D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.05.001 第23卷第5期 北京科技大学学报 VoL.23 No.5 2001年10月 Jouraal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2001 矿物颜料改性悬浮共聚合制备色粉新工艺 张强王化军杨俊段玉丰 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要介绍了色粉制备的现状及发展，分析了传统“混融法”的缺点.研究了以改性矿物颜 料为基质的原位共聚合制备色粉的新工艺，讨论了色粉的质量控制及新方法的实用性. 关键词磁铁矿；表面改性；原位悬浮共聚合；聚合色粉 分类号TB33 色粉是以树脂、颜料、荷电增强剂等助剂为 不均匀，表观粗髓，流动性差，因此其表面性能 主要原料的高技术复合产物.其生产制备涉及 亦难以控制.近年来激光打印机和彩色高速复 到超细粉体加工、复合材料、化工等领域的内 印机的发展，要求显影剂具有更高的分辨率、更 容，是世界公认的高技术产品.它是静电复印及 适宜的固结温度及显影密度.因此要求色粉具 激光打印的主要耗材.随着计算机的普及应用 有更好的粒形、更细的粒径、更好的荷电和均匀 及办公自动化，越来越多的复印机和打印机将 性.2000年色粉粒径降到10m以下.为此，采 成为主要的输出设备，色粉耗量骤增目前国内 用直接聚合方法制备色粉的研究近年来得到发 厂家生产的复印机色粉，采用传统的“混融法”， 展.有关专利中涉及的“聚合法”主要有“壳一 该法生产工艺落后，周期长，难以适应市场的发 核”结构法、分散聚合法、半悬浮聚合法和微悬 展.本文所提出的新工艺将为色粉的生产提供 浮聚合法.1995年才首次报道一种凝聚处理工 新途径，并填补该领域技术空白，减少对进口色 艺，严格说来它不能算是聚合法，而是“熔融法” 粉的依赖. 与“聚合法”的结合.然而，目前所得的“聚合” 色粉在性能上还不能满足需要，粒径过大，工艺 1国内外的研究发展概况 过程仍较复杂1，也未见工业化应用的报道.聚 色粉的生产，目前国内尚无自己独立的技 合法不同程度地克服了传统”混融法“的某些缺 术，从事这方面研究的人员也极少.一些厂家仅 点，因此“聚合法”应该是今后制备色粉方法的 在国外专利的基础上做一些原材料国产化方面 发展方向 的工作，其基本的方法仍然局限在传统的“混融 2新工艺的基本原理 法”生产工艺上，因而技术上难以取得根本性的 进展. 目前在工业上还没有制作微米级聚合色粉 国外研究资料多以专利形式存在.自1938 的技术，但可以借鉴新发展的以制作微米级树 年美国的C F Carlson发明静电复印技术至今， 脂颗粒为目的的高分子聚合技术，如J W Van- 色粉制备基本上是沿用传统的“混融法”.它是 derhoff等提出的“种子聚合法”和CM Tseng等 将已合成好的树脂与颜料及荷电剂等添加剂高 的“分散聚合法”然而这2种方法都比较复 温混融、挤塑，然后冷却、破碎、分级，再加人一 杂，需要长时间的反应过程和处理步骤.最近， 些改变其流动性的外部添加剂研磨而得到制成 日本的Masafumi Kamiyama等提出一种新的“原 品.该法的主要缺点是树脂制备过程复杂，色粉 位悬浮聚合”技术，获得了3~10m的树脂颗粒 制作周期长，能耗大，成本高，色粉粒径粗，分布 向该技术是本工艺重要的借鉴. 