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1、与与 时时 俱俱 进进 的的 Ink-喷墨打印墨水喷墨打印墨水 市场上已经实现商品化生产市场上已经实现商品化生产的喷墨打印墨水有两种，即的喷墨打印墨水有两种，即染料染料型（第一代）型（第一代）和和颜料型（第二代）颜料型（第二代）。无论是何种，都有水性和溶剂。无论是何种，都有水性和溶剂型之分，取决于它们的具体应用型之分，取决于它们的具体应用场合。喷墨打印墨水不仅仅是一场合。喷墨打印墨水不仅仅是一种办公用品，它还可以被用于个种办公用品，它还可以被用于个性化的纺织品数码印花。第一代性化的纺织品数码印花。第一代和第二代喷墨打印墨水仍各具有和第二代喷墨打印墨水仍各具有自己的弱点，文中就这些弱点的自己的弱
2、点，文中就这些弱点的克服提出了两种思路，并就喷墨克服提出了两种思路，并就喷墨打印技术的发展给出了一个具体打印技术的发展给出了一个具体的事例。的事例。 第一代喷墨打印墨水第一代喷墨打印墨水 喷墨打印作为一种印刷技术，上世纪喷墨打印作为一种印刷技术，上世纪90年代初在我国市场上开年代初在我国市场上开始出现，当时是作为色带打印技术的升级换代，也是在办公室里用于始出现，当时是作为色带打印技术的升级换代，也是在办公室里用于纸质文件的打印。那时喷墨打印墨水内的着色剂主要是水溶性的染料，纸质文件的打印。那时喷墨打印墨水内的着色剂主要是水溶性的染料，具体的品种是具体的品种是酸性染料酸性染料和和直接染料直接染料
3、。 用这两种染料制成的墨水是不耐水的，甚至不耐手掌中的汗，印制用这两种染料制成的墨水是不耐水的，甚至不耐手掌中的汗，印制品一遇水就模糊了。品一遇水就模糊了。 1）纸张的基质是纤维素，酸性染料与纤维素没有直接性，染料不会固着）纸张的基质是纤维素，酸性染料与纤维素没有直接性，染料不会固着在纸上却又因它的水溶性而随水一起在纸上扩散。在纸上却又因它的水溶性而随水一起在纸上扩散。2）直接染料虽然对纤维素有直接性，但是作为办公用品，它的使用温度）直接染料虽然对纤维素有直接性，但是作为办公用品，它的使用温度低于直接染料用于纤维素的染色所需要的温度。低于直接染料用于纤维素的染色所需要的温度。 后来发展到使用后
4、来发展到使用活性染料活性染料，试图用活性染料的反应，试图用活性染料的反应性与纤维素结合。性与纤维素结合。二氯均三嗪类二氯均三嗪类型的活性染料确型的活性染料确实可以在实可以在30-40 C与纤维素很与纤维素很好地结合，但是好地结合，但是同样它也可以在同样它也可以在这个温度下与水这个温度下与水反应从而失去与反应从而失去与纤维素的反应活纤维素的反应活泼性泼性， 选用一氯均三嗪类选用一氯均三嗪类型的品种，后者与纤维型的品种，后者与纤维素反应的温度是素反应的温度是50-60 C。显然，在一般。显然，在一般情况下（除了沙漠外），情况下（除了沙漠外），气温很难达到这个高度，气温很难达到这个高度，所以尽管活性
5、染料能与所以尽管活性染料能与纤维素发生反应，但是纤维素发生反应，但是使用温度不够高，故仍使用温度不够高，故仍不能解决印刷制品不耐不能解决印刷制品不耐水的弊端。水的弊端。 为了解决上述问题，需要额外使用染料固色剂，它们一般是为了解决上述问题，需要额外使用染料固色剂，它们一般是诸如式诸如式1所示的季铵盐类型的阳离子聚合物，它们既可以使染料所示的季铵盐类型的阳离子聚合物，它们既可以使染料具有较高的耐水性，又不会破坏染料的着色性能。具有较高的耐水性，又不会破坏染料的着色性能。式中，R1R4 = 甲基或乙基；R = C1-6 亚烷基或亚苯基；X=Cl 或Br；n = 3-300 目前市场上喷墨打印用的染
