喷墨印刷记录材料的研究现状——油墨

从2008年的德鲁巴展会开始，业内就一直关注喷墨印刷，在德鲁巴2012的会展上和喷墨有关的公司有98家，包括惠普、柯尼卡美能达、柯达、方正、高宝等知名企业。喷墨印刷因具有无需套色，无需制版，无压力，非接触，尺寸可调，数据可变，印刷精度较高，节能减排等优势，其在多种行业、材料、实体上得到广泛的应用。

一、油墨组成成分的研究现状

1、色料在喷墨印刷中的发展与研究现状

墨水呈色剂包括染料型和颜料型。染料型墨水主要是水性墨水，不易堵塞喷头，并且易于被承印材料吸收，表达色域一般比颜料型墨水表达得色域宽，印品更加亮泽、鲜艳，较好的稳定性。颜料型墨水是一种悬浮体系，具有耐光性强，耐水性强，不易褪色和干燥快，对介质渗透力较弱，但其稳定性、鲜艳度较差，成本较高的特点。目前喷墨打印用的商品化墨水大多属于染料型墨水。为提高染料型不易褪色和防水能力，目前主要开发水溶型染料，如水溶性聚合染料，对染料进行聚合改性，或对染料进行化学结构的改性，形成有机颜料。为克服颜料型墨水稳定性差，成本高，易堵塞喷嘴缺点，目前学者对颜料在喷墨打印墨水的配方中的研究主要集中在颜料的微细化和稳定化研究方面。提高色料的耐气候牢度和印品精度是喷墨用墨水色料的研究方向。

2、单体对LED-UV喷墨油墨印刷性能影响的研究现状

我国鸿盛数码有限公司研制的LED-UV喷墨油墨适用Epson喷墨头，采用的固化光源以395nm为主波段，其主要成分为：单体，光引发剂，预聚物，颜料和其他助剂。单体是油墨重要组分，它不仅影响油墨的固化后油墨层的性能和光固化速率，还调节体系的黏度。

单体种类影响着色浆分散性。分散对油墨的能否顺利喷出及是否会堵塞喷头有至关重要的作用。单体结构不同，与颜料之间的作用力就有差异，造成对颜料的润湿分散不同，如加有直链结构的EOEOEA分子的油墨的颜料就比加有立体结构的EO3-TMPTA分子的油墨的颜料润湿性好。油墨的粘度随着单体官能团数目的增加而增大。随着单体分子链越短，分子间作用力越小，油墨的表面张力就越小；油墨的固化速度随着单体官能团数目的增加，油墨的固化速度加快。

二、种类多样的喷墨墨水研发现状

1、导电喷墨墨水

导电油墨一般是印在玻璃、塑料、纸板或陶瓷等非导电体承印物上。导电墨水的出现推动了在电子行业的应用，为印刷电路板和RFID天线提供一种极其具有竞争力的制造方式。导电喷墨墨水一定要具备下列特点：粒径不到喷嘴直径的十分之一；烧结温度低以来适应多种的承印物；为保证打印线条的导电性和均匀性，导电墨水在非吸收性的承印物上要有良好润湿铺展性，较低的粘度、电阻率，较高的附着力。

根据导电墨水中导电材料的不同可主要分为银系，碳系（碳纳米管、石墨稀），铜系。其中的纳米银导电喷墨墨水是应用最为成熟的喷墨导电墨水。铜系导电喷墨墨水的防氧化是其制备应克服的难题之一。碳纳米管导电喷墨墨水即CNTS，应用领域十分广泛，发展也较快，其对传统的硬质基材及聚合物薄膜具有较高的附着力，电导率可达5000s/m,不需要烧结，很适合生产开关与其他电子元件。

2、UV喷墨油墨

UV喷墨油墨具有低能源需求，瞬时干燥，不堵塞喷头，油墨成分稳定，无污染，适用于多种承印物等特点。UV喷墨油墨因具有无VOC排放，污染少，固化速度快，耐久性较强和承印物范围广等优势，成为最受瞩目的研发热点在喷墨领域。UV喷墨油墨由颜料，光引发剂，稀释单体，低聚物，助剂等成分组成。光引发剂和颜料的自然光谱决定着油墨的固化速度和附着牢度，而单体和低聚物对油墨的表面张力、黏度和附着牢度等有很大的影响。常常用低粘度齐聚物或乙烯基醚类单体，代替在UV喷墨墨水中常使用的活性剂---丙烯酸单体。

