懸浮聚合法制備低溫定影彩色碳粉的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于電子照相方式的復印機以及打印機的靜電荷顯影用低溫定 影彩色碳粉的制備方法。
【背景技術】
[0002] 彩色碳粉是靜電荷顯影彩色激光打印機、彩色數碼復印機所需的重要耗材，主要 由樹脂（包括苯丙樹脂以及聚酯樹脂等）、著色劑（顏料和染料）、添加劑（電荷調節劑、離 型劑等）組成。根據碳粉所用著色劑的色彩的不同，碳粉分為彩色碳粉和黑色碳粉。碳粉 傳統的制備方法為"粉碎法"（物理法），即把所需的樹脂、著色劑、添加劑經過熔融混合、低 溫機械粉碎、氣流粉碎、分級等工序，得到粒度約為l〇um的碳粉。目前主流的激光打印復印 機所用碳粉基本上為品質比較高的化學法碳粉，化學法碳粉的制備主要有如下三種方法： 乳液聚合/共絮凝法（柯尼卡-美能達、施樂、富士施樂），懸浮聚合法（佳能、瑞翁）以及 PXP法（理光）。目前由于環境問題日益嚴峻，節能減排的呼聲得到眾多人的關注，這種響 應也深入到了生活的各個方面，打印復印領域當然也不例外。較老機型的打印復印機由于 定影溫度過高從而造成了較多的能源消耗，而當在打印復印領域引入節能減排概念后，人 們需要做的就是降低打印復印機的定影溫度，從而降低能源的消耗。隨著打印復印機定影 溫度的降低，傳統的碳粉已經不具備滿足低溫定影的一些要求，因此能夠滿足低溫定影需 求的低溫定影碳粉得到了越來越多的關注。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、生產成本低、制備的 碳粉中樹脂相容性好、低溫定影性優異的懸浮聚合法制備低溫定影彩色碳粉的方法。
[0004] 技術方案包括以下步驟：包括以下步驟：
[0005] 1)把聚酯樹脂在有機溶劑中加熱溶解，然后加入到含有分散劑的水溶液中，通過 高速剪切得到分散液，再通過蒸餾除去所述分散液中的有機溶劑得到聚酯樹脂分散液；
[0006] 2)把著色劑、蠟加入到聚合性單體中進行溶解分散，用研磨機進行研磨，加入引發 劑得到油相；
[0007] 3)將油相加入到聚酯分散液中通過高速剪切乳化得到懸濁液；
[0008] 4)將懸濁液升溫聚合得到彩色碳粉母體，再經過過濾水洗、干燥、混合外添劑得到 彩色碳粉。
[0009] 所述步驟1)中，所述聚酯樹脂分散液的粒徑為100~400nm。
[0010] 所述步驟3)中，聚酯樹脂的加入量為聚合性單體質量的10 %~100%，優選 20-70 %〇
[0011] 所述步驟2)中，所述分散劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表 面活性劑、合成聚合物分散劑或天然高分子分散劑中的至少一種。
[0012] 所述步驟4)中，所述懸濁液的升溫溫度為50 °C~98°C，優選60-85 °C。
[0013] 聚酯樹脂在加熱熔融時具有粘度急劇降低的特性，因此聚酯樹脂適宜于用來制備 低溫定影碳粉，目前為止具有低溫定影性能的聚酯碳粉是通過乳液聚合/共絮凝法制備得 到的，該聚酯碳粉的樹脂全部為聚酯樹脂，由于聚酯樹脂價格較苯丙樹脂高從而造成了聚 酯碳粉較高的原料成本。目前很少有能夠在苯丙樹脂型碳粉中添加聚酯樹脂來得到低溫定 影碳粉的報道，主要是因為聚酯樹脂和苯丙樹脂性質相差太大難以相容，導致聚酯樹脂的 直接引入存在問題。發明人通過大量研究創造性的發現采用懸浮聚合的方法可以有效的解 決聚酯樹脂和苯丙樹脂不相容的難題，首先將聚酯樹脂制成聚酯樹脂分散液，與步驟2)中 得到油相混合均質得到體系穩定的懸濁液，然后升溫聚合性單體在聚酯顆粒的表面進行聚 合制備得到含有聚酯樹脂的苯丙型碳粉，有效的把聚酯樹脂引入到了苯丙碳粉體系，從而 解決了過去懸浮聚合法制備的苯丙型彩色碳粉低溫定影性較差的問題，同時降低了聚酯樹 脂型低溫定影碳粉的成本。
[0014] 所述聚酯樹脂分散液的粒徑為100~400nm，粒徑過小會在加入油相均質造粒時 體系的粘度變的非常大，造成體系的不穩定；粒徑過大會導致均質時體系粘度過低，制備 的碳粉小顆粒太多，影像打印效果。進一步的，聚酯樹脂的加入量為10%~70%，過多導 致體系的不穩定，體系會出現大量的渣子，加入量過小則達不到低溫定影的效果。