文 曲婷 詹儀

噴墨印刷記錄材料的研究現(xiàn)狀
——油墨

文 曲婷 詹儀

從2008年的德魯巴展會開始，業(yè)內(nèi)就一直關(guān)注噴墨印刷，在德魯巴2012的會展上和噴墨有關(guān)的公司有98家，包括惠普、柯尼卡美能達(dá)、柯達(dá)、方正、高寶等知名企業(yè)，在德魯巴2016上，噴墨類展商數(shù)量如雨后春筍般增長。噴墨印刷因具有無需套色、無需制版、無壓力、非接觸、尺寸可調(diào)、數(shù)據(jù)可變、印刷精度較高、節(jié)能減排等優(yōu)勢，其在多種行業(yè)、材料、實體上得到廣泛的應(yīng)用。

油墨組成成分的研究現(xiàn)狀

1.色料在噴墨印刷中的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

墨水呈色劑包括染料型和顏料型。染料型墨水主要是水性墨水，不易堵塞噴頭，并且易于被承印材料吸收，表達(dá)色域一般比顏料型墨水表達(dá)的色域?qū)挘∑犯恿翝?、鮮艷，有較好的穩(wěn)定性。顏料型墨水是一種懸浮體系，具有耐光性強(qiáng)、耐水性強(qiáng)、不易褪色和干燥快的特點(diǎn)，對介質(zhì)滲透力較弱，且其穩(wěn)定性、鮮艷度較差，成本較高。目前噴墨打印用的商品化墨水大多屬于染料型墨水。為提高染料型墨水不易褪色和防水能力，目前主要開發(fā)水溶型染料，如水溶性聚合染料，對染料進(jìn)行聚合改性，或?qū)θ玖线M(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)的改性，形成有機(jī)顏料。為克服顏料型墨水穩(wěn)定性差、成本高、易堵塞噴嘴等缺點(diǎn)，目前學(xué)者對顏料在噴墨打印墨水的配方的研究主要集中在顏料的微細(xì)化和穩(wěn)定化研究方面。提高色料的耐氣候牢度和印品精度是噴墨用墨水色料的研究方向。

2.單體對LED-UV噴墨油墨印刷性能影響的研究現(xiàn)狀

我國鴻盛數(shù)碼公司研制的LED-UV噴墨油墨適用Epson噴墨頭，采用的固化光源以395nm為主波段，其主要成分為：單體、光引發(fā)劑、預(yù)聚物、顏料和其他助劑。單體是油墨重要組分，它不僅影響油墨的固化后油墨層的性能和光固化速率，還調(diào)節(jié)體系的黏度。

單體種類影響著色漿分散性。分散對油墨的能否順利噴出及是否會堵塞噴頭有至關(guān)重要的作用。單體結(jié)構(gòu)不同，與顏料之間的作用力就有差異，造成對顏料的潤濕分散不同，如加有直鏈結(jié)構(gòu)的EOEOEA分子的油墨的顏料就比加有立體結(jié)構(gòu)的EO3-TMPTA分子的油墨的顏料潤濕性好。油墨的粘度隨著單體官能團(tuán)數(shù)目的增加而增大。單體分子鏈越短，分子間作用力越小，油墨的表面張力就越?。挥湍墓袒俣入S著單體官能團(tuán)數(shù)目的增加，油墨的固化速度加快。

種類多樣的噴墨墨水研發(fā)現(xiàn)狀

1.導(dǎo)電噴墨墨水

導(dǎo)電油墨一般是印在玻璃、塑料、紙板或陶瓷等非導(dǎo)電體承印物上。導(dǎo)電墨水的出現(xiàn)推動了在電子行業(yè)的應(yīng)用，為印刷電路板和RFID天線提供一種極其具有競爭力的制造方式。導(dǎo)電噴墨墨水一定要具備下列特點(diǎn)：粒徑不到噴嘴直徑的1/10；燒結(jié)溫度低以適應(yīng)多種的承印物；為保證打印線條的導(dǎo)電性和均勻性，導(dǎo)電墨水在非吸收性的承印物上要有良好潤濕鋪展性，較低的粘度、電阻率，較高的附著力。

根據(jù)導(dǎo)電墨水中導(dǎo)電材料的不同可主要分為銀系、碳系（碳納米管、石墨?。?、銅系。其中的納米銀導(dǎo)電噴墨墨水是應(yīng)用最為成熟的噴墨導(dǎo)電墨水。銅系導(dǎo)電噴墨墨水的防氧化是其制備應(yīng)克服的難題之一。碳納米管導(dǎo)電噴墨墨水即CNTS，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，發(fā)展也較快，其對傳統(tǒng)的硬質(zhì)基材及聚合物薄膜具有較高的附著力，電導(dǎo)率可達(dá)5000s/m，不需要燒結(jié)，很適合生產(chǎn)開關(guān)與其他電子元件。