3、可食性喷墨油墨

可食性喷墨油墨是一种新型的水性绿色环保油墨，其原料全部符合食品卫生标准，具有可食性的特点，是一种安全，环保，非常适合食品包装印刷用的油墨。可食性油墨的颜料用的是可食性色素，其可分为合成色素和天然色素。可食性喷墨油墨既要满足印刷的要求又要满足对人体健康的要求，可用于食品或药品表面装潢，也可用于此类的包装印刷，在药品表面印刷主要针对的是胶囊和片剂等。食品喷墨印刷主要用于食品表面印刷，可以在油墨中增加各种调味剂，赋予其各种口味，来满足消费者需求。

4、荧光喷墨墨水

荧光喷墨墨水在紫外光（200-400nm）光源的照射下可发出可见光，当用紫外光照射时，荧光喷墨印品会呈现色彩鲜艳、光亮、清晰的图文，停止照射，发光现象消失。将紫外荧光油墨用于防伪印刷，具有实施简单，成本低，隐蔽性好，色彩鲜艳，检验方便等优点，因而也成为国内外的研究热点。荧光喷墨墨水的新产品纳米荧光喷墨墨水、水性荧光喷墨墨水，其具有很大的发展空间。纳米荧光喷墨墨水其粘附性、耐酸性、耐晒性较高，并且抗紫外线性能很强，具有良好的表面润湿性，使得印刷效果更好，油墨体系更稳定，也不易堵塞喷头。水性荧光喷墨墨水是荧光喷墨墨水一大发展趋势，不仅环保还可以与普通水性颜料墨水一起使用，可以解决两种墨水排斥的问题。

5、陶瓷喷墨墨水

陶瓷墨水是含有某种特殊陶瓷粉体的悬浊液或乳浊液，通常包括陶瓷粉体、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其它辅料。其中陶瓷粉体是核心物质，它的性能和组成决定着墨水的应用范围。目前，陶瓷墨水所采用的陶瓷粉体主要包括：功能陶瓷粉体、陶瓷色料和着色剂。目前陶瓷墨水制备方法有反相微乳液法，溶胶法及分散法。其中分散法应用广泛，其成本低，工艺简单。而溶胶法溶胶不稳定，制造工艺方法昂贵；反相乳相法墨水固含量低，许多技术问题还没解决。

陶瓷墨水，国外对其研究较早，技术比较成熟。到目前，主要集中对功能陶瓷墨水的报道，在制备方法上主要采用熔胶法和分散法。现阶段对装饰性陶瓷墨水的研发主要为：增加墨水品种，增强发色力，降低成本，提高生产的稳定性和均匀性等。

6、织物用喷墨印花墨水

喷墨印花墨水对印花质量起着关键作用，其不仅要在粘度、表面张力、PH、稳定性、不溶性固体颗粒的粒径、色素纯度等达到要求，还要具有耐摩擦、耐水洗等色牢度。喷墨印花墨水一般由色素、水、有机溶剂和添加剂组成。其可分为溶剂墨水和水性墨水；按色素的不同又可分为颜料墨水和染料墨水。喷墨印花墨水的粘度要比传统印花的低，粒径一般要求1um以下，PH要控制在4-8。

对染料喷墨印花墨水，很多研究者尝试用加入添加剂的方法来提高染料的各项性能或对染料进行改性，将小分子染料做成高分子染料，使得高分子染料的水溶性和对纤维的亲和性大大提高。颜料喷墨印花墨水，通用性比较好，环保工艺简单，耐光牢度好，一直被业界认为最具发展潜力的喷墨印花墨水，主要通过颜料超细化，加入固色剂，颜料包覆改性法来提高该墨水的使用性能。喷墨印花墨水主要有分散染料墨水，颜料墨水，酸性染料墨水和活性染料墨水。