6、料型墨水品种相当多，用它们目前市场上喷墨打印用的染料型墨水品种相当多，用它们打印的制品图像清晰，色彩逼真，同时具有干燥速度快，在打印的制品图像清晰，色彩逼真，同时具有干燥速度快，在喷嘴处不易形成硬壳，长期存放稳定性好的优点。喷嘴处不易形成硬壳，长期存放稳定性好的优点。第一代喷墨打印墨水的制作第一代喷墨打印墨水的制作 制作过程相对比较简单，因为着色剂是水溶性的，它的水溶液就相制作过程相对比较简单，因为着色剂是水溶性的，它的水溶液就相对比较稳定，因此，染料本身不易在打印机的喷嘴和墨盒中造成堵塞。对比较稳定，因此，染料本身不易在打印机的喷嘴和墨盒中造成堵塞。但是商品化的染料本身含有许多无机盐（氯化钠
7、和但是商品化的染料本身含有许多无机盐（氯化钠和/或硫酸钠），有的或硫酸钠），有的商品染料中盐的含量比染料还要多。商品染料中盐的含量比染料还要多。 另一方面，商品化的染料本身因盐的大量存在，由于同离子效应（盐析）另一方面，商品化的染料本身因盐的大量存在，由于同离子效应（盐析）的缘故使得它在水中的溶解度并不十分高，因此制作第一代喷墨打印墨水的的缘故使得它在水中的溶解度并不十分高，因此制作第一代喷墨打印墨水的难度在于脱除染料中的无机盐分。这就需要使用膜过滤技术，现在这种技术难度在于脱除染料中的无机盐分。这就需要使用膜过滤技术，现在这种技术已经非常成熟。大多数生产活性染料的厂商都可以提供低盐分的活性染
8、料。已经非常成熟。大多数生产活性染料的厂商都可以提供低盐分的活性染料。除了无机盐以外，商品染料中的某些其他杂质也会破坏墨水的稳定性，所以除了无机盐以外，商品染料中的某些其他杂质也会破坏墨水的稳定性，所以在配制墨水前必须对商品染料进行纯化处理以去除其中的杂质。在配制墨水前必须对商品染料进行纯化处理以去除其中的杂质。 适宜制作染料型墨水的染料有许多，使用者可以根据自己的爱好进适宜制作染料型墨水的染料有许多，使用者可以根据自己的爱好进行选择，但是在商品化的喷墨打印墨水中，常用的染料品种是：行选择，但是在商品化的喷墨打印墨水中，常用的染料品种是： 黄色：黄色：C.I.酸性黄酸性黄23、酸性黄、酸性黄1
9、7、酸性黄、酸性黄104；C.I.直接黄直接黄86、直接、直接黄黄132红色：红色：C.I.活性红活性红180、C.I.酸性红酸性红52、酸性红、酸性红377、酸性红、酸性红289、酸、酸性红性红254、酸性红、酸性红249蓝色：蓝色：C.I.直接蓝直接蓝199、直接蓝、直接蓝86；C.I.酸性蓝酸性蓝9黑色：黑色：C.I.食品黑食品黑2、C.I.直接黑直接黑168。 墨水中除了着色剂外，还要添加许多其他组分，以提高墨水墨水中除了着色剂外，还要添加许多其他组分，以提高墨水的应用效果。的应用效果。1)为了获得干燥快的效果，需要在墨水中添加有机溶剂，可用的溶剂有：烷基为了获得干燥快的效果，需要在墨
10、水中添加有机溶剂，可用的溶剂有：烷基酰胺、酮及酮醇、醚，聚亚烷基二醇、多元醇低碳数单烷基醚，多元醇低碳数二酰胺、酮及酮醇、醚，聚亚烷基二醇、多元醇低碳数单烷基醚，多元醇低碳数二烷基醚，烷基醚，C16的烷基醇，环丁砜、吡咯烷酮、的烷基醇，环丁砜、吡咯烷酮、N-甲基甲基-2-吡咯烷酮、吡咯烷酮、1,3-二甲基二甲基-2-咪唑啉酮、咪唑啉酮、1,5-戊二醇、戊二醇、l,2-己二醇。己二醇。2)为了增加染料在墨水中的溶解度，需要添加缓冲剂，如：磷酸盐、硼酸盐、碳为了增加染料在墨水中的溶解度，需要添加缓冲剂，如：磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐、醋酸盐。酸盐、醋酸盐。 3)为了调节墨水的流动性，需要添加粘度调节剂
11、，如：聚乙烯醇、各种水溶性纤为了调节墨水的流动性，需要添加粘度调节剂，如：聚乙烯醇、各种水溶性纤维素以及水溶性树脂。维素以及水溶性树脂。4) 为了使墨水保持中性，以免腐蚀喷嘴，就需要添加为了使墨水保持中性，以免腐蚀喷嘴，就需要添加pH调节剂，如：二乙醇胺、调节剂，如：二乙醇胺、三乙醇胺等。三乙醇胺等。 5)为了降低墨水的表面张力，以使墨水能迅速地在纸张或其他底物上铺展开，需为了降低墨水的表面张力，以使墨水能迅速地在纸张或其他底物上铺展开，需要添加表面活性剂要添加表面活性剂。第一代喷墨打印墨水的配方第一代喷墨打印墨水的配方 表表1典型的喷墨打印墨水中染料的品种与组成典型的喷墨打印墨水中染料的品种
