纳米油墨与纳米光油应用

纳米油墨与纳米光油应用

    一、纳米油墨

    由于二氧化硅、二氧化钛在纳米尺度时表现出很强的抗紫外光和催化性能，经特殊加工化学反应合成的纳米改性油墨，其耐晒性一般可提高2－3个等级，耐热性和附着牢度均有明显提高。纳米油墨兼容各方面性能。产品（尤其是食品）包装印刷中，很多都对除菌、保鲜等都有很高的要求，而传统的油墨和包装材料在这方面是个空白。如今，纯天然的挤出材料经过纳米技术的改造，再加上应用纳米油墨印刷，就能发挥惊人的杀菌效果。纳米微粒可以替代化学颜料来制作印刷油墨，制得的油墨色彩鲜艳，色相纯正，无毒无味。纳米油墨在胶印、凹印、柔印制作彩色纸箱、纸盒的应用前景十分广泛。此外，纳米油墨的使用还在于可以显著提高印刷产品的质量。

    在印刷品（尤其是高档彩色印刷品）中，产品质量和油墨的细度、纯度有很大的关系。只有细度小、纯度高的油墨才能印刷出高质量的印刷品。所以，提高油墨纯度和细度也是研究新型油墨的一个重要内容。油墨的细度就是指油墨中颜料（包括填充料）颗粒的大小与颜料、填充料分布于连结料中的均匀度。它不仅关系到印品的质量，同时又影响到印版的耐印率。工艺实践情况表明，彩印产品用网纹版印刷或实地版面中含有细小阴字、阴线印刷过程中易出现糊版起脏质量故障，表面上看来，可能认为是油墨稠度不适、粘度太大、布墨量太大或压力太大等原因，其实真正的原因是油墨的颗粒太粗引起的。油墨的细度与颜料、填充料的性质和颗粒的大小有直接的关系。一般来说，用无机颜料（不包括炭黑）所制成的油墨细度不好，颗粒比较粗些，这与油墨的轧制工艺有很大的关系。油墨在轧制工艺过程中研磨的次数越多，它就越显得均匀，颜料颗粒与连结料接触面也就越大，油墨的颗粒就越细，其印刷性能也就显得越好、越稳定。很显然，油墨的细度与印刷品质量有着密切的关系，如以印刷网纹版为例，版面上高调和中间调的1～4成网点不乏有之，要是油墨颗粒与电子面积的比例较接近的话，则容易使网点空虚或铺展起毛，甚至出现电子不光洁的印刷弊病，所以，油墨的细度越好，印刷品上的网点也越显得清晰和饱满有力。此外，油墨的细度越好其浓度也越大，着色力也就越强，产品印刷质量就高。油墨和颜料的颗粒粗，印刷过程中摩擦系数大，印版的耐印率就低。并且颗粒粗的油墨，印刷时还容易产生糊版和积墨现象，以及传墨、布墨不均情况。油墨的细度和纯度如何对印刷品的质量十分敏感，要印刷出高质量的产品，必须要有细度高纯度好的油墨作保证。因此，正确认识油墨细度、纯度与印刷质量的关系，加深对纳米油墨的更深了解，研制出更高质量的纳米油墨，对印刷领域来说都具有十分重要的意义。

    由于纳米材料就是指材料本身是高度超小、超细的状态，基于纳米材料的多种特性，将它运用到油墨体系中会给油墨产业带来一个巨大的推动。1994年，美国的马萨诸塞州XMX公司已成功地获得了一项用于制造油墨用的纳米级均匀微粒原料的专利。而后，XMX公司准备设计一套商业性的生产系统，利用这项专利，选择适当体积的纳米微粒原料来得到油墨的各种颜料，而不再依靠老传统生产油墨所需要的化学颜料。另据报道，我国近来被科技部评为国家重点新产品的纳米级透明氧化铁系列颜料也已开发成功。它对传统颜料的升级换代将产生重要的影响，主要应用于纳米油墨，纳米水性涂层材料等。该材料典型的针状微粒尺寸，长轴为45纳米，短轴为6－7纳米，具有很好的分散性、结晶性和耐候性、高明度和着色力强的特点。它的开发成功，对我国传统颜料的更新换代具有重大意义，尤其可用于制作纳米油墨，使油墨质量大为提高。

    由于纳米金属微粒对光波的吸收不同于普通的材料，纳米金属微粒可以对光波全部吸收而使自身呈现黑色，同时，除对光线的全部吸收作用外，纳米金属微粒对光尚有散射作用。因此，利用纳米金属微粒的这些特性，可以把纳米金属微粒添加到黑色油墨中，制造出纳米黑油墨，从而可以极大地提高黑色油墨的纯度和密度。此外，半导体纳米粒子由于存在显著的量子尺寸效应和表面效应，从而使它的光吸收表现出一定的特性。研究表明，纳米半导体粒子表面经化学修饰后，粒子周围的介质可以强烈地影响其光学性质，表现为吸收光谱发生红移或蓝移，实验证明，Cds纳米微粒的光吸收边有明显的蓝移，TiO2纳米微粒吸收边出现较大幅度的红移。据此，如果把它们分别加入到黄色油墨和青色油墨中制成纳米油墨，就可以在很大程度上增加黄油墨和青油墨的纯度。用添加了特定的纳米微粒的纳米油墨来复制印刷彩色印刷品，能使印刷品层次更加丰富，阶调更加明显，极大地增强表现图像细节的能力，从而可得到高质量的印刷品。

