化合物及无机化合物处理。本文仅就高分子化合物处理方法中颜料粒子微胶囊技术进行介绍。

微胶囊技术是一种利用高分子成膜材料把固体、液体或气体包覆起来，使其形成微小粒子的技术，得到的微小粒子叫做微胶囊。微胶囊的粒径为1～100μm，粒径 1μm的微胶囊称为纳米胶囊。包在微胶囊内部的物质称为囊心；微胶囊的外皮是由成膜材料形成的包覆膜，称为壁材或外膜、包膜，壁材通常是由天然或合成的高分子材料制成。根据囊心的性质、用途不同，可以选择一种或几种壁材进行包覆。由于形成微胶囊以后，颜料粒子有许多独特的性能，因而引起了各行各业的极大兴趣，应用范围也逐渐扩大，从最初的药物包覆和无碳复写纸扩展到食品、涂料、油墨、黏合剂、化妆品、洗涤剂、感光材料及纺织等行业。

2.微胶囊的制备方法

微胶囊的制备方法从原理上大致可分为化学方法、物理方法和物理化学方法3类，以物理化学方法制备居多。

（1) 水相分离制备方法

相分离过程也称为凝聚过程，根据分散介质的不同，可将凝聚相分离法分为水相分离法和油相分离法(或称有机相分离法)，水相分离又可分为单凝聚法和复合凝聚法。

a.单凝聚：首先配制浓度为1%～10%的明胶(动物胶)水溶液，使该溶液温度保持在40～60℃，此时向该溶液中滴加乙醇并随时搅拌就形成了两相体系，明胶溶液逐渐变混，并出现凝聚；继续滴加乙醇，明胶就会凝聚成凝胶团，如果把不溶于水也不溶于乙醇的某种囊心材料(如有机颜料颗粒)加到明胶水溶液中，明胶凝聚时就会对囊心进行包覆，从而形成微胶囊。

b.复合凝聚：将1%明胶水溶液与1%阿拉伯树胶水溶液混合，混合后溶液保持在40℃。再用醋酸溶液调整，当该混合液的pH值至4.0时，混合液黏度加大，搅拌费力,溶剂越来越不透明，这就是典型的凝聚现象。如果在凝聚之前将作为囊心的有机颜料颗粒加入混合液中，并随之搅拌使其很好地分散，也同样会产生对囊心材料的包覆作用，从而制备出颜料微胶囊。这种分离成两相的现象是可逆的，如果增大溶液的pH值，则两相又会变为一相。凝聚相的构成及数量不仅受pH值、温度和溶液体系浓度的影响，也受溶液体系中盐类含量的影响。

从上述试验看出，当形成微胶囊外膜的起始原料为水溶性高分子聚合物时，聚合物凝聚相自水溶液中沉析分离出来，形成了微胶囊的外膜。从中可以看出水相分离的生产方法不需要特殊的设备，以水为介质是目前对不溶于水的固体或液体颗粒进行微胶囊化的一种常用的方法。其中，复合凝聚是至少两种带相反电荷的胶体彼此中和而引起的相分离；单凝聚是由凝聚剂(如乙醇)引起一种聚合物的相分离。

（2)油相分离制备方法

水溶性固体或液体囊心不能用水作为介质进行分散，只能用有机溶剂才能把它们分散成油包水的乳液，再用油溶性壁材进行包覆形成微胶囊。具有水溶性的高分子壁材只占少数，大多数线性合成高聚物都因具有油溶性而作为壁材。为使溶解在有机溶剂中的壁材发生相分离，需要加入一种非溶剂。

所谓非溶剂是一种可溶解有机溶剂，而不溶解壁材，使壁材能发生凝聚的溶剂。油相分离法可以制备水溶性囊心及其他各种囊心的微胶囊。但它明显的缺点是难以从壁材中彻底去除有机溶剂及非溶剂，以得到完全干燥的微胶囊产品；另外还要耗费大量价格昂贵的有机溶剂，而且多数有机溶剂易燃易爆，存在不安全的隐患。同时有机溶剂有毒性，对环境会造成污染，所以油相分离法在使用上受到一定限制。

微胶囊化处理实例

为了对颜料微胶囊化方法有更进一步的了解，现从有关资料中摘录几个颜料粒子微胶囊化改性处理工艺实例。

1.C.I颜料红3的微胶囊改性法

以甲苯胺红(P、R、3)为例，采用高分子聚合物，如聚(N-乙烯)－2-吡咯烷酮进行包膜，将甲苯胺红滤饼(水200g，颜料100g)用高剪切力设备分散在含有37.9g上述聚合物的1000ml水溶液中，对此浆状物边搅拌边滴加17%的硫酸钠溶液，控制滴加速度，从10ml/min逐渐降低到2ml/min，进行包膜，继续搅拌20分钟,制得的微胶囊C.I颜料红3含量为70.5%，高分子化合物为29.5%。然后将其与醇酸树脂连结料及150份滤饼(固含量48%)、200份矿物油进行混合，加热至50℃，添加少量土耳其红油，真空下赶走剩余水分，用醇酸树脂、矿物溶剂、二甲苯稀释到颜料含量为22%，此产品与同一连结料中制备的涂料相比，具有更高的光泽度。

2.颜料粒子的微胶囊处理工艺

以有机颜料粒子作为囊心可以采用不同类型的囊壁材料，如天然胶体(阿拉伯树胶、明胶等)、合成高分子化合物，以不同的包膜工艺，对预分散的粒子进行包膜，制备出微胶囊化的颜料产品。通过微胶囊处理可以对其粒子实施改性，改进与使用介质的相溶性，增加光泽度及易分散性，提高耐光性和耐候性，并且有防尘效果。

以相分离包膜工艺如下：

实践证明，颜料微胶囊化可明显改变颜料粒子的表面极性，油墨的流动性及分散体系的稳定性，耐热、耐光、防扩散性能等都比未实施微胶囊的颜料有明显的改进。例如以CuPc和丙烯酸以4∶1的比例进行沉淀聚合，得到的微胶囊化产物具有颜色鲜艳、着色力强、抗絮凝性强的特性。又如酞菁颜料是一种颜色用方形水平仪器靠在工作平台上鲜艳的呈色材料，但耐光、耐蚀性差，形成微胶囊后，它的性能可明显的改善。

总之，微胶囊化可提高产品性能，扩大应用领域，获得更大的经济效益，可以认为，微胶囊化是产品精细化、功能化的发展方向。

中国物资储运沈阳公司 刘永庆 来源《印刷技术——油墨专刊》