12、与组成 表表2喷墨打印用墨水的配方喷墨打印用墨水的配方 第一代喷墨打印墨水用于数码喷墨印花第一代喷墨打印墨水用于数码喷墨印花 喷墨打印一开始是作为办公用品问世的，但是随着喷喷墨打印一开始是作为办公用品问世的，但是随着喷墨打印技术的发展，开始向各个领域拓展，最典型的是纺墨打印技术的发展，开始向各个领域拓展，最典型的是纺织品的数码喷墨印花。织品的数码喷墨印花。 纺织品一般使用染料染色，但是这种染色制品其色调是单纺织品一般使用染料染色，但是这种染色制品其色调是单一的。为了获得色彩绚丽的图案，就要使用印花技术。传统的印一的。为了获得色彩绚丽的图案，就要使用印花技术。传统的印花技术非常复杂，如：筛网印花
13、和滚筒印花。花技术非常复杂，如：筛网印花和滚筒印花。 筛网印花筛网印花 筛网印花包括印花筛网的准备，印花筛网由紧绷在木制或金属框筛网印花包括印花筛网的准备，印花筛网由紧绷在木制或金属框架上的具有细网眼的尼龙、聚酯纤维或金属丝织物制成（历史上用架上的具有细网眼的尼龙、聚酯纤维或金属丝织物制成（历史上用于印花的筛网曾经是用真丝制成的，所以该工艺又常称为丝网印花）于印花的筛网曾经是用真丝制成的，所以该工艺又常称为丝网印花）。筛网织物上要涂上一层不透明的无孔薄膜。有花纹处，要除去不。筛网织物上要涂上一层不透明的无孔薄膜。有花纹处，要除去不透明薄膜，留下有细网眼的网版，这一区域就是将要印制图案的部透明薄
14、膜，留下有细网眼的网版，这一区域就是将要印制图案的部位。大部分商业筛网织物先被涂上一层光敏性薄膜，然后再通过感位。大部分商业筛网织物先被涂上一层光敏性薄膜，然后再通过感光法除去花纹部位的薄膜而显现图案。在要印花的织物上放置筛网光法除去花纹部位的薄膜而显现图案。在要印花的织物上放置筛网进行印花。把印花浆倒人印花框内，通过刮刀进行印花。把印花浆倒人印花框内，通过刮刀(一种类似于汽车挡风一种类似于汽车挡风玻璃上刮水器般的工具玻璃上刮水器般的工具)迫使其从筛网的网眼处透过。迫使其从筛网的网眼处透过。圆网印花圆网印花 圆网印花的原理与筛网印花是相同的，所需要的工序也圆网印花的原理与筛网印花是相同的，所需
15、要的工序也相同，不同点在于圆网印花可实现连续化生产。印花织物相同，不同点在于圆网印花可实现连续化生产。印花织物由宽橡胶带输送到不断运动中的圆网花筒下面，当然要获由宽橡胶带输送到不断运动中的圆网花筒下面，当然要获得多色彩也必须有多个圆网花筒。花筒上的图案是采用雕得多色彩也必须有多个圆网花筒。花筒上的图案是采用雕刻技术制作的，所以成本昂贵。圆网印花的生产速度很快，刻技术制作的，所以成本昂贵。圆网印花的生产速度很快，大于每小时大于每小时3500码。对于批量小的制品，不适合采用这种码。对于批量小的制品，不适合采用这种技术进行印花。技术进行印花。喷墨印花喷墨印花 喷墨印花消除了雕刻滚筒和制作筛网所造成的
16、延时和成本喷墨印花消除了雕刻滚筒和制作筛网所造成的延时和成本增加，这是一个在快速多变的纺织品市场上颇具竞争性的优势。增加，这是一个在快速多变的纺织品市场上颇具竞争性的优势。喷墨印花系统灵活且快速，能迅速从一种花样转到另一种花样。喷墨印花系统灵活且快速，能迅速从一种花样转到另一种花样。在这种转换的同时，不会产生废布。在这种转换的同时，不会产生废布。喷墨印花可以真正做到个性化，顾客可以自行绘制花样，然后喷墨印花可以真正做到个性化，顾客可以自行绘制花样，然后通过计算机扫描，再打印到自己指定的底物上，因而这种花样或通过计算机扫描，再打印到自己指定的底物上，因而这种花样或图案是唯一的。当然，图案是唯一的