    如今，借助高新技术可以将油墨中的各种成分（如树脂、颜料、填料等）制成纳米级的原材料，这样，由于它们的高度微细而具有很好的流动与润滑性，可以达到更好的分散悬浮和稳定，颜料用量少反而遮盖力高，光泽好，树脂粒度细腻，成膜连续，均匀光浩，膜层薄，使印刷的图像清晰，若用在UV油墨中，可能导致更快地固化速度，同时由于填料的细微均匀分散而消除墨膜的收缩起皱现象。在玻璃陶瓷的印墨中，若无机原料构成为纳米级的细度，那将会节省大量的原料并印出更精美的图像。在颜料上给油墨制造业带来一个巨大的变革，它不再依赖于化学颜料，而是选择适当体积的纳米微粒来呈现不同的颜色。因为有些物质处在纳米级时，粒度不同颜色也不同，或不同物质不同颜色，如TiO2、SiO2在纳米粒子是白色，Cr203是绿色，Fe203是褐色。还有如纳米Al203这类无机纳米材料具有很好的流动性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。纳米级碳黑具有导电性，对静电具有很好的屏蔽作用，防止电信号受到外部静电的干扰，若把它加入油墨就可以制成导电油墨，如大容量集成电路，现代接触式面板开关等。另外，在导电油墨中如将Ag制成纳米级而代替微米级Ag，可以节省50％的Ag粉，这种导电油墨可以直接印在陶瓷和金属上，墨膜层薄且均匀光滑，性能很好。若将Cu、Ni材料制成0.1～1μm的超微颗粒，它可以代替钯与银等贵重金属导电。

    此外，有些纳米粉微粒自身具有发光基团，可以自己发光，比如，“－N＝N－”纳米微粒等。这些新型纳米发光材料，经几分钟的光照就能在黑暗重自行发光12～24小时以上，其发光强度和维持时间是传统荧光材料的30倍以上，且材料本身无毒、无害、不含任何放射性元素，其稳定性和耐候性优良。并可无限次循环使用。用添加有这种纳米微粒的油墨印出的印品不需要外来光源的照射，仅靠自身发光就能被人眼识别，用于防伪印刷也可以达到很好的一线防伪效果。用于户外大型广告喷绘或夜间怨毒图文印刷品，就不再需要外来光源，不但可以节省能源，而且大大方便了使用者。还有，由于纳米微粒具有很好的表面湿润性，它们吸附于油墨中的颜料颗粒表面，能大大改善油墨的亲油和可润湿性，并能保证整个油墨分散系的稳定，所以添加有纳米微粒的纳米油墨的印刷适性能得到较大的改善。相信随着纳米材料技术的进一步发展，会有更多的具有不同特性的纳米材料会被人们所认识和利用，把这些纳米材料应用到油墨制造中，可以获得具有不同用途的特种油墨，用于机密文件印刷、多种防伪印刷及各种工艺品的印刷，都能获得非同一般的良好效果。

    在颜料纳米化的实际验证上，纳米化颜料外观颜色远比次微米的颜料更为深黑，其主要原因为颜料的粒子大，光线透过会打碎，因而光线散射出光来，少部分的光则穿透过去。而纳米颜料粒径小，光散射弱，光谱吸收面积变小，光的反射率小于1％，因此在颜色的外观上就明显较次微米颜料深。纳米化颜料的应用范围相当广泛，生活上的实例如喷墨墨水、涂料、油墨、光电显示器等，在产品的制造过程中，加入3％～5％等少许比例的纳米颜料，即能改善油墨遮蔽率、饱和度、耐旋光性、耐水性等问题。此外，在普通和彩色激光打印机中，碳粉颗粒的粗细是决定输出质量优劣的一个重要因素，也是能否再提高打印机分辨率的一个关键。因此，用纳米材料来制造碳粉用于激光打印，尤其是彩色激光打印，可大大提高输出的质量。此外，在当前彩色喷墨打印中，由于墨水的问题，不仅影响到打印质量，而且时常会因此出现喷嘴堵塞等故障，但一旦开发出纳米材料的墨水，相信这些问题都可以很好地解决，而且彩色激光打印和彩色喷墨打印作为今后数字印刷和按需印刷的主要印刷设备，纳米技术将在这领域中起到重要的作用。

    二、纳米UV上光油

    纸包装制品，表面光泽处理的技术正逐步向紫外线固化UV上光方向发展，纳米级UV上光油使彩色瓦楞纸箱具耐摩擦、耐指划、防潮、高光泽度等性能。纳米UV上光油主要由纳米齐聚物（如环氧丙烯酸等）、活性稀释剂、光引发剂及其他助剂组成。UV上光的方式很多，可上光机与印刷机上光、辊涂上光活印刷上光。

    可以预计，当不断完善的纳米高新技术在瓦楞纸箱印刷中得到广泛应用后，今后瓦楞纸箱的印刷，其分辨率将会更高、效果更好。瓦楞纸箱的制造离不开包装印刷，在包装印刷行业中，纳米微粒扮演着越来越重要的作用。

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