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Chemistry World:你所不知道的油墨化学

 CBG资讯公众号 2020-08-19


对于油墨或者墨水,可能会有许多不同的定义。也许最简单的描述,就是用于书写、印刷或绘画的液态或半液态材料。化学家认为它是分散在溶剂中的细颜料颗粒的胶体体系。溶剂可以是含水的,也可以是有机的。

最早开发的油墨,黑色的书写用墨水,是用碳水化合物(通常是油烟)悬浮在天然树脂或者鸡蛋白等性质稳定的溶剂之中。而现代油墨的配方相当复杂,除了色素之外,它们还会含有许多不同的成分。这些附加成分统称为“载体”,包括但不限于pH调节剂、抑制过早干燥的保湿剂、赋予粘合性和其他性能的聚合物树脂、调节泡沫的消泡剂。还有润湿剂如表面活性剂用以控制表面性能、抑制结垢后的真菌与细菌的生长,增稠剂或流变改性剂控制油墨流动性。

生活中最常见的墨水(来源:网络)

超过90%的油墨是印刷油墨,而不是用于书写的油墨。其中的颜色是由颜料或者染料等色素赋予的。颜料是不溶的,而染料是可溶的,尽管有时这些术语在商业文献中可以互换使用。油墨颜料既可以是无机的,也可以是有机的。大多数红色书写油墨是红色染料eosin的稀溶液,蓝色染料可以用取代的Triphenylmethane获得。许多永久性书写油墨含有硫酸铁、没食子酸和单宁酸。圆珠笔墨水通常是含有40%-50%染料的糊状物。大多数白色油墨以二氧化钛作为颜料。然而,现在人们越来越担心已知的重金属毒性,因此寻求用有机颜料来代替无机颜料如铬黄,钼橙和镉红。此外,几乎所有的黑色油墨都用炭黑代替尖晶石黑、金红石黑和铁黑。油墨行业已经成为炭黑的第二大消费领域。油墨中还有其他的无机材料,比如用黏土作为填充剂,这主要是为了降低颜料的成本,当然也有一些情况是可以改善油墨性能。金属颜料如铝粉和铜锌合金粉用于新颖的银色和金色油墨。其他的无机颜料则提供珠光效果。

多年来,油墨化学的变化反映了油墨涂层机器(笔和印刷机)的发展。圆珠笔已经使得有机溶剂如丙二醇、丙醇、甲苯或乙二醇醚等成为染料溶剂,而其他成分,如树脂、防腐剂和润湿剂也开始进行添加。印刷油墨的组成,很大程度上取决于印刷过程的类型,具体来说,就是油墨如何布置在印刷机上。印刷过程的主要类型有平版印刷、胶版印刷、柔性版印刷、凹版印刷、丝网印刷、信件印刷和数字印刷。印刷油墨化学家主要的兴趣在于制备不会沉淀成块的颜料颗粒分散体。无机颜料可以通过施加力使其分散,但大多数有机颜料需要特殊的研磨技术以产生极小颗粒足以保证分散稳定。通常,颜料的粒度控制着颜色的强度。

现在的一大趋势是将商业产品中的有机溶剂更换或去除掉,油墨也不例外。为此,油墨化学家不得不放弃许多经过时间考验的有效配方,改用水来作为溶剂。水基油墨又将新型表面活性剂和聚合物引入到油墨化学中。使用水作为溶剂的明显缺点在于水性油墨的表面张力较大,这就使得如纸或塑料被浸润更加困难。目前的方法是通过特殊的表面活性剂降低油墨的表面张力,同时改变基材的表面,使其更易被浸润。


磁性油墨也有应用在人民币上(来源:网络)

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