17、。当然，喷墨印花的速度比较慢，无法满足批量化喷墨印花的速度比较慢，无法满足批量化生产。目前，已有多种喷墨印花机投入纺织品印花生产中，其中生产。目前，已有多种喷墨印花机投入纺织品印花生产中，其中较为著名的是意大利较为著名的是意大利Millilin公司生产的公司生产的Millitron喷墨印花机。喷墨印花机。 第二代喷墨打印墨水第二代喷墨打印墨水 上世纪上世纪90年代后期市场上开始出现了第二代喷墨打印墨水，因所用年代后期市场上开始出现了第二代喷墨打印墨水，因所用的着色剂为水不溶性的颜料，故也有人称之为的着色剂为水不溶性的颜料，故也有人称之为颜料型墨水颜料型墨水。 因颜料是水不溶的，所以它的耐水性能
18、要优于染料且不易受天气影响，但是正因颜料是水不溶的，所以它的耐水性能要优于染料且不易受天气影响，但是正因为颜料不是溶解于水而是分散于水中，它与水组成的液体不是溶液而是一种分因为颜料不是溶解于水而是分散于水中，它与水组成的液体不是溶液而是一种分散体，因而从热力学上说，颜料型墨水是不稳定的，长时间储存就可使墨水中的散体，因而从热力学上说，颜料型墨水是不稳定的，长时间储存就可使墨水中的颜料颗粒粒径增大，从而造成喷嘴堵塞。为了保证不堵塞喷嘴，所用的颜料必须颜料颗粒粒径增大，从而造成喷嘴堵塞。为了保证不堵塞喷嘴，所用的颜料必须经过严格的细化加工，一般是先通过机械研磨，再通过高压均质泵处理，最后还经过严格
19、的细化加工，一般是先通过机械研磨，再通过高压均质泵处理，最后还要通过一定孔径的膜过滤（一般称作纳滤）。因为细小的固体颗粒具有较大的表要通过一定孔径的膜过滤（一般称作纳滤）。因为细小的固体颗粒具有较大的表面自由能，所以它们很容易自发地发生凝聚或团聚。因此在对颜料进行研磨时，面自由能，所以它们很容易自发地发生凝聚或团聚。因此在对颜料进行研磨时，就要在其内加入适当的表面活性剂（分散剂）。颜料的颗粒直径对喷墨墨水体系就要在其内加入适当的表面活性剂（分散剂）。颜料的颗粒直径对喷墨墨水体系的稳定性有很大影响。当粒子较大时，运动速度降低。大颗粒比小颗粒的比表面的稳定性有很大影响。当粒子较大时，运动速度降低。
20、大颗粒比小颗粒的比表面积小，形成的双电层的面积也小，不利于产生足够的排斥力。另外，根据斯托克积小，形成的双电层的面积也小，不利于产生足够的排斥力。另外，根据斯托克斯定律，在重力场中颗粒的沉降速度与颗粒直径的平方成正比。所以，颗粒越大，斯定律，在重力场中颗粒的沉降速度与颗粒直径的平方成正比。所以，颗粒越大，沉降速度越高，容易使体系受到破坏。要提高墨水的储存稳定性，颜料颗粒应控沉降速度越高，容易使体系受到破坏。要提高墨水的储存稳定性，颜料颗粒应控制在制在0.5 以下。同时由于小颗粒有着比大颗粒更大的溶解度，所以要使分散体稳以下。同时由于小颗粒有着比大颗粒更大的溶解度，所以要使分散体稳定，其内的颗粒
21、粒径分布要窄，以免小颗粒溶解后在大颗粒的边缘再生长出来。定，其内的颗粒粒径分布要窄，以免小颗粒溶解后在大颗粒的边缘再生长出来。 影响墨水应用性能的一些因素影响墨水应用性能的一些因素 颜色间渗透的控制颜色间渗透的控制 不论是染料型还是颜料型墨水，都要遇到各颜色墨水之间的颜色渗透不论是染料型还是颜料型墨水，都要遇到各颜色墨水之间的颜色渗透(bleeding)问题，即在边界上一种颜色的墨水扩散到另一种颜色的墨水问题，即在边界上一种颜色的墨水扩散到另一种颜色的墨水中。颜色间的渗透必须消除或减少到目测看不到，以使制品的色彩分明。中。颜色间的渗透必须消除或减少到目测看不到，以使制品的色彩分明。颜料型墨水由
