喷墨墨水中的颗粒大小

全文共 1283 字，阅读大约需要 4 分钟

1

喷墨墨水是颜料在溶液中的胶体分散物。颜料的正确分散对于避免沉淀、不稳定性或由于聚集导致的喷墨喷嘴故障至关重要。确保最佳配方和制造需要可靠的方法来确定最终产品的颗粒大小分布。Entegris AccuSizer?单颗粒传感技术（SPOS）非常适合确定最终喷墨墨水中是否含有大颗粒，这些大颗粒可能会堵塞喷嘴并导致其他性能降低等问题。本应用说明展示了Entegris AccuSizer在喷墨墨水领域的几个应用方向。

2

配制成喷墨墨水的颜料通常分散到较小的颗粒大小（约在50到200纳米之间，取决于应用），并且需要使其胶体稳定。胶体稳定性可以通过表面修饰以形成足够的表面电荷（ζ电位）或者通过某些化合物在颜料颗粒表面的吸附（主链稳定）来实现。

颜料颗粒的大小至关重要，因为大颗粒可能堵塞喷嘴和通道，造成打印头损坏。控制大颗粒含量（>0.5 - 1.0μm）需要一种高分辨率技术用以检测少量尾端大颗粒。

3

有几种方法可用于确定墨水分散体的平均颗粒大小，例如动态光散射（DLS），但大多数方法无法确定尾端大颗粒。单颗粒传感技术适用于此类分析，即使是少量的尾端大颗粒也会在过程中检测到粒径以及颗粒数量。

AccuSizer SPOS系统适合定量测定喷墨墨水中存在的大颗粒尾部的大小和浓度。根据系统中使用的传感器，AccuSizer可以覆盖0.15 - 400μm的动态范围。图1中展示的系统包括标准LE400光和散射传感器，可测量0.5 - 400μm，安装在AD采样器中，该采样器可以自动稀释样品至最佳浓度进行测量。

图1. AccuSizer A7000 AD

4

颜料的分散受多个因素影响，搅拌时间是其中之一。需要确定最佳搅拌时间以减少分散体中尾端大颗粒的数量。监控搅拌时间同样重要，因为过度均质化可能会导致颗粒粒径增加。

分析了两种颜料分散体，品红色和青色，以监测搅拌时间对尾端大颗粒的影响。图2和图3显示了经过50、70和90分钟搅拌的品红色样品的结果。尾部颗粒从4×10⁶颗粒/mL减少到2×10⁵颗粒/mL。

图2. 搅拌对品红色样品的影响

图3. 品红色样品尾端大颗粒放大图

大于1微米的大颗粒浓度：

50分钟：4×10⁶颗粒/mL

70分钟：5×10⁵颗粒/mL

90分钟：2×10⁵颗粒/mL

图4所示的青色样品也随着搅拌时间减少了超大颗粒的数量。颗粒浓度从900万颗粒/mL减少到仅仅10分钟搅拌后的大约300万颗粒/mL。

图4. 搅拌对青色样品的影响

5

这个示例展示了一项过滤测试的结果，使用了2μm和5μm的过滤器对喷墨墨水进行过滤，详见图5。两种过滤器都显示出颗粒浓度大于1μm的改善。未经过滤的样品中含有大于1μm的颗粒超过100,000颗粒/mL，而经过5μm和2μm过滤后，颗粒浓度分别约为70,000颗粒/mL和约20,000颗粒/mL。

图5. 过滤对喷墨墨水的影响

6

AccuSizer A7000系列是量化喷墨墨水中大颗粒尾部大小和浓度的系统。本文研究了搅拌和过滤的影响，该系统既可以作为一般的质量保证工具，也可以作为研究最佳工艺条件的工艺开发工具。根据应用需求，提供相应的传感器和配置。