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从(cong)20世纪六十年代，斯坦福大学教授发明连续喷墨技术以来，喷墨打印机的发展历程可谓是日新月异。与激光打印技术相比，喷墨打印技术以其非接触、低噪音、高速度、低成本、易彩色化而深受大众欢迎。因此，喷墨打印技术近几年成为学者们研究的热点。

不过，伴(ban)随着喷(pen)墨打(da)印技术(shu)的发展，市(shi)场上(shang)对喷(pen)墨打(da)印接(jie)受材料（承印材料）提出(chu)了更高的要求(qiu)，总的效果要求(qiu)如下所述。

1.吸墨性

喷(pen)(pen)墨(mo)打(da)印时，油(you)墨(mo)液滴一旦接(jie)触(chu)到材料面就(jiu)立刻和(he)接(jie)受材料面发(fa)生相互作用(yong)，如何在(zai)最(zui)短时间内使油(you)墨(mo)干燥固(gu)定(ding)在(zai)纸上对(dui)于(yu)打(da)印的图像(xiang)质量是至关重要(yao)的。因此喷(pen)(pen)墨(mo)打(da)印接(jie)受材料必须具有优良(liang)的吸(xi)墨(mo)性能。

2.网点直径和网点圆(yuan)度

喷墨打(da)印网点(dian)直径(jing)(jing)及网点(dian)圆度的可控(kong)性，网点(dian)间的偏差(cha)小而(er)均匀是(shi)非常重(zhong)要(yao)的。如果网点(dian)直径(jing)(jing)过大(da)或(huo)者直径(jing)(jing)无法控(kong)制，那(nei)么网点(dian)的面(mian)(mian)积百分比(bi)及综合打(da)印浓度就会发生变化，使图像(xiang)(xiang)显(xian)色(se)性降低。若网点(dian)的圆度太(tai)差(cha)，则会干扰到整个图像(xiang)(xiang)，使画(hua)面(mian)(mian)质(zhi)量降低。

3.图像的打印浓度

喷(pen)(pen)墨(mo)(mo)打印(yin)(yin)图像的光(guang)学浓度(du)和色(se)彩的鲜艳性除了油(you)墨(mo)(mo)本身的因(yin)素外，从喷(pen)(pen)墨(mo)(mo)打印(yin)(yin)接受材(cai)(cai)料的角(jiao)度(du)出(chu)发(fa)就是要选用(yong)吸光(guang)系数大(da)而散(san)射(she)系数小(xiao)的材(cai)(cai)料作(zuo)为接受材(cai)(cai)料的涂层。另一方面(mian)由于喷(pen)(pen)墨(mo)(mo)打印(yin)(yin)图像的显(xian)色(se)是利用(yong)减色(se)混合原理(li)，所以要获得色(se)彩明亮的图像也要求吸墨(mo)(mo)层散(san)射(she)系数小(xiao)。

4图(tu)像的保存性

所谓的(de)图像保(bao)存性是指画(hua)面有一定耐水性、耐光性，画(hua)面的(de)室(shi)内、外保(bao)存性及接(jie)受材料的(de)保(bao)存性。

为了满足以(yi)上要(yao)求(qiu)，人们一般会采用(yong)具有(you)吸墨涂(tu)层的接受(shou)(shou)材(cai)料(liao)(liao)(liao)来提(ti)(ti)高(gao)接受(shou)(shou)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的记录特性(xing)及图像保存性(xing)。过(guo)(guo)去人们(men)常在承(cheng)印材(cai)料(liao)(liao)(liao)上(shang)涂上(shang)聚乙(yi)烯醇树脂(zhi)，不过(guo)(guo)这样处理(li)虽然清晰(xi)度(du)较高(gao)，但吸墨速度(du)慢。为了提(ti)(ti)高(gao)其(qi)吸墨速度(du)，并(bing)进一步提(ti)(ti)高(gao)其(qi)清晰(xi)度(du)，目前更主流的做法是在树脂(zhi)里添(tian)加填料(liao)(liao)(liao)二氧化(hua)硅（SiO₂）。

目(mu)前，由于(yu)SiO₂具备(bei)多孔的(de)(de)结构和(he)(he)良好(hao)的(de)(de)白度，它(ta)作(zuo)为喷墨(mo)打印介质的(de)(de)涂层内的(de)(de)吸(xi)墨(mo)剂(ji)已获(huo)得了(le)市场的(de)(de)广泛(fan)认可，不仅对水性(xing)油(you)墨(mo)的(de)(de)吸(xi)附速度快、吸(xi)附量大，可提(ti)高网点(dian)直径的(de)(de)可控性(xing)和(he)(he)网点(dian)圆(yuan)度，同时还可降低(di)吸(xi)墨(mo)层的(de)(de)散射系数(shu)，提(ti)高图像(xiang)的(de)(de)浓度。

一、二氧(yang)化硅的(de)作(zuo)用机理

彩喷(pen)纸(zhi)结构示意图

上图是彩(cai)喷(pen)纸的构(gou)造，其中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)涂层主(zhu)(zhu)要由(you)吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)主(zhu)(zhu)剂(ji)(ji)和吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)辅(fu)剂(ji)(ji)两部分(fen)组成(cheng)。吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)主(zhu)(zhu)剂(ji)(ji)又可(ke)分(fen)为无(wu)机类(lei)(lei)(lei)吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)主(zhu)(zhu)剂(ji)(ji)和有(you)机类(lei)(lei)(lei)吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)主(zhu)(zhu)剂(ji)(ji)两类(lei)(lei)(lei)，其中(zhong)无(wu)机类(lei)(lei)(lei)吸(xi)(xi)(xi)墨(mo)主(zhu)(zhu)剂(ji)(ji)有(you)无(wu)定形SiO₂和(he)水(shui)合氧化铝等。