22、于颜料的不溶性，这种问题不是很严重。染料型墨水则由颜料型墨水由于颜料的不溶性，这种问题不是很严重。染料型墨水则由于染料的水溶性，此问题较为突出，需要格外关注。于染料的水溶性，此问题较为突出，需要格外关注。 一种控制颜色间的渗透采用了一种控制颜色间的渗透采用了pH敏感渗透控制机理：在一组（三色或四敏感渗透控制机理：在一组（三色或四色墨水）色彩中，使一种色彩的墨水中的染料为色墨水）色彩中，使一种色彩的墨水中的染料为pH敏感的品种，这样当敏感的品种，这样当它被打印在介质上时若与另一种具有它被打印在介质上时若与另一种具有pH高于或低于自己所在墨水的墨水高于或低于自己所在墨水的墨水相接触，这样对相接触，
23、这样对pH敏感的染料在打印介质上就会变为不溶性的染料，它敏感的染料在打印介质上就会变为不溶性的染料，它会沉淀在介质上，从而可避免或减少颜色间的渗透。要利用会沉淀在介质上，从而可避免或减少颜色间的渗透。要利用pH敏感渗透敏感渗透控制机理，则需在墨水中加入一种适宜的酸（一般选用有机酸），它在控制机理，则需在墨水中加入一种适宜的酸（一般选用有机酸），它在墨水中的含量在墨水中的含量在l8较为适宜。酸的选择取决于墨水的组成，常用的较为适宜。酸的选择取决于墨水的组成，常用的是柠檬酸、乙醇酸和丁二酸。是柠檬酸、乙醇酸和丁二酸。 无机盐含量无机盐含量无机盐在水中会发生电离。当无机盐浓度增加时，将有较多的无机离
24、子无机盐在水中会发生电离。当无机盐浓度增加时，将有较多的无机离子与颜料粒子胶束的紧密层电性相反的电荷进入到紧密层。当该紧密层的与颜料粒子胶束的紧密层电性相反的电荷进入到紧密层。当该紧密层的电荷被完全中和时，则颜料粒子胶束的电荷被完全中和时，则颜料粒子胶束的zeta电位降至零，此时颜料粒子电位降至零，此时颜料粒子胶束间的静电斥力变小甚至完全消失，从而造成体系的抗凝聚能力降低胶束间的静电斥力变小甚至完全消失，从而造成体系的抗凝聚能力降低。 研究发现，采用两种分散剂按一定比研究发现，采用两种分散剂按一定比例混合使用的效果比用单一品种的分散剂例混合使用的效果比用单一品种的分散剂为好。表面活性剂的用量并
25、非越多越好，为好。表面活性剂的用量并非越多越好，因为表面活性剂的用量若超过了颜料粒子因为表面活性剂的用量若超过了颜料粒子可吸附的表面，会形成双分子或多分子吸可吸附的表面，会形成双分子或多分子吸附，从而形成表面活性剂间的凝聚，反而附，从而形成表面活性剂间的凝聚，反而使得小颗粒有聚集成大颗粒的可能。无机使得小颗粒有聚集成大颗粒的可能。无机盐的含量常用电导率表示，需控制在盐的含量常用电导率表示，需控制在20毫毫西门子（西门子（S/cm）以下。）以下。 表面活性剂的性质表面活性剂的性质 首先是表面活性剂类型的影响，如果在水中的固体表面带正电，首先是表面活性剂类型的影响，如果在水中的固体表面带正电，则阴
26、离子表面活性剂比阳离子表面活性剂更易被吸附。则阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂更易被吸附。不同链长的表面活性剂在固体表面的吸附程度也不一样。一般是不同链长的表面活性剂在固体表面的吸附程度也不一样。一般是碳氢链越长者越易被吸附，即使在溶液浓度比较低的情况下也会有碳氢链越长者越易被吸附，即使在溶液浓度比较低的情况下也会有较高的吸附量。较高的吸附量。 对于聚氧乙烯非离子表面活性剂则还有聚氧乙烯链长的影响，一般规律是聚对于聚氧乙烯非离子表面活性剂则还有聚氧乙烯链长的影响，一般规律是聚氧乙烯链越长则吸附量越少。氧乙烯链越长则吸附量越少。 温度的影响温度的影响 离子型表面活性剂吸附量一般随温度升高，分子
27、的热运动加剧而减小，离子型表面活性剂吸附量一般随温度升高，分子的热运动加剧而减小，而非离子型表面活性剂的吸附量通常随温度升高而变大。这是由于溶液温而非离子型表面活性剂的吸附量通常随温度升高而变大。这是由于溶液温度升高时，聚氧乙烯分子链被拉直，亲水性下降而致。在对颜料进行湿式度升高时，聚氧乙烯分子链被拉直，亲水性下降而致。在对颜料进行湿式粉碎时应特别注意控制体系的温度，保证在颜料粒子表面有一定的吸附量。粉碎时应特别注意控制体系的温度，保证在颜料粒子表面有一定的吸附量。为防止配制好的墨水在储存期间发生凝聚，存放温度在为防止配制好的墨水在储存期间发生凝聚，存放温度在15-25为宜。为宜。pH值的影响
