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MS20 油墨配方稳定性分析

更新时间:2022-03-03       点击次数:2178

油墨稳定性是决定印刷工艺、印刷性能、运输和贮存时间与条件的重要参数。为了使油墨性能能够满足如此复杂的要求,需在配方中加入很多组分,如颜料、粘合剂、螯合剂、保湿剂、润湿分散剂、杀菌剂等。上述组分的类型和粒径大小直接影响油墨的稳定性。喷墨打印技术涉及喷射的过程,在这个过程中,油墨从一个小孔中喷射出来,如果油墨不稳定,会堵塞小孔。因此,稳定剂是油墨配方中必须添加的。研究稳定剂对油墨稳定性的影响,对于实现油墨配方优化和达到可靠印刷过程具有重要意义。本文讨论使用MultiScan 20(MS20)稳定性分析仪对含有不同稳定剂的两种油墨配方的稳定性评价。


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关键词:油墨配方  稳定性  稳定剂  MS20稳定性分析仪


测量技术原理

由德国DataPhysics公司生产的MultiScan MS 20(图2)稳定性分析仪用于测量液体分散体系随时间和温度变化条件下的稳定性和老化分析以及帮助判断分散体系不稳定机制等的测量仪器。它包括一个中控单元同时可连接1至6个测量塔,每个测量塔内有独立的光源和检测器以及可控温度样品室。所有的测量塔均可独立设定参数并独立工作。控温范围:-5°C至80°C。

配合强大的分析软件MSC,即使样品最微小的变化,也可以被捕捉到。该测量方法具有快速准确的测量液体分散体系的稳定性并对导致分散体系不稳定机制给出可靠结论的方法。


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实验

将样品装入样品瓶中,一个扫描塔内放置一个样品,每个扫描塔内有一套LED透射光和背散射光光源以及检测器。光源和检测器同步自动垂直移动,沿着样品管的垂直方向(Z方向)测量。设定一定时间间隔扫描,可以同时得到透射光和背散射光强度与样品管的位置关系谱图。光强度的变化能够反映出样品稳定性的很多信息。

油墨1和油墨2的配方含有不同的稳定剂。将两种油墨各25ml分别倒入透明玻璃样品瓶中,测量温度为T=30°C,测量时间为27小时,每间隔6分钟扫描一次。测量高度范围:0毫米(样品管底部)至57毫米(样品填充最高点)。图3为测量结束时的样品状态,用肉眼观察*看不到两种油墨样品有任何不同。


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结果讨论

由于样品的体积浓度加大,对于透射光强度的信号较弱,所以,我们选择背散射光结果进行数据分析。

两种油墨样品的背散射光强度随时间的变化相似。图4所示油墨1的背散射光强度与扫描位置高度的关系图。曲线的颜色信息代表时间,从红色(实验开始时t=0s)到紫色(实验结束,t=第27小时最后一次扫描)。每条曲线代表一次由低到高全程扫描。背散射光谱图清晰的显示出光强随时间以及测量高度位置的变化,从图中可以看到,在样品管高度48mm~52 mm范围之间光强逐渐减弱,背散射光强度在样品顶部减小是典型的沉降过程特征谱图。通过MSC软件的粒子迁移速率计算功能,能够得到每种油墨的微粒平均沉降速率。

 

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油墨1的沉降速度分析见图5,在最初的一小时内微粒的迁移非常快,沉降速度为24.98毫米/天,接下来的时间,微粒迁移速度逐渐减慢,沉降速率分别变为2.201毫米/天和0.2915毫米/天。根据以上数据可知,油墨1很不稳定,大部分颗粒的沉降基本上在半天内就完成了。

 

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同样的方法,我们再分析油墨2的沉降速率变化情况,如图6所示,在整个测量时间内,油墨2中的微粒都以一个稳定的速率迁移,计算得到沉降速率为:1.203毫米/天。

 

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综上,我们可以得出结论,与油墨1相比,油墨2配方使用的稳定剂效果更好。这种简单、快速的测量方法可以帮助研发人员通过准确的定量分析筛选和确定油墨配方中的稳定剂。

 

总结

利用MS20稳定性分析仪可以方便快捷地研究油墨配方的稳定性。对于肉眼不可辩的液体分散体系,借助高性能仪器快速并可靠地捕捉分散体系的微小变化,使研究人员能够预判和量化稳定性结果,指导研究人员研发高质量产品。可谓效率,成本,质量等均得到优化。

 

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