中國(guó)納米水性油墨的研發(fā)與創(chuàng)新技術(shù)(一)

第一防腐

關(guān)鍵詞：納米水性油墨，納米包印材料,研發(fā)過(guò)程，創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用，展望

Abstract：This article briefly introduced the performanceand character of nanowaterborne ink,and bring forward how nano-power affect the improving of ink,an alysed the current situation about the chinanano-packaging printing material market andi nnovative techniques in the development of nano-water borne ink,summarizedthe application freground and market expectation of thenano-waterborne ink in printing industry。

引言

納米技術(shù)（nanotechnology）是一個(gè)含義極其豐富的術(shù)語(yǔ)。它的基本涵義是在納米尺寸尺度空間內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，研究通過(guò)直接操作和安排原子、分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性，創(chuàng)造新物質(zhì)。這意味著人們可以生產(chǎn)出極純的材料、豐富多樣的新產(chǎn)品，并且能大大提高機(jī)器效率。納米技術(shù)是指在納米尺度下對(duì)物質(zhì)進(jìn)行制備、研究與應(yīng)用的一門(mén)綜合性的技術(shù)體系，其最終目的是操縱與控制原子、分子制備成人工功能材料。納米技術(shù)的廣義范圍可包括納米材料技術(shù)、納米加工技術(shù)、納米測(cè)量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。其中納米材料技術(shù)著重于材料生產(chǎn)（超微粉、鍍膜等），性能檢測(cè)技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱、及光學(xué)等性能）。納米加工技術(shù)包含精密加工技術(shù)（能量束加工等）及掃描探針技術(shù)[1]。

我國(guó)一位著名的科學(xué)家指出：“在信息科學(xué)、生物工程、納米科學(xué)這三大代表科技未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的‘領(lǐng)導(dǎo)型’學(xué)科中，納米科學(xué)是我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距最小的學(xué)科，也是我國(guó)最有可能與發(fā)達(dá)國(guó)家保持同步發(fā)展的學(xué)科”。世紀(jì)之交，新華社2000年8月29日一篇題為《決戰(zhàn)納米時(shí)代―記高科技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)世界性角逐》的新聞綜述，使納米迅速得到了社會(huì)的認(rèn)同。

納米技術(shù)將成為今后二三十年科學(xué)發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。納米技術(shù)應(yīng)用的最重要領(lǐng)域，是制造具有特異物理、化學(xué)性質(zhì)的新型功能材料。最典型的應(yīng)用是將兩種不同性質(zhì)的材料制成納米復(fù)合顆粒。歐盟早在1995年就發(fā)表報(bào)告稱(chēng)：預(yù)測(cè)在今后20年內(nèi)納米技術(shù)的開(kāi)發(fā)將僅次于芯片制造業(yè)，成為世界第二大制造業(yè)。納米技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)計(jì)算機(jī)工業(yè)。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)和最新的科技發(fā)展，世界各國(guó)的很多科學(xué)家都認(rèn)定：納米技術(shù)正昭示著產(chǎn)業(yè)革命的曙光，其影響將如同20世紀(jì)后葉微電子技術(shù)引發(fā)了信息革命。

納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有十分重要的意義。首先它將改觀人類(lèi)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，空前地提高社會(huì)生產(chǎn)力，并有可能從根本上解決目前人類(lèi)所面臨的環(huán)境污染，生態(tài)平衡破壞、原材料與能源消耗等諸多嚴(yán)重的問(wèn)題，同時(shí)，納米科技能夠開(kāi)發(fā)物質(zhì)潛在的信息和結(jié)構(gòu)潛力，使單位體積物質(zhì)儲(chǔ)存和處理信息的能力提高百萬(wàn)倍以上。

本世紀(jì)的技術(shù)革新，很大程度上是靠弄清更加微觀的現(xiàn)象和據(jù)此發(fā)展操作技術(shù)來(lái)支撐的。但是，這種傳統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，在很多領(lǐng)域?qū)⒃庥鰳O限。如果沒(méi)有與傳統(tǒng)根本不同的新發(fā)現(xiàn)，就無(wú)法登上新的臺(tái)階。納米技術(shù)就是發(fā)現(xiàn)這種效果與人工的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)技術(shù)，人們正是充分掌握和利用先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)使對(duì)納米技術(shù)的預(yù)言和研究成為可能。

眾所周知，普通油墨是一種復(fù)雜的高分子組成物，它具有特定的黏度和優(yōu)良的印刷適性。其中主要成分是顏料（染料）、高分子黏結(jié)劑、溶劑和少量添加劑等組合而成。成墨時(shí)，人們將上述各組分按一定比例，放入專(zhuān)用設(shè)備中，經(jīng)充分分散，制得均勻的有一定黏度和觸變性的印刷油墨。


