專利名稱：一種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，特別涉及一種能應(yīng)用在噴 墨打印記錄介質(zhì)的吸墨層中的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電腦多媒體時(shí)代的到來(lái)，高分辨率數(shù)碼相機(jī)，桌面噴墨打印機(jī)，以及高品質(zhì)的 照片打印機(jī)大規(guī)模地走進(jìn)現(xiàn)代辦公和家庭中。這就促使打印介質(zhì)市場(chǎng)得以快速的成長(zhǎng)和發(fā) 展。特別當(dāng)噴墨打印的品質(zhì)越來(lái)越高，打印的圖像足以與傳統(tǒng)照片相媲美的時(shí)候，照片打印 成了實(shí)實(shí)在在的用戶需求，以噴墨方式輸出照片已部分取代了傳統(tǒng)照片的沖印方式。這樣 的技術(shù)與需求間的良性互動(dòng)不僅促進(jìn)了整個(gè)市場(chǎng)的健康發(fā)展，廠商也在其中獲得了更為充 足的發(fā)展空間。在介質(zhì)技術(shù)發(fā)展方面，噴墨打印介質(zhì)的涂層結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了膨潤(rùn)型、孔隙型、鑄涂型、 微孔型結(jié)構(gòu)四個(gè)發(fā)展階段，鑄涂型和微孔型結(jié)構(gòu)是近年來(lái)快速發(fā)展的涂層技術(shù)，在照片領(lǐng) 域噴墨輸出以取代傳統(tǒng)銀鹽相紙為追求目標(biāo)，微孔型介質(zhì)最為接近照片輸出的效果。微孔型結(jié)構(gòu)采用RC紙基、聚酯薄膜作為基材，吸墨層厚度基于二氧化硅體系的為 20-30um，基于氧化鋁體系的為35-40um，吸墨層中含大量納米級(jí)的無(wú)機(jī)顆粒，顆粒是如此之 小，乃至于它們小于可見(jiàn)光波波長(zhǎng)的二分之一而變得透明。微孔型介質(zhì)保持了銀鹽相紙的 光澤和平滑度，吸墨層呈現(xiàn)出能接受油墨的類似蜂巢的孔，因此在吸墨速度和防水之間沒(méi) 有基本沖突。微孔型吸墨層能達(dá)到很高的吸墨速度，基本瞬間干燥，涂層表面高度平整，因 此墨點(diǎn)的點(diǎn)增益和清晰度能精確控制，畫質(zhì)質(zhì)量最接近傳統(tǒng)銀鹽相紙的水平。微孔型介質(zhì)一般采用亞微米級(jí)的氧化鋁或氣相法二氧化硅分散液作為無(wú)機(jī)顏料， 分散粒徑D50僅為ieOnm左右甚至更小，加入高分子聚合物后，在成膜過(guò)程中形成極細(xì)微的 無(wú)機(jī)_有機(jī)復(fù)合微粒。在掃描電子顯微鏡下，可觀察到大量微孔和亞微孔組成的孔隙，這些 孔隙多為連通孔，由于這些孔隙小于人眼分辨能力，視覺(jué)上呈現(xiàn)連續(xù)高光亮的光澤。而膨潤(rùn) 型為平整連續(xù)的聚合物薄膜，在20000倍掃描電子顯微鏡下的顯微形態(tài)截然不同。美國(guó)專利號(hào)為US 4780356描述了由水溶性膠粘劑比如聚乙烯醇粘接的多孔二氧 化硅構(gòu)成的施膠層。顆粒的孔隙體積是0.05-3.00沈/^，顆粒度是0. 1-5 μ m，孔隙尺寸是 l-500nm。但二氧化硅顆粒表現(xiàn)為電負(fù)性，為獲得圖像防水性良好的施膠層，必須對(duì)分散二 氧化硅作陽(yáng)離子改性處理。專利申請(qǐng)DE 10020346描述了一種噴墨打印用記錄紙，其含有 在氣相中制備的初級(jí)粒徑小于20nm的二氧化硅，其中二氧化硅的表面已經(jīng)通過(guò)用堿式聚 合氯化鋁的處理而帶正電荷。專利申請(qǐng)W00020221描述了氣相法二氧化硅與水合氯化鋁的反應(yīng)，然后，將改性 二氧化硅摻合到用于噴墨打印的納米多孔記錄介質(zhì)的吸墨層中。然而，所述的改性方法顯 示的缺點(diǎn)在于改性步驟中需要高數(shù)量的水合氯化鋁。反應(yīng)速率低，并且得到的分散體因其 鹽含量高而顯示差的存儲(chǔ)穩(wěn)定性，即分散體容易凝聚和沉淀，或形成一種硬的致密沉積物。 而在實(shí)際應(yīng)用中，通常要求分散體的穩(wěn)定期超過(guò)1個(gè)月。并且，該分散體在高PH值時(shí)凝膠，只能在低PH值時(shí)才可以使用。專利申請(qǐng)US 6964992描述了一種噴墨打印用記錄介質(zhì)，吸墨層中含有比表面積 為180-210M2/g的氣相法二氧化硅分散體，用至少一種含氨基的硅烷做改性處理。上述改 性方法的缺點(diǎn)是必須用酸來(lái)將分散體PH值控制2-6之間，更需要控制在3. 5-4. 0之間。而 分散體酸量越大，所需的硼化合物交聯(lián)劑用量就越大。專利申請(qǐng)EP 04105031描述了納米多孔二氧化硅的表面改性方法，其中通過(guò)用三 價(jià)鋁化合物例如水合氯化鋁與至少一種氨基有機(jī)硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物處理，將氣相法二氧化硅 改性。然后，將改性的納米多孔二氧化硅摻合到用于噴墨打印的納米多孔記錄介質(zhì)的吸墨 層中。所述改性方法的優(yōu)點(diǎn)在于分散體的存儲(chǔ)穩(wěn)定性得到改善，紀(jì)錄介質(zhì)的圖像質(zhì)量也 有所改進(jìn)。然而，所述