28、值的影响 pH对表面活性剂在液固界面上吸附量的影响因体系而异。一些固体表面的对表面活性剂在液固界面上吸附量的影响因体系而异。一些固体表面的电荷性质随体系电荷性质随体系pH的不同而不同。由于离子化或吸附作用，固体颗粒表面电荷的不同而不同。由于离子化或吸附作用，固体颗粒表面电荷可以从正电性变为负电性，或者从负电性变为正电性。显然，固体颗粒表面电可以从正电性变为负电性，或者从负电性变为正电性。显然，固体颗粒表面电荷性质的改变对表面活性剂吸附量将产生不同影响。一般而言，体系的荷性质的改变对表面活性剂吸附量将产生不同影响。一般而言，体系的pH应调应调节在节在8左右。左右。 第二代喷墨打印墨水的制备第二代
29、喷墨打印墨水的制备 将颜料加水打浆后与分散剂、助剂等混合，然后输送到研磨将颜料加水打浆后与分散剂、助剂等混合，然后输送到研磨机中研磨。在此过程中，用电子显微镜或粒度仪等手段检测颜料机中研磨。在此过程中，用电子显微镜或粒度仪等手段检测颜料颗粒的细度或者是分散液的分散性，直至达到要求。取出料液颗粒的细度或者是分散液的分散性，直至达到要求。取出料液（分离出研磨珠），再进行钠滤，钠滤后即成墨水原液。按设计（分离出研磨珠），再进行钠滤，钠滤后即成墨水原液。按设计要求的着色强度，加入不同数量的溶剂、助剂及其他添加剂。最要求的着色强度，加入不同数量的溶剂、助剂及其他添加剂。最后，再调整墨水的粘度（一般控制在
30、后，再调整墨水的粘度（一般控制在1.5-3毫里泊毫里泊/秒，秒，mPa/S）、）、表面张力和表面张力和pH，再次过滤即成喷墨打印墨水。下图是科研人员，再次过滤即成喷墨打印墨水。下图是科研人员调制喷墨打印墨水和控制质量的图片。调制喷墨打印墨水和控制质量的图片。 喷墨打印墨水的发展喷墨打印墨水的发展 第一代墨水是用水第一代墨水是用水溶性染料配制成的，溶性染料配制成的，缺点是在使用的过程缺点是在使用的过程中染料的耐水性不好、中染料的耐水性不好、耐日晒牢度和耐气候耐日晒牢度和耐气候牢度不高，不适合用牢度不高，不适合用在室外的场合。在室外的场合。 第二代墨水是用水不溶性的颜料配制第二代墨水是用水不溶性的
31、颜料配制成，它克服了染料墨水的缺点，耐水成，它克服了染料墨水的缺点，耐水性、耐日晒牢度和耐气候牢度要高得性、耐日晒牢度和耐气候牢度要高得多。但是此类墨水在制造时必须将颜多。但是此类墨水在制造时必须将颜料的颗粒加工得很细，最为棘手的是料的颗粒加工得很细，最为棘手的是钠滤。后来还发现，即使颜料的颗粒钠滤。后来还发现，即使颜料的颗粒已经被加工得很细，可是在储存时却已经被加工得很细，可是在储存时却不能完全保证细小的颜料颗粒不再重不能完全保证细小的颜料颗粒不再重新凝聚。新凝聚。为了解决这个问题，需要开发第三代的墨水。期望第三代墨水能为了解决这个问题，需要开发第三代的墨水。期望第三代墨水能保持前两代的优点
32、，同时克服前两代各自的缺点。目前第三代墨水尚保持前两代的优点，同时克服前两代各自的缺点。目前第三代墨水尚未问世，大家正在研发之中。有两种思路被提出来解决上述困惑，一未问世，大家正在研发之中。有两种思路被提出来解决上述困惑，一是利用冰染染料的染色原理，二是利用暂溶性颜料的加工原理。是利用冰染染料的染色原理，二是利用暂溶性颜料的加工原理。冰染染料的染色原理冰染染料的染色原理 冰染染料在染色前不是一个完整的染料，而是两个独立的组分，即重冰染染料在染色前不是一个完整的染料，而是两个独立的组分，即重氮组分和偶合组分。氮组分和偶合组分。 偶合组分通常是一种酚类化偶合组分通常是一种酚类化合物，如合物，如2-