納米油墨的組成和制造方法與普通油墨沒(méi)有什么不同。如果有差別的話，那僅僅是這兩種油墨所采用的“顏料”粒子，在粒徑方面有很大差異。普通油墨的顏料粒徑為微米（μm）級(jí)，而納米油墨的“顏料”粒徑是納米級(jí)。兩者大小相差約1000倍。有特異性能的納米“顏料”的引入，會(huì)給其油墨制造工藝帶來(lái)某些環(huán)節(jié)的適度改變，這一點(diǎn)人們也是可以理解的。

納米油墨和普通油墨雖然都用于產(chǎn)品的印刷，但是，前者主要是側(cè)重于特種功能方面的應(yīng)用，而后者往往用于單色或彩色印刷物的印刷。

最近，納米油墨雖然剛剛嶄露頭角，然而，它在電子部件的加工與安裝、高檔產(chǎn)品的裝飾與裝潢、醫(yī)藥方面的除菌與檢測(cè)以及特種產(chǎn)品的防偽印刷等領(lǐng)域，已初步顯現(xiàn)出了優(yōu)異的性能和巨大的吸引力[2]。

1.納米水性油墨特性與納米粉體對(duì)油墨的改進(jìn)

1959年物理學(xué)家暨諾貝爾獎(jiǎng)得主查德?費(fèi)曼（RichardFeynman）最早提出納米技術(shù)的構(gòu)想之后，納米技術(shù)即逐漸被人所重視，并廣泛的運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。1994年，美國(guó)的馬薩諸塞州XMX公司已成功獲得一項(xiàng)用于制造油墨用的納米級(jí)均勻微粒原料的專(zhuān)利。由于納米金屬微粒能對(duì)光波全部吸收而使自身呈現(xiàn)黑色，同時(shí)對(duì)光又有散射作用。因此，利用這些特性，可把納米金屬微粒添加到黑色油墨中，制造納米油墨，以提高其純度和密度。半導(dǎo)體納米粒子由于存在顯著的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，因而對(duì)光的吸收表現(xiàn)出一定的特性。

隨著對(duì)印刷質(zhì)量要求的不斷提高，顧客對(duì)印品的要求不但要質(zhì)量?jī)?yōu)良，且要符合環(huán)保、防偽等多種特殊需要，因此對(duì)油墨也提出了更高的要求。油墨的細(xì)度和純度，對(duì)印刷品質(zhì)量有很大的影響。要印刷出高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須要有細(xì)度、純度高的油墨作保證。油墨的細(xì)度與顏料、填充料的性質(zhì)和顆粒的大小有直接的關(guān)系，而油墨的細(xì)度就是指油墨中的顏料(包括填充料)顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結(jié)料中的均勻度，它既反映到印品的質(zhì)量，同時(shí)又影響到印版的耐印率。

納米科技為新興之科學(xué)技術(shù)，其目前主要的研究對(duì)象又以納米材料為主，如今納米材料已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，印刷產(chǎn)業(yè)亦然。當(dāng)納米技術(shù)與印刷油墨結(jié)合，即能創(chuàng)造出粒子小（粒子小于100nm）、細(xì)度高的油墨。而油墨的顆粒愈細(xì)，顏料顆粒與連結(jié)料接觸面就愈大，印刷的性能也就愈好、愈穩(wěn)定，其網(wǎng)點(diǎn)也愈顯得清晰飽滿，此即為“納米油墨”。

因納米油墨的色彩較為飽和、艷麗，因此以納米油墨所制成的四原色墨比傳統(tǒng)的印刷四原色墨在印刷迭印中所得的色域要高。此外，納米油墨尚具有耐水、耐磨、穿透性佳等優(yōu)點(diǎn)，可謂是不僅保留了傳統(tǒng)油墨的優(yōu)點(diǎn)，更結(jié)合了納米技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[3、10]。

1.1納米水性油墨特性與特點(diǎn)

1.1.1納米水性油墨組成[4、5]

納米水性油墨是由有色體、連接料、體質(zhì)顏料、助劑等物質(zhì)組成的均勻漿狀膠黏體，能進(jìn)行印刷，并在被印刷物體上干燥。納米水性油墨的主劑由作為分散相的顏料和作為連續(xù)相的連接料組成。顏料賦予水墨以顏色，連接料提供水墨必要的轉(zhuǎn)移性能。納米水性油墨的組成如圖1所示。

1.1.1.1連接料

連接料是納米水墨的流體部分，能使著色料即顏料在分散設(shè)備上軋細(xì)、分散均勻；在承印物上附著牢固，而且使油墨具有必要的光澤、干燥性能和印刷轉(zhuǎn)移性能。納米水墨連接料一般按溶解性能命名。

1.1.1.2顏料

顏料在納米水墨中是為水墨提供顏色和各種耐(久)性，對(duì)水墨的流變性能(流動(dòng)性、黏度等)也有較大的影響。