技术领域
[0001] 本
发明涉及静电显影技术领域，具体是一种低温定影彩色碳粉及其制备方法。
背景技术
[0002] 打印复印机在定影阶段加热碳粉需要消耗较多
能源，而当节能减排概念引入打印复印领域后，人们首先想到的就是通过降低打印复印机的定影
温度来减少能源消耗，于是T1/2(
活塞行程的最低点和最高点的1/2点的温度，也叫
软化点温度)低于120℃的低温定影彩色碳粉便应运而生了，这种碳粉能够同时满足节能和高速打印方面的需求。
[0003] 目前原装碳粉厂多采用化学合成法制备低温定影彩色碳粉，相比传统物理
粉碎法可以将碳粉颗粒做得更小、蜡含量做得更高，因而碳粉的光泽性也更好。但是化学法合成法所需的设备投入极大，生产过程中会产生大量污
水，而污
水处理费用又会
叠加到生产成本中，因此化学合成低温定影彩色碳粉的定价普遍偏高，市场接受度有限。而采用常规的物理粉碎法制备低温定影彩色碳粉会面临极大的困难，主要是因为气流粉碎环节碳粉中的
树脂成分容易受热软化，进而在分级环节导致碳粉结
块，结块的碳粉会粘覆在分级轮上影响分级，同时带来一定的损耗。
发明内容
[0004] 本发明的第一目的在于提供一种可采用常规的物理粉碎法进行制备的低温定影彩色碳粉。
[0005] 本发明的第二目的在于提供一种上述低温定影彩色碳粉的制备方法。
[0006] 为实现上述第一目的，本发明提供一种低温定影彩色碳粉，按重量份计包括20至40份的聚乙烯
丙烯酸树脂、50至65份的聚酯树脂、3至8份的
着色剂、1至3份的电荷控制剂、3至6份的
脱模剂以及0.5至5份的表面改性剂。
[0007] 低温定影彩色碳粉还包括占聚乙烯丙烯酸树脂、聚酯树脂、着色剂、电荷控制剂和脱模剂总重量的0.3％至1.5％的纳米金属
氧化物或纳米
二氧化硅。
[0008] 由上述方案可见，上述低温定影彩色碳粉以特定比例复配聚乙烯丙烯酸树脂和聚酯树脂作为粘合树脂，可将碳粉的软化点控制在120℃以下，并将Tg(
玻璃化温度)控制在50℃以上，保证产品的低温定影特性，并有效防止产品在贮运过程中发生结块。另外该复配粘合树脂还有助于扩大碳粉的定影温度范围以适应不同环境条件下的打印。上述表面改性剂在碳粉制备过程的最终混合步骤中添加，主要起到增加碳粉流动性和调节电量的作用。
[0009] 碳粉制备过程中，在对由聚乙烯丙烯酸树脂、聚酯树脂、着色剂、电荷控制剂和脱模剂制成的粗碎颗粒进行气流粉碎前，向粗碎颗粒中添加少量的纳米金属氧化物或纳米
二氧化硅就能明显降低其表面能和附着
力，随后的粉碎分级环节碳粉颗粒不易附着在分级轮上造成结块，也就使得低温熔融的碳粉粉碎分级工艺具备了可行性。
[0010] 进一步的方案是，纳米金属氧化物为粒径在7nm至30nm范围内的氧化
铝、氧化锌、氧化铈、二氧化锆或二氧化
钛，纳米二氧化硅为粒径在7nm至30nm范围内的二氧化硅。
[0011] 由上可见，上述粒径范围的两类氧化物颗粒较小，对于粗碎颗粒可起到较好的降低表面能及
附着力的效果，上述几种金属氧化物的
纳米材料较为常见和易得，
颜色上多为白色或浅色，对于彩色碳粉的颜色干扰较小。
[0012] 进一步的方案是，表面改性剂为粒径在7nm至500nm范围内的二氧化硅、二氧化钛或钛酸锶。
[0013] 进一步的方案是，着色剂的粒度在0.6μm以下。
[0014] 由上可见，粒度在0.6μm一下的着色剂具有较好的着色效果和分散性，适合低温定影彩色碳粉的着色。
[0015] 进一步的方案是，脱模剂为聚乙烯、聚丙烯、巴西棕榈蜡、费托蜡或
微晶蜡。
[0016] 为实现上述第二目的，本发明提供一种低温定影彩色碳粉的制备方法，其特殊之处在于，包括下列步骤：