33、萘酚或色酚萘酚或色酚AS及其及其衍生物，它们可以溶于碱的水溶衍生物，它们可以溶于碱的水溶液。在染色前，先把偶合组分溶液。在染色前，先把偶合组分溶于碱的水溶液，然后把棉织物于碱的水溶液，然后把棉织物（布匹）放在此溶液中浸一浸，（布匹）放在此溶液中浸一浸，再捞起来烘干，这样布匹上就吸再捞起来烘干，这样布匹上就吸附有偶合组分。附有偶合组分。 在染色时，对重氮组分进行重在染色时，对重氮组分进行重氮化，因为做这样的反应需要低氮化，因为做这样的反应需要低温，所以在重氮液中要加入冰块温，所以在重氮液中要加入冰块以降低反应液的温度。以降低反应液的温度。 让吸附有偶合组分的布匹在重氮液中走一走，于是偶合反应让吸
34、附有偶合组分的布匹在重氮液中走一走，于是偶合反应在布匹上进行，反应的结果是在布匹上生成了水不溶性的偶氮颜料。在布匹上进行，反应的结果是在布匹上生成了水不溶性的偶氮颜料。由于是在冰液中走了一趟而使布匹生色，所以把这种染料叫做冰染由于是在冰液中走了一趟而使布匹生色，所以把这种染料叫做冰染染料染料。冰染染料反应原理冰染染料反应原理 我们在打印前也可使纸张或织我们在打印前也可使纸张或织物先吸附偶合组分，然后烘干。物先吸附偶合组分，然后烘干。这在造纸工业上是办得到的。再这在造纸工业上是办得到的。再选择一种稳定的重氮盐在打印前选择一种稳定的重氮盐在打印前或印花前把它溶解在水中，这就或印花前把它溶解在水中，
35、这就是装在喷墨打印机墨盒中的墨水，是装在喷墨打印机墨盒中的墨水，然后将其喷射到纸张或织物上。然后将其喷射到纸张或织物上。后者喷有重氮液的部位会因发生后者喷有重氮液的部位会因发生偶合反应而生色，未喷有重氮液偶合反应而生色，未喷有重氮液的部位则不显色，于是在纸张或的部位则不显色，于是在纸张或织物上生成了所期望的图案。织物上生成了所期望的图案。 这种思路既解决了水溶性染料要除盐的问题，又解决了染料的应这种思路既解决了水溶性染料要除盐的问题，又解决了染料的应用牢度问题，还解决了有机颜料需要磨细和纳滤的问题。只是到目前用牢度问题，还解决了有机颜料需要磨细和纳滤的问题。只是到目前为止，符合这样要求的重氮盐
36、（色盐）尚未找到，所以就需要开发新为止，符合这样要求的重氮盐（色盐）尚未找到，所以就需要开发新一代的、稳定的重氮盐。我们曾经开发了一种如下结构的、稳定性的一代的、稳定的重氮盐。我们曾经开发了一种如下结构的、稳定性的重氮盐：重氮盐： 它是一种稳定的重氮盐，可以以固体的状态长时间存放，在水中也有适量的它是一种稳定的重氮盐，可以以固体的状态长时间存放，在水中也有适量的溶解度。溶解度。 暂溶性颜料暂溶性颜料 颜料是不溶性的，既不溶于水也不溶于应用介质。这样会在使用过程颜料是不溶性的，既不溶于水也不溶于应用介质。这样会在使用过程中带来一些麻烦。有些颜料（尤其是有机颜料）分子中含有亚氨基，于是有中带来一些
37、麻烦。有些颜料（尤其是有机颜料）分子中含有亚氨基，于是有人想到用一种试剂（例如二碳酸叔丁酯，俗称人想到用一种试剂（例如二碳酸叔丁酯，俗称BOC酐）与该亚氨基反应，反酐）与该亚氨基反应，反应的结果是在颜料分子上引入了有助于其溶解在有机溶剂的基团（碳酸叔丁应的结果是在颜料分子上引入了有助于其溶解在有机溶剂的基团（碳酸叔丁酯），成了一种可溶于有机溶剂的衍生物，见下式：酯），成了一种可溶于有机溶剂的衍生物，见下式： 这种衍生物对热不稳定，在一定温度下加热此化合物，可使该取代这种衍生物对热不稳定，在一定温度下加热此化合物，可使该取代基脱落，重新成为原来不溶性的颜料：基脱落，重新成为原来不溶性的颜料： 可