新工艺基本原理是：在对固体颜料颗粒表 收稿日期200102-12张强男，60岁，教授，博士生导师 *国家自然科学基金资助课题(N059874003) 面进行预处理的基础上，加人荷电添加剂、表面第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 皿 叭， 触 于沈七 咖留 恤 从 侧， 矿物颜料改性悬浮共聚合制备色粉新工艺 张 强 王化 军 杨 俊 段玉 丰 北京科技大学土木与环境工程学院 ， 北京 摘 要 介绍 了色粉制 备的现状及发展 ， 分析 了传统 “ 混融法 ” 的缺点 研究 了 以 改性矿物颜 料为基质 的原位共聚合制备色粉的新工艺 讨论 了色粉的质量控制及新方法 的实用性 关工词 磁铁矿 表面改性 原位悬浮共聚合 聚合色粉 分类号 色粉是以树脂 、 颜料 、 荷电增强剂等助剂 为 主要原料 的高技术复合产物 其生产制备涉及 到超细 粉体加工 、 复合材料 、 化工等领域 的 内 容 ， 是世界公认的高技术产品 它是静 电复印及 激光打印的主要耗材 随着计算机 的普及应用 及办公 自动化 ， 越来越 多的复印机和 打印机将 成为主要 的输出设备 ， 色粉耗量骤增 目前 国 内 厂 家生产的复印机色粉 ， 采用传统 的 “ 混融法 ” ， 该法生产工艺落后 ， 周期长 ， 难 以适应市场的发 展 本文所提 出的新工艺将为色粉 的生产提供 新途径 ， 并填补该领域技术空 白 ， 减少对进 口 色 粉 的依赖 国 内外的研究发展概况 色粉 的生产 ， 目前 国 内尚无 自己 独 立 的技 术 ， 从事这方面研究 的人员也极 少一些厂家仅 在 国外专利 的基础 上做一些原材料 国产化方面 的工作 ， 其基本的方法仍然局 限在传统的 “ 混融 法 ” 生产工艺上 ， 因而技术上难 以取得根本性 的 进展 国外研究资料多 以 专利形式存在 自 年美 国的 发 明静电复印技术 至 今 ， 色粉制备基本上 是沿用传统 的 “ 混融法 ” 它是 将 已 合成好的树脂与颜料及荷 电剂等添加剂 高 温混融 、 挤塑 ， 然后冷却 、 破碎 、 分级 ， 再加人一 些改变其流动性 的外部添加剂研磨而得 到制成 品 该法 的 主要缺点是树脂制备过程复杂 ， 色粉 制作周期长 ， 能耗大 ， 成本高 ， 色粉粒径粗 ， 分布 收稿 日期 刁 一 张强 男 ， 岁 ， 教授 ， 博士 生导 师 国 家 自然科学基金资助课题 ， 不 均匀 ， 表观粗糙 ， 流动性差 ， 因此其表面性能 亦难 以控制 近年来激光打印机和 彩色高速复 印机的发展 ， 要求显影剂具有更高的分辨率 、 更 适宜的 固结温度及显 影 密度 因此要求色粉具 有更好的粒形 、 更细 的粒径 、 更好的荷电和均匀 性 年色粉粒径降到 卿 以 下 为此 ， 采 用 直接聚合方法制备色粉的研究近年来得 到发 展 有关专利 中涉及 的 “ 聚合法 ” 主要 有 “ 壳 一 核 ” 结构法 、 分散聚合法 、 半悬 浮聚合法 和微悬 浮聚合法 年才首次报道一种凝 聚处理工 艺 ， 严格说来它不 能算是聚合法 ， 而是 “ 熔融法 ” 与 “ 聚合法 ” 的结合 然而 ， 目前所得 的 “ 聚合 ” 色粉在性能上还不能满足需要 ， 粒径过 大 ， 工艺 过程仍较复杂 ，， 也未见工业化应用 的报道 聚 合法不 同程度地克服 了传统 ” 混融法 “ 的某些缺 点 ， 因此 “ 聚合法 ” 应该是今后 制备色粉方法 的 发展方 向 新工艺的基本原理 目前在工业上还 没有制作微米级聚合色粉 的技术 ， 但可 以借鉴新发展 的 以 制作微米级树 脂颗粒为 目的 的高分子 聚合技术 ， 如 物 由 等提 出 的 “ 种子聚合法 ” ，，和 等 的 “ 分散聚合法 ” ‘ 】 然 而这 种方法都 比较复 杂 ， 需要长 时 间的反应过程和 处理步骤 最 近 ， 日本的 等提 出一种新的 “ 原 位悬浮 聚合 ” 技术 ， 获得 了 一 帅 的树脂颗粒 该技术是本工 艺 重要 的借鉴 新工 艺基本原理是 在 对 固体颜料颗粒表 面进行预处理的基础 上 ， 加人荷 电添加剂 、 表面 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．05．001