[0017] (1)将20至40重量份的聚乙烯丙烯酸树脂、50至65重量份的聚酯树脂、3至8重量份的着色剂、1至3重量份的电荷控制剂和3至6重量份的脱模剂投入高速混合机并在常温下混合均匀得到原料粉；
[0018] (2)将原料粉投入
挤出机中熔融混炼后挤出得到片状料，对片状料进行粗碎处理后筛选得到粒径为0.5mm至2mm的粗碎颗粒；
[0019] (3)将粗碎颗粒以及占粗碎颗粒总重0.3％至1.5％的纳米金属氧化物或纳米二氧化硅投入高速混合机中混合1min至3min，随后通过气流粉碎机将混合物粉碎并分级获得平均粒径为7μm至10μm的细粉料；
[0020] (4)将细粉料与0.5至5重量份的表面改性剂通过高速混合机混合3min至6min。
[0021] 进一步的方案是，纳米金属氧化物为粒径在7nm至30nm范围内的氧化铝、氧化锌、氧化铈、二氧化锆或二氧化钛，纳米二氧化硅为粒径在7nm至30nm范围内的二氧化硅。
[0022] 进一步的方案是，表面改性剂为粒径在7nm至500nm范围内的二氧化硅、二氧化钛或钛酸锶。
[0023] 进一步的方案是，着色剂的粒度在0.6μm以下。
[0024] 进一步的方案是，脱模剂为聚乙烯、聚丙烯、巴西棕榈蜡、费托蜡或微晶蜡。
具体实施方式
[0026] 按重量份计，取6份粒度在0.6μm以下的酞菁蓝着色剂、20份苯乙烯丙烯酸树脂、65份聚酯树脂、3份水杨酸盐配合物型负电荷控制剂和6份聚丙烯脱模剂，一次性投入高速混合机中，在常温下搅拌混合2min得到原料粉。
[0027] 将原料粉投入双
螺杆挤出机熔融混炼后挤出得到片状料，使用粗碎机对片状料进行粗碎处理，随后通过筛选机从经过粗碎的片状料中筛选出粒径为0.5mm至2mm的部分作为粗碎颗粒。
[0028] 将粗碎颗粒投入高速混合机，再加入占粗碎颗粒总重量1％的气相法氧化铝(平均粒径为13nm),高速混合2min后再使用气流粉碎机粉碎并分级获得平均粒径为8μm至9μm的细粉料。
[0029] 将细粉料与1重量份粒径在7nm至500nm范围内的二氧化硅表面改性剂投入高速混合机中高速混合3min，得到青色低温定影碳粉成品。
[0030] 制备过程中未发现气流粉碎机的分级轮上有明显的碳粉粘附现象，采用流变仪测得成品的软化点T1/2为94℃,采用粒度分析仪测得成品的Dv50值(即平均粒径，是指大于和小于该粒径的粉末粒子各占50％)为8.6μm,用差热分析仪测得成品的玻璃化温度Tg为57℃，用带电量测试仪测得成品的质荷比为-25μC/g。
[0031] 实施例2
[0032] 按重量份计，取4份粒度在0.6μm以下的颜料红PR122着色剂、40份苯乙烯丙烯酸树脂、50份聚酯树脂、1份水杨酸盐配合物型负电荷控制剂和5份聚乙烯脱模剂，一次性投入高速混合机中，在常温下搅拌混合2min得到原料粉。
[0033] 将原料粉投入
双螺杆挤出机熔融混炼后挤出得到片状料，使用粗碎机对片状料进行粗碎处理，随后通过筛选机从经过粗碎的片状料中筛选出粒径为0.5mm至2mm的部分作为粗碎颗粒。
[0034] 将粗碎颗粒投入高速混合机，再加入占粗碎颗粒总重量0.3％的纳米二氧化钛(平均粒径为15nm),高速混合3min后再使用气流粉碎机粉碎并分级获得平均粒径为7μm至9μm的细粉料。
[0035] 将细粉料与0.5重量份粒径在7nm至500nm范围内的二氧化钛表面改性剂投入高速混合机中高速混合4min，得到品红色低温定影碳粉成品。
[0036] 制备过程中未发现气流粉碎机的分级轮上有明显的碳粉粘附现象，采用流变仪测得成品的软化点T1/2为110℃,采用粒度分析仪测得成品的Dv50值为8.2μm,用差热分析仪测得成品的玻璃化温度Tg为58℃，用带电量测试仪测得成品的质荷比为-28μC/g。
