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在墨水化学中表面活性剂有着特殊地位

发布日期: 2018-06-22 来源: 翊成网络g 点击:

在溶液中,表面活性剂分子迁移到溶剂表面,降低 (水或其他溶剂) 表面张力。表面活性剂进行分子取向时极性基团直接朝向溶剂表面,碳氢链伸向空中,这种分布使得表面的力量平衡,随之表面张力降低。表面张力持续降低到临界胶束浓度后保持恒定,表面活性剂分子分布于溶剂表面,直到单层结构形成。表面张力现象有助于设计有效的墨水。因为色料涂布过程和这些参数有很大关系。着色层的许多缺陷都可被归结为表面张力问题。

 

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  随着水溶剂型墨水的发展,表面活性剂被认为在墨水化学中有着特殊的地位。有机溶剂型墨水具有打印质量精细、印面平滑、打印强度适中和颜色整体感强等优点,水溶剂型墨水则不具有这些特性。对于低表面能的基质,水溶剂型墨水会产生湿化问题。

主要原因是水作为墨水的主要成分,产生了较高的表面张力,数值接近于水的表面张力 72 mN/ m, 而书写基质的表面张力值一般在 35 mN/ m~40 mN/ m。只有墨水的表面张力小于书写基质的表面张力,才能形成无斑点的有效覆盖。

  使用表面活性剂的作用是降低墨水的表面张力。当墨滴与纸张的接触角大于 140  时才能得到高质量的印字,而墨水表面张力越低接触角越大。另外, 墨水表面张力越低,有助于得到对于书写基质较全面的覆盖,以提高书写印刷质量。但是过低的表面张力很难形成微小均匀的墨滴, 一般应使表面张力大于35 mN/ m 。

  两性表面活性剂分子结构具有疏水基和亲水基。 通过改变表面活性剂分子的亲水部分的结构,可以调节与表面张力有关的性质。例如,聚甲基硅氧烷 (硅树脂) 使用效果较好,硅树脂油独特的表面活性是由于疏水的 Si - O 基被亲水的甲基所屏蔽。氟化烷基可以进一步减少表面张力,氟原子有恰当的共价半径从空间屏蔽碳链,而且氟烷基极少与其他基团相互作用。氟表面活性剂可以从全氟辛酸 [ n - C7F15COOH ] 的例子中看到,在全氟辛酸质量分数为 0101 % 时,水的表面张力从 72 mN/ m 降到 1512 mN/ m。