在(zai)吸墨介质(zhi)的吸墨涂层中，SiO₂微(wei)粒(li)的(de)(de)内部(bu)分(fen)子(zi)处于(yu)力(li)场(chang)均(jun)衡状(zhuang)态(tai)，分(fen)子(zi)合(he)力(li)等于(yu)零，而(er)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)分(fen)子(zi)则处于(yu)力(li)场(chang)不均(jun)衡状(zhuang)态(tai)，横(heng)向合(he)力(li)为零，纵向合(he)力(li)则呈(cheng)一(yi)垂(chui)直(zhi)于(yu)微(wei)粒(li)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)力(li)，外部(bu)表(biao)面(mian)(mian)上(shang)每个分(fen)子(zi)都受到(dao)(dao)一(yi)个指向微(wei)粒(li)内部(bu)的(de)(de)力(li)。微(wei)粒(li)收缩(suo)到(dao)(dao)最小面(mian)(mian)积时达(da)到(dao)(dao)最稳定状(zhuang)态(tai)，这时表(biao)面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)能量称(cheng)为表(biao)面(mian)(mian)自由能，就是吸墨(mo)涂层中(zhong)SiO₂微粒对(dui)墨水吸附的(de)动(dong)力。

微(wei)粒的(de)表面积越大，对墨水的(de)吸附能力也(ye)越强。单(dan)个(ge)微(wei)粒吸附的(de)墨水仅局限于微(wei)粒的(de)表面，若有大量(liang)微(wei)粒，且其浓度足以(yi)使(shi)微(wei)粒间的(de)距离缩小(xiao)到构成网(wang)络，形成一(yi)系列(lie)微(wei)孔(kong)，则由(you)于毛细(xi)管作用，进一(yi)步增加了(le)吸墨容(rong)量(liang)。

二氧(yang)化硅SEM图

当(dang)往含有无定形二氧(yang)化硅的涂层上喷(pen)射墨(mo)滴时，墨(mo)水首先很快被无定形SiO₂的(de)凝(ning)聚粒子的(de)间隙(xi)（微孔(kong)）所吸收，接(jie)着被(bei)无定(ding)形SiO₂凝聚粒(li)子自身的细孔所吸收(shou)。因此选用孔隙性(xing)合适的SiO₂吸墨剂产品，是保证(zheng)产品质量稳定(ding)的前提。

二、吸墨剂二氧化硅的选择与使用

SiO₂的选择，其中一个(ge)重要指标为孔隙率(lv)的(de)大小，孔隙(xi)率(lv)越大的(de)产(chan)品，其吸(xi)墨性越强，孔隙(xi)率(lv)的(de)大小可通过(guo)氮吸(xi)附仪进行检测；SiO₂的粒径选择也(ye)同样重要，与油漆(qi)涂料不同，作(zuo)为吸墨涂层产品(pin)所(suo)使(shi)用的SiO₂产品，不(bu)需要产品粒(li)(li)径越细(xi)越好，过细(xi)的粉体(ti)在涂层干(gan)燥之后反而容易出(chu)现(xian)掉(diao)粉的现(xian)象，其平均粒(li)(li)径不(bu)能(neng)超(chao)过涂层干(gan)膜(mo)厚(hou)度(du)，其中的大粒(li)(li)子(zi)一般(ban)不(bu)能(neng)超(chao)过100μm，否则造成涂料过滤困难；SiO₂产品的pH值通常在6～8之间，某些特殊处理的产品pH值低于6，一般选择pH值不低于6的产品使用在吸墨涂层中，pH值过低会造成产品在浆料分散过程中，与其他助剂发生反应，涂料变质。

在吸墨涂层的(de)配置过程中，作(zuo)为吸墨剂的(de)SiO₂应使其(qi)与(yu)水以一定固(gu)含量的比(bi)例(li)进行(xing)高速分散后，再与(yu)其(qi)他胶(jiao)黏剂或浆(jiang)料低速分散后使用(yong)。吸墨(mo)效果(guo)不佳的涂(tu)层，可通过适(shi)当加大SiO₂吸(xi)墨(mo)(mo)剂(ji)的(de)(de)比例进行调整，但添加(jia)量过大(da)时(shi)，涂层的(de)(de)粘(zhan)度增(zeng)大(da)，涂布之后不(bu)能(neng)顺利流平，致使干燥(zao)后涂层各(ge)向吸(xi)墨(mo)(mo)性不(bu)一致，产生(sheng)洇(yin)墨(mo)(mo)现象(xiang)，影响打印效果。而(er)且成本增(zeng)加(jia)的(de)(de)同(tong)时(shi)，浆料粘(zhan)度增(zeng)加(jia)会增(zeng)大(da)干燥(zao)过程(cheng)的(de)(de)符合从而(er)降低(di)生(sheng)产能(neng)力(li)。

资料来源：

喷墨打印涂层吸墨剂二氧化(hua)硅，张忆，樊新华，裴(pei)亚利，操应(ying)军。

喷墨打印材料用(yong)吸(xi)墨剂的合成(cheng)及吸(xi)墨性能的研究，赖兴强。

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