本發明 中所使用的聚酯樹脂可以為非結晶性聚酯樹脂、結晶型樹脂或兩種樹脂的組合，如聚對苯 二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸二乙酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚雙酚A樹脂、堿金屬磺 化聚酯樹脂、聚（亞乙基-己二酸酯）、聚（亞丙基-己二酸酯）、聚亞丁基己二酸酯、聚 (亞戊基-己二酸酯）、聚（亞己基己二酸酯）、聚（亞辛基-己二酸酯）、聚（乙烯-琥珀 酸酯）、聚（丙烯-琥珀酸酯）、聚（丁烯-琥珀酸酯）、聚（亞戊基-琥珀酸酯）、聚（亞 己基琥珀酸酯）、聚（琥珀酸辛烯）、共聚（丙烯-丁烯-對苯二甲酸乙二醇酯）、共聚丙 烯-丁烯-5-磺基-間苯二甲酸酯、共聚（乙氧基化雙酚-A-富馬酸酯）、共聚（乙氧基化 雙酚A-5-磺基-間苯二甲酸酯）、共聚（乙氧基化雙酚A-馬來酸酯）、共聚（乙氧基化雙 酚A-5-磺基-間苯二甲酸酯）、共聚（乙烯-對苯二甲酸乙二醇酯）或共聚（乙烯-5-磺 基-間苯二甲酸酯）。所選聚酯樹脂的數均分子量在,優選為10000-50000,重 均分子量在 ,優選為 。
[0015] 本發明所使用的有機溶劑不作特別限定，可以為烷烴、烯烴、醇、醛、胺、酯、醚、酮、 芳香烴、氫化烴、萜烯烴、鹵代烴、雜環化合物、含氮化合物及含硫化合物。
[0016] 本發明所使用的著色劑不作特別限定，可以為無機顏料或有機顏料、有機染料的 任一種，也可以是其組合。可以列舉的青色著色劑有顏料藍15 :3、顏料藍15 :4等；黃色著 色劑有顏料黃12、顏料黃17、顏料黃74、顏料黃93、顏料黃94、顏料黃155、溶劑黃162、顏料 黃180、顏料黃185等；品紅著色劑有顏料紅31、顏料紅122、顏料紅150、顏料紅184、顏料紅 185、顏料紅57 :1、顏料紅238、顏料紅256、顏料紅269等；黑色著色劑有炭黑、磁鐵礦、苯胺 等。著色劑用量通常相對于聚合性單體（簡稱單體）100重量份為1重量份~15重量份。
[0017] 本發明使用的聚合性單體，可以為苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙 烯、對叔丁基苯乙烯、4- 丁基苯乙烯、4-壬基苯乙烯等苯乙烯類、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、 丙烯酸丙酯、丙烯酸η-丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸乙基己基酯、異丁烯酸 甲酯、異丁烯酸乙酯、異丁烯酸丙酯、異丁烯酸η-丁酯、異丁烯酸異丁酯、異丁烯酸羥乙酯、 異丁烯酸乙基己基酯等（meta)丙烯酸酯等，這些聚合性單體可以單獨或者混合使用，優選 苯乙烯、丙烯酸丁酯。
[0018] 本發明作為懸浮穩定劑所使用的分散劑可以是陰離子表面活性劑、陽離子表面活 性劑、非離子表面活性劑、合成聚合物分散劑、天然高分子分散劑，也可以是這些表面活性 劑的組合。陽離子表面活性劑有十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷 基氯化吡啶、十二烷基溴化吡啶、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨等。陰 離子表面活性劑有硬脂酸鈉、十二酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫 酸鈉、十二烷基二苯氧基醚二磺酸鈉、月桂基聚氧乙烯醚硫酸鈉等高級脂肪酸的金屬鹽 等。非離子表面活性劑有聚氧乙稀十二醚（Poly(oxyethylene)DodecyEther)、聚氧乙稀 十六釀（Poly(oxyethylene)HexadecylEther)、聚氧乙稀壬基苯基釀（Poly(oxyethylene) Nonyl-PhenylEther)、Poly(oxyethylene)聚氧乙稀十八烷基釀（LaurylEther)、聚氧乙 稀釀山梨醇酐單油酸酯（SorbitanMono-oleatePoly(oxyethylene)Ether)、鹿糖癸酸酯 (monodecanoateSucrose)等。合成聚合物分散劑有結構中含有上述酸性或堿性極性基的 聚合性單體的兩親性聚合物。天然高分子分散劑有明膠、海藻膠、蛋白等天然高分子，甲基 纖維素、羥丙基甲基纖維素等纖維素衍生物，部分醇解的聚乙烯醇，優選十二烷基三甲基氯 化銨、十二烷基苯磺酸鈉、甲基纖維素。
[0019] 本發明方法所使用的引發劑可以為油溶性引發劑、偶氮類引發劑、過氧類引發劑 或氧化還原類引發劑。具體例子有偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化苯甲酰、過氧化二 月桂酰、雙（4-叔丁基環己基）過氧化二碳酸酯、雙（2-乙基己基）過氧化二碳酸酯、過氧化 二碳酸二十六酯、過氧化二碳酸二十四酯、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化新癸酸叔丁酯、 過氧化特戊酸叔戊酯、過氧化特戊酸特