[0037] 实施例3
[0038] 按重量份计，取8份粒度在0.6μm以下的颜料黄PY181着色剂、30份苯乙烯丙烯酸树脂、57份聚酯树脂、2份水杨酸盐配合物型负电荷控制剂和3份巴西棕榈蜡脱模剂，一次性投入高速混合机中，在常温下搅拌混合2min得到原料粉。
[0039] 将原料粉投入双螺杆挤出机熔融混炼后挤出得到片状料，使用粗碎机对片状料进行粗碎处理，随后通过筛选机从经过粗碎的片状料中筛选出粒径为0.5mm至2mm的部分作为粗碎颗粒。
[0040] 将粗碎颗粒投入高速混合机，再加入占粗碎颗粒总重量1.5％的纳米二氧化锆(粒径20nm至30nm),高速混合1min后再使用气流粉碎机粉碎并分级获得平均粒径为8μm至10μm的细粉料。
[0041] 将细粉料与2重量份粒径在7nm至500nm范围内的钛酸锶表面改性剂投入高速混合机中高速混合6min，得到黄色低温定影碳粉成品。
[0042] 制备过程中未发现气流粉碎机的分级轮上有明显的碳粉粘附现象，采用流变仪测得成品的软化点T1/2为100℃,采用粒度分析仪测得成品的Dv50值为9.0μm,用差热分析仪测得成品的玻璃化温度Tg为55℃，用带电量测试仪测得成品的质荷比为-38μC/g。
[0043] 实施例4
[0044] 按重量份计，取3份粒度在0.6μm以下的三菱碳黑MA-100着色剂、28份苯乙烯丙烯酸树脂、65份聚酯树脂、1份水杨酸盐配合物型负电荷控制剂和4份聚丙烯脱模剂，一次性投入高速混合机中，在常温下搅拌混合2min得到原料粉。
[0045] 将原料粉投入双螺杆挤出机熔融混炼后挤出得到片状料，使用粗碎机对片状料进行粗碎处理，随后通过筛选机从经过粗碎的片状料中筛选出粒径为0.5mm至2mm的部分作为粗碎颗粒。
[0046] 将粗碎颗粒投入高速混合机，再加入占粗碎颗粒总重量0.3％的纳米二氧化硅(平均粒径为14nm),高速混合2min后再使用气流粉碎机粉碎并分级获得平均粒径为7μm至9um的细粉料。
[0047] 将细粉料与5重量份粒径在7nm至500nm范围内的二氧化硅表面改性剂投入高速混合机中高速混合5min，得到黑色低温定影碳粉成品。
[0048] 制备过程中未发现气流粉碎机的分级轮上有明显的碳粉粘附现象，采用流变仪测得成品的软化点T1/2为100℃,采用粒度分析仪测得成品的Dv50值为8.0μm,用差热分析仪测得成品的玻璃化温度Tg为58℃，用带电量测试仪测得成品的质荷比为-18μC/g。
[0049] 对比例
[0050] 按重量份计，取8份粒度在0.6μm以下的颜料黄PY181着色剂、30份苯乙烯丙烯酸树脂、57份聚酯树脂、2份水杨酸盐配合物型负电荷控制剂和3份巴西棕榈蜡脱模剂，一次性投入高速混合机中，在常温下搅拌混合2min得到原料粉。
[0051] 将原料粉投入双螺杆挤出机熔融混炼后挤出得到片状料，使用粗碎机对片状料进行粗碎处理，随后通过筛选机从经过粗碎的片状料中筛选出粒径为0.5mm至2mm的部分作为粗碎颗粒。
[0052] 将粗碎颗粒投入高速混合机，再加入占粗碎颗粒总重量0.1％的纳米二氧化硅(平均粒径为7nm),高速混合3min后再使用气流粉碎机粉碎并分级获得平均粒径为8μm至10um的细粉料。
[0053] 将细粉料与2重量份粒径在7nm至500nm范围内的二氧化硅表面改性剂投入高速混合机中高速混合4min，得到黄色低温定影碳粉成品。
[0054] 制备过程中发现气流粉碎机的分级轮上粘附了大量结块的碳粉，采用流变仪测得成品的软化点T1/2为100℃,采用粒度分析仪测得成品的Dv50值为9.0μm,用差热分析仪测得成品的玻璃化温度Tg为55℃，用带电量测试仪测得成品的质荷比为-35μC/g。