2.UV噴墨油墨

UV噴墨油墨具有低能源需求，瞬時干燥，不堵塞噴頭，油墨成分穩(wěn)定，無污染，適用于多種承印物等特點(diǎn)。UV噴墨油墨因具有無VOC排放、污染少、固化速度快、耐久性較強(qiáng)和承印物范圍廣等優(yōu)勢，成為在噴墨領(lǐng)域最受矚目的研發(fā)熱點(diǎn)。UV噴墨油墨由顏料、光引發(fā)劑、稀釋單體、低聚物、助劑等成分組成。光引發(fā)劑和顏料的自然光譜決定著油墨的固化速度和附著牢度，而單體和低聚物對油墨的表面張力、黏度和附著牢度等有很大的影響。常常用低粘度齊聚物或乙烯基醚類單體，代替在UV噴墨墨水中常使用的活性劑——丙烯酸單體。

3.可食性噴墨油墨

可食性噴墨油墨是一種新型的水性綠色環(huán)保油墨，其原料全部符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，具有可食性的特點(diǎn)，是一種安全、環(huán)保、非常適合食品包裝印刷用的油墨?？墒承杂湍念伭嫌玫氖强墒承陨兀淇煞譃楹铣缮睾吞烊簧??？墒承試娔湍纫獫M足印刷的要求又要滿足對人體健康的要求，可用于食品或藥品表面裝潢，也可用于此類的包裝印刷，在藥品表面印刷主要針對的是膠囊和片劑等。食品噴墨印刷主要用于食品表面印刷，可以在油墨中增加各種調(diào)味劑，賦予其各種口味，來滿足消費(fèi)者需求

4.熒光噴墨墨水

熒光噴墨墨水在紫外光（200nm-400nm）光源的照射下可發(fā)出可見光，當(dāng)用紫外光照射時，熒光噴墨印品會呈現(xiàn)色彩鮮艷、光亮、清晰的圖文，停止照射，發(fā)光現(xiàn)象消失。將紫外熒光油墨用于防偽印刷，具有實施簡單、成本低、隱蔽性好、色彩鮮艷、檢驗方便等優(yōu)點(diǎn)，因而也成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。熒光噴墨墨水的新產(chǎn)品納米熒光噴墨墨水、水性熒光噴墨墨水，其具有很大的發(fā)展空間。納米熒光噴墨墨水其粘附性、耐酸性、耐曬性較高，并且抗紫外線性能很強(qiáng)，具有良好的表面潤濕性，使得印刷效果更好，油墨體系更穩(wěn)定，也不易堵塞噴頭。水性熒光噴墨墨水是熒光噴墨墨水一大發(fā)展趨勢，不僅環(huán)保還可以與普通水性顏料墨水一起使用，可以解決兩種墨水排斥的問題。

5.陶瓷噴墨墨水

陶瓷墨水是含有某種特殊陶瓷粉體的懸濁液或乳濁液，通常包括陶瓷粉體、溶劑、分散劑、結(jié)合劑、表面活性劑及其它輔料。其中陶瓷粉體是核心物質(zhì)，它的性能和組成決定著墨水的應(yīng)用范圍。目前，陶瓷墨水所采用的陶瓷粉體主要包括：功能陶瓷粉體、陶瓷色料和著色劑。目前陶瓷墨水制備方法有反相微乳液法、溶膠法及分散法。其中分散法應(yīng)用廣泛，其成本低，工藝簡單。而溶膠法溶膠不穩(wěn)定，制造工藝成本昂貴；反相乳相法墨水固含量低，許多技術(shù)問題還沒解決。

陶瓷墨水，國外對其研究較早，技術(shù)比較成熟。到目前，主要集中對功能陶瓷墨水的報道，在制備方法上主要采用熔膠法和分散法?，F(xiàn)階段對裝飾性陶瓷墨水的研發(fā)主要為：增加墨水品種、增強(qiáng)發(fā)色力、降低成本、提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和均勻性等。

6.織物用噴墨印花墨水

噴墨印花墨水對印花質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，其不僅要在粘度、表面張力、PH、穩(wěn)定性、不溶性固體顆粒的粒徑、色素純度等方面達(dá)到要求，還要具有耐摩擦、耐水洗等色牢度。噴墨印花墨水一般由色素、水、有機(jī)溶劑和添加劑組成。其可分為溶劑墨水和水性墨水；按色素的不同又可分為顏料墨水和染料墨水。噴墨印花墨水的粘度要比傳統(tǒng)印花的低，粒徑一般要求1μm以下，PH要控制在4-8。

對染料噴墨印花墨水，很多研究者嘗試用加入添加劑的方法來提高染料的各項性能或?qū)θ玖线M(jìn)行改性，將小分子染料做成高分子染料，使得高分子染料的水溶性和對纖維的親和性大大提高。顏料噴墨印花墨水，通用性比較好，環(huán)保工藝簡單，耐光牢度好，一直被業(yè)界認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ膰娔』?，主要通過顏料超細(xì)化、加入固色劑、顏料包覆改性法來提高該墨水的使用性能。噴墨印花墨水主要有分散染料墨水、顏料墨水、酸性染料墨水和活性染料墨水。

作者單位（曲阜師范大學(xué)）