噴墨打印技術是一種非接觸式的圖文印刷技術，通過控制墨滴噴射到目標物體上來實現印刷。早期的墨水是把色素溶解在油墨里，制備成染料墨水，存在圖像持久性(耐光性、耐候性、耐氧化性)和防水性較差的缺點，因此具有更優異持久性的顏料墨水引起了人們的關注。

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不過，與染料墨水不同，顏料墨水是借助分散劑等將高度粉碎的礦物質顏料以很小的粒徑(50～200nm)分散于載體中，要保證其懸浮穩定性，需要對顏料進行改性。根據原理的不同，顏料的改性方法可分為物理法和化學法兩類，以下簡單介紹下常用的幾種改性方法。

一、物理法

物理法改性主要是改變顏料的晶粒尺寸、晶相，并通過吸附作用引入分散劑。在顏料－分散劑－分散介質這個分散體系中，顏料與分散劑通過靜電吸附力結合，而得到較好的懸浮穩定性。

1、表面活性劑

表面活性劑是指能使目標溶液表面張力顯著下降的物質，其分子結構具有兩性，一端為親水基團（通常為極性基團，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團），另一端為疏水基團（通常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈）。這種特殊的性質，使得其在體相和界面會自發形成有序的聚集體結構，疏水基團一端會吸附于顏料粒子表面，而親水基伸入水中，以此提高粒子表面的親水性，而后依靠表面活性劑較長的分子鏈段形成的空間位阻作用，或者依靠表面活性劑與顏料顆粒帶有相同類型的電荷而產生的相互排斥作用，來提高顏料墨水的穩定性。

表面活性劑結構

值得注意的是，在使用表面活性劑時，除了要考慮其自身的性能，還要注意樹脂與其相容性。目前，水性顏料墨水使用的表面活性劑多為乙烯類表面活性劑，硅類、氟類、多元醇類表面活性劑等非離子表面活性劑。

2、超分子分散劑

超分散劑的作用機理也是通過增大高分子吸附層厚度來增加空間位阻作用，不過與表面活性劑型的分散劑不同的是，其結構中的錨固基團及溶劑化鏈分別取代了表面活性劑的親水基團與親油基團，由于高分子分散劑中光刻包含多個錨定基團，且錨固基團與顏料之間的吸附作用為強吸附，難發生解吸，同時溶劑化的鏈長也可調，可起到有效的空間穩定作用，因此分散效果也大幅提高，可實現顏料墨水的長期穩定。

具有多個錨定基團的高分子分散劑

3、微膠囊改性

微膠囊法改性是在微細粒子表面覆蓋一層微米級或納米級均勻膜，使粒子表面的特性發生改性。杜邦公司在微膠囊研發上投入了大量的精力，借助其自身強大的聚氨酯工業和白墨中的巨大成功，將微膠囊技術成功移植到彩色顏料領域。該技術是將顏料預分散至100nm級別，然后加入聚合物單體，在特殊的引發劑和表面活性劑的作用下，使聚氨酯聚合，在顏料表面形成10～20nm厚度的包覆層，以聚氨酯的表面特性完全取代了顏料粒子的表面特性，從而獲得了易分散、低粘度、高穩定性的顏料墨水產品。

4、松香及其衍生物處理

松香及其衍生物是一種重要的顏料化劑，在顏料制備初期加入松香，它可被生成的晶核吸附，阻止晶體生長，使顏料粒子細小，著色力和透明度提高;在制備后期加入，松香吸附于發育良好的晶體表面，起到隔離顏料粒子，阻止其聚集，提高顏料潤濕性和分散性的作用。目前、高熔點、高抗氧化性的松香衍生物越來越受到人們的關注。

二、化學法

利用表面活性劑等物理方式改性，作用并不牢固，在吸附－解吸的過程中，粒子碰撞導致絮凝，從而影響體系的分散穩定性，因此，往往還須引入化學方法進行處理，通過鍵合、范德華力、氫鍵等更強的作用力，將分散劑更加牢固的固定在顏料粒子表面。

1、顏料衍生物

顏料衍生物的表面改性方法是采用結構中含有特定取代基的顏料衍生物作為改性劑，顏料衍生物的極性取代基可通過氫鍵、離子鍵等與其他處理劑結合，使后者在粒子表面吸附牢固，從而進一步提升顏料表面的分散性、光澤度等特性，經過處理后的顏料在著色力、分散性、抗絮凝性等方面有較大提升。

用作顏料改性的衍生物，化學結構和顏色應能使被處理的顏料所接受，并能極好地吸附在顏料表面。比如，在漢莎黃類偶氮顏料中引入一個磺酸基，可以大幅度改善顏料的分散性并提高儲存穩定性。

漢莎黃結構修飾（來源：參考文獻1）

2、低溫等離子體照射

通常，無機物粒子等材料表面分子的結合鍵能大多只有幾至十幾電子伏特，低溫等離子體可在低壓或者常壓下產生幾十電子伏特的能力，當利用低溫等離子體照射顏料粒子時，無機物粒子等材料表面分子鏈發生斷裂等的化學變化，并改變表面極性，從而增強顏料和分散劑間的親和力，不過該方法技術較復雜，成本較高，難以大規模工業化。

3、重氮化改性

重氮化是指一級胺與重氮化劑（亞硝酸）在低溫下作用生成重氮鹽的反應。卡伯特公司在此基礎上，結合了分散劑作用，在重氮鹽改造顏料上做了大量的研究工作，最早該研究是針對炭黑，之后又以該技術成功進入彩色有機顏料領域，取得了很好的效果。

其主要改性思路是利用對氨基苯磺酸或雜環芳香酸類衍生物的重氮鹽與顏料研磨的同時進行重氮化反應，改性基以自由基反應的方式鍵合在顏料母體上，使顏料表面的電荷特性、分散性均發生很大的改變。經重氮鹽處理的顏料，還可以進一步反應，將表面活性劑基團接枝于顏料表面，形成自分散顏料，該顏料在介質中只需少量助劑或不須助劑即可穩定分散，其分散的粒徑可以達到100nm級別。

卡伯特重氮化改性（來源：參考文獻1）

小結

顏料墨水具有良好的持久性和防水性，在噴墨打印技術中應用廣泛，不過與染料墨水相比，有必要采用改性技術提升其分散性。實現顏料表面改性的方式多種多樣，除了上述所舉例的常用改性方法外，還有無機物改性法、固態溶液法、酸溶與酸脹、有機溶劑處理、有機胺處理等諸多方法，他們各有優缺點，因此，在顏料墨水的實際加工中，可使用上述方法的延伸或是多種方法的組合，如利用顏料衍生物和表面活性劑，實現顏料與分散劑的接枝等。

參考文獻：

1、王小林,王曉英,李學敏,等.水性噴墨打印用顏料表面改性的研究進展[J].染料與染色.

2、余志華,趙睿.水墨表面活性劑的選擇與應用[J].廣東印刷.

3、冠一顏料，《顏料的物理性質與改性》

粉體圈Corange