38、以这样设想，选择自己所需要色光和牢度的有机颜料分子（当然含有亚可以这样设想，选择自己所需要色光和牢度的有机颜料分子（当然含有亚氨基），在制造墨水用的有机溶剂中与氨基），在制造墨水用的有机溶剂中与BOC酐反应，反应结束后，通过简单酐反应，反应结束后，通过简单的过滤，去掉不溶性的物质就得到喷墨打印墨水原液，再加入各种助剂后，就的过滤，去掉不溶性的物质就得到喷墨打印墨水原液，再加入各种助剂后，就成为墨水。成为墨水。 这个过程比起对颜料的研磨过程要简单得多，此时由于颜这个过程比起对颜料的研磨过程要简单得多，此时由于颜料全部溶解于溶剂，以分子状态存在，所以不存在细度问题，得料全部溶解于溶剂，以分子状态存
39、在，所以不存在细度问题，得到的溶液也非常稳定，不会有固体析出或絮凝。将其喷射到底物到的溶液也非常稳定，不会有固体析出或絮凝。将其喷射到底物（例如：织物）上，形成所期望的图案，再送入烘焙室，在某个（例如：织物）上，形成所期望的图案，再送入烘焙室，在某个温度受热一段时间后则温度受热一段时间后则BOC取代基脱落，这样留在底物上的就是取代基脱落，这样留在底物上的就是原先的颜料。原先的颜料。 由于目前由于目前BOC酐的价格比较昂贵，所酐的价格比较昂贵，所以若用于普通的办公文件打印则可能成本以若用于普通的办公文件打印则可能成本过高。但是若用于某些画报的打印，则不过高。但是若用于某些画报的打印，则不存在成本
40、的问题。用于个性化的纺织品印存在成本的问题。用于个性化的纺织品印花就更不是问题了。花就更不是问题了。应用领域的发展应用领域的发展 常见的喷墨打印场合主要是办公室里纸质文件的打印、个常见的喷墨打印场合主要是办公室里纸质文件的打印、个性化纺织品的数码印花（这些场合一般用水性的墨水）、路边性化纺织品的数码印花（这些场合一般用水性的墨水）、路边的广告牌、商店的招牌（这些场合一般用溶剂型墨水）。近年的广告牌、商店的招牌（这些场合一般用溶剂型墨水）。近年来，在印制电路板的制造中也开始采用喷墨打印技术。来，在印制电路板的制造中也开始采用喷墨打印技术。 印制电子技术印制电子技术 印制电路板（印制电路板（Pri
41、ntingCircuitBoard，简称，简称PCB）常规制造工艺）常规制造工艺是铜箔蚀刻法，也称减成法。它是用覆铜箔层压板为基板，经网版印刷是铜箔蚀刻法，也称减成法。它是用覆铜箔层压板为基板，经网版印刷或光致成像形成抗蚀线路图形，由化学蚀刻得到电路；若是双面或多层或光致成像形成抗蚀线路图形，由化学蚀刻得到电路；若是双面或多层PCB还要进行孔金属化与电镀，实现层间电路互连。因还要进行孔金属化与电镀，实现层间电路互连。因PCB制造工艺复制造工艺复杂、工序多，要耗用大量的水与电，也会耗用许多铜与其他化学材料，杂、工序多，要耗用大量的水与电，也会耗用许多铜与其他化学材料，故会产生大量的废水和污染物。
42、故会产生大量的废水和污染物。 电子设备的发展趋势是多功能、小型化、环保型和低成本，这就相应要求电子设备的发展趋势是多功能、小型化、环保型和低成本，这就相应要求为其配套的为其配套的PCB高密度、轻薄化、环保型和低成本。显然，传统的高密度、轻薄化、环保型和低成本。显然，传统的PCB工艺和工艺和产品难以达到新一代要求。产品难以达到新一代要求。 日本、韩国以及我国台湾等地正在兴起一项日本、韩国以及我国台湾等地正在兴起一项PCB技术革命技术革命-印制电子印制电子（PrintedElectronic）或印制电子电路（）或印制电子电路（PEC：PrintedElectronicCircuit），），也称为加成法。此项新技术是采用数码喷墨打印技术直接在绝缘基材上打印出电也称为加成法。此项新技术是采用数码喷墨打印技术直接在绝缘基材上打印出电子电路，如在挠性有机薄膜上用导电油墨打印出线路，或者用半导体的油墨打印子电路，如在挠性有机薄膜上用导电油墨打印出线路，或者用半导体的油墨打印刷出晶体管或其他元件等。这种新一代的印制电子电路是包含电子连接线路和元刷出晶体管或其他元件等。这种新一代的印制电子电路是包含电子连接线路和元件的组件，会替代传统的印制电路板再安装元器件的功能。件的组件，会替代传统的印制电路板再安装元器件的功能。
