中國納米水性油墨的研發技術(一)

中國納米水性油墨的研發與創新技術(一)

第一防腐

關鍵詞：納米水性油墨，納米包印材料,研發過程，創新技術，應用，展望

Abstract：This article briefly introduced the performanceand character of nanowaterborne ink,and bring forward how nano-power affect the improving of ink,an alysed the current situation about the chinanano-packaging printing material market andi nnovative techniques in the development of nano-water borne ink,summarizedthe application freground and market expectation of thenano-waterborne ink in printing industry。

引言

納米技術（nanotechnology）是一個含義極其豐富的術語。它的基本涵義是在納米尺寸尺度空間內認識和改造自然，研究通過直接操作和安排原子、分子運動規律和特性，創造新物質。這意味著人們可以生產出極純的材料、豐富多樣的新產品，并且能大大提高機器效率。納米技術是指在納米尺度下對物質進行制備、研究與應用的一門綜合性的技術體系，其最終目的是操縱與控制原子、分子制備成人工功能材料。納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術、納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重于材料生產（超微粉、鍍膜等），性能檢測技術（化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱、及光學等性能）。納米加工技術包含精密加工技術（能量束加工等）及掃描探針技術[1]。

我國一位著名的科學家指出：“在信息科學、生物工程、納米科學這三大代表科技未來發展趨勢的‘領導型’學科中，納米科學是我國與發達國家差距最小的學科，也是我國最有可能與發達國家保持同步發展的學科”。世紀之交，新華社2000年8月29日一篇題為《決戰納米時代―記高科技術領域的一場世界性角逐》的新聞綜述，使納米迅速得到了社會的認同。

納米技術將成為今后二三十年科學發展的主導技術。納米技術應用的最重要領域，是制造具有特異物理、化學性質的新型功能材料。最典型的應用是將兩種不同性質的材料制成納米復合顆粒。歐盟早在1995年就發表報告稱：預測在今后20年內納米技術的開發將僅次于芯片制造業，成為世界第二大制造業。納米技術未來的應用遠遠超過計算機工業。根據歷史經驗和最新的科技發展，世界各國的很多科學家都認定：納米技術正昭示著產業革命的曙光，其影響將如同20世紀后葉微電子技術引發了信息革命。

納米科學技術的發展有十分重要的意義。首先它將改觀人類傳統的生產模式，空前地提高社會生產力，并有可能從根本上解決目前人類所面臨的環境污染，生態平衡破壞、原材料與能源消耗等諸多嚴重的問題，同時，納米科技能夠開發物質潛在的信息和結構潛力，使單位體積物質儲存和處理信息的能力提高百萬倍以上。

本世紀的技術革新，很大程度上是靠弄清更加微觀的現象和據此發展操作技術來支撐的。但是，這種傳統的技術開發，在很多領域將遭遇極限。如果沒有與傳統根本不同的新發現，就無法登上新的臺階。納米技術就是發現這種效果與人工的獨特的結構技術，人們正是充分掌握和利用先進的現代科學技術使對納米技術的預言和研究成為可能。

眾所周知，普通油墨是一種復雜的高分子組成物，它具有特定的黏度和優良的印刷適性。其中主要成分是顏料（染料）、高分子黏結劑、溶劑和少量添加劑等組合而成。成墨時，人們將上述各組分按一定比例，放入專用設備中，經充分分散，制得均勻的有一定黏度和觸變性的印刷油墨。


納米油墨的組成和制造方法與普通油墨沒有什么不同。如果有差別的話，那僅僅是這兩種油墨所采用的“顏料”粒子，在粒徑方面有很大差異。普通油墨的顏料粒徑為微米（μm）級，而納米油墨的“顏料”粒徑是納米級。兩者大小相差約1000倍。有特異性能的納米“顏料”的引入，會給其油墨制造工藝帶來某些環節的適度改變，這一點人們也是可以理解的。

納米油墨和普通油墨雖然都用于產品的印刷，但是，前者主要是側重于特種功能方面的應用，而后者往往用于單色或彩色印刷物的印刷。

最近，納米油墨雖然剛剛嶄露頭角，然而，它在電子部件的加工與安裝、高檔產品的裝飾與裝潢、醫藥方面的除菌與檢測以及特種產品的防偽印刷等領域，已初步顯現出了優異的性能和巨大的吸引力[2]。

1.納米水性油墨特性與納米粉體對油墨的改進

1959年物理學家暨諾貝爾獎得主查德?費曼（RichardFeynman）最早提出納米技術的構想之后，納米技術即逐漸被人所重視，并廣泛的運用到各個領域當中。1994年，美國的馬薩諸塞州XMX公司已成功獲得一項用于制造油墨用的納米級均勻微粒原料的專利。由于納米金屬微粒能對光波全部吸收而使自身呈現黑色，同時對光又有散射作用。因此，利用這些特性，可把納米金屬微粒添加到黑色油墨中，制造納米油墨，以提高其純度和密度。半導體納米粒子由于存在顯著的量子尺寸效應和表面效應，因而對光的吸收表現出一定的特性。

隨著對印刷質量要求的不斷提高，顧客對印品的要求不但要質量優良，且要符合環保、防偽等多種特殊需要，因此對油墨也提出了更高的要求。油墨的細度和純度，對印刷品質量有很大的影響。要印刷出高質量的產品，必須要有細度、純度高的油墨作保證。油墨的細度與顏料、填充料的性質和顆粒的大小有直接的關系，而油墨的細度就是指油墨中的顏料(包括填充料)顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結料中的均勻度，它既反映到印品的質量，同時又影響到印版的耐印率。

納米科技為新興之科學技術，其目前主要的研究對象又以納米材料為主，如今納米材料已滲透到各個領域，印刷產業亦然。當納米技術與印刷油墨結合，即能創造出粒子小（粒子小于100nm）、細度高的油墨。而油墨的顆粒愈細，顏料顆粒與連結料接觸面就愈大，印刷的性能也就愈好、愈穩定，其網點也愈顯得清晰飽滿，此即為“納米油墨”。

因納米油墨的色彩較為飽和、艷麗，因此以納米油墨所制成的四原色墨比傳統的印刷四原色墨在印刷迭印中所得的色域要高。此外，納米油墨尚具有耐水、耐磨、穿透性佳等優點，可謂是不僅保留了傳統油墨的優點，更結合了納米技術的優勢[3、10]。

1.1納米水性油墨特性與特點

1.1.1納米水性油墨組成[4、5]

納米水性油墨是由有色體、連接料、體質顏料、助劑等物質組成的均勻漿狀膠黏體，能進行印刷，并在被印刷物體上干燥。納米水性油墨的主劑由作為分散相的顏料和作為連續相的連接料組成。顏料賦予水墨以顏色，連接料提供水墨必要的轉移性能。納米水性油墨的組成如圖1所示。

1.1.1.1連接料

連接料是納米水墨的流體部分，能使著色料即顏料在分散設備上軋細、分散均勻；在承印物上附著牢固，而且使油墨具有必要的光澤、干燥性能和印刷轉移性能。納米水墨連接料一般按溶解性能命名。

1.1.1.2顏料

顏料在納米水墨中是為水墨提供顏色和各種耐(久)性，對水墨的流變性能(流動性、黏度等)也有較大的影響。