油墨用納米碳酸鈣的碳化工藝與質量控制研究
發布日期：2022-09-06 來源：碳酸鈣研究院 瀏覽次數：
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核心提示：油墨是一種顏料微粒均勻分散在連接料中并具有一定黏性的流體物質，是印刷中不可或缺的重要材料。而納米碳酸鈣則是一種被廣泛用于印刷油墨的填充物料，其目的是降低成本、調節油墨的流動性和油墨的色濃度。
油墨是一種顏料微粒均勻分散在連接料中并具有一定黏性的流體物質，是印刷中不可或缺的重要材料。而納米碳酸鈣則是一種被廣泛用于印刷油墨的填充物料，其目的是降低成本、調節油墨的流動性和油墨的色濃度。
作為油墨專用納米碳酸鈣，產品性能和質量要求十分嚴苛。例如，原則上納米碳酸鈣光澤越高越好，填充后不能對油墨產品的顏色產生影響；吸油值和流動性必須達標，這關乎納米碳酸鈣與樹脂和基料相溶性；納米碳酸鈣粒徑要在30~40nm之間等。
因此，要達到上述一系列油墨專用納米碳酸鈣的指標，必須對碳酸鈣的生產工藝進行嚴格把控，以此來保障產品質量的可控性。
將石灰石經燃燒生成CaO和窯氣，CaO加入到回轉消化機中加水消化得到Ca(OH)2乳液，經精制得到Ca(OH)2，精乳液送碳化反應器，通入凈化的窯氣進行碳化。通過對Ca(OH)2的溫度、窯氣的流量等控制，有效地控制碳酸鈣晶核的成核速率；在碳化至形成一定的晶核數后，由晶核形成控制轉化為晶體生長控制，此時加入晶形調節劑控制各晶面的生長速率，從而達到形貌可控；繼續碳化至終點，加入分散劑，調節粒子表面電荷，得到均勻分散的立方形納米碳酸鈣顆粒。 采用噴霧式碳化工藝，通過調整反應過程中氫氧化鈣懸浮液的濃度、噴霧液滴徑及CO2混合氣的濃度、空氣速率、氣液比和漿液的每塔碳化率、即可得到平均粒徑小于100納米的碳酸鈣，同樣可以調節反應參數，可以得到立方形、鏈鎖形、類球形等單一超細碳酸鈣產品。 例如選用三段碳化法，控制碳化過程中氫氧化鈣懸浮液濃度為0.1~10%(重量)、溫度1~30℃、一定液滴直徑及二氧化碳氣體為10~40℃(體積)、一定的空氣速度，可制得小于0.1μm的立方形碳酸鈣。
作為油墨鈣的表面處理劑，必須采用與樹脂基料相溶性好的表面處理劑，具有一定的光澤與透明性。 隨著比表面積的越大，原生粒子越小，粒子之間的相互作用力不斷增大，透明性好；為保證產品的透明度就必須控制比表面積大于40m2/g，比表面積也不宜太大，否則粒子的表面能增大，對產品的吸油值和流動性能會產生負面影響，容易團聚難以分散，容易出現粗粒子。在配制油墨時，一個重要的指標是細度。當油墨中有粗粒子時，成膜不平整，影響美觀和透明性。 半透明油墨鈣平均粒徑在60nm左右，是樹脂型油墨中最普遍使用的產品，它易分散，具有良好的耐磨性，可以改善油墨流動性和流平性等。透明油墨鈣的平均粒徑在30nm左右。用于樹脂型亮光膠印油墨中，具有高透明、高光澤、卓越的彈性和極好的印刷適用性。 在碳化到pH=7時，加入分散劑，分散劑為六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉和焦磷酸鈉等，再加入表面處理劑，可以改善油墨鈣的分散性和流動度。 隨著分散劑的用量增大，納米碳酸鈣的細度不斷減小，流動度增大，通過加入無機分散劑，可以調整油墨鈣的分散性和流動度。 在油墨應用時，由于碳酸鈣的pH太高，會引起油墨料的不穩定性，容易發生絮凝，通過陳放后進行二次碳化和加入酸，降低碳酸鈣的pH值。 中國是世界上碳酸鈣生產和消費大國，隨著國民經濟的不斷發展，對碳酸鈣需求不僅數量增加，而且產品質量需求專用化、功能化，尤其是粒徑小于100nm的納米碳酸鈣，由于其具有普通碳酸鈣所不能具有的量子尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應，產品需求量越來越大。
中國目前有30多家納米碳酸鈣生產廠家，產量達每年100多萬噸，廣泛應用于橡膠、塑料、涂料、造紙、油墨等各個行業。但整體水平參差不齊，為了滿足這些行業的迅速發展需要，必須要求不斷提高這些行業生產用納米碳酸鈣的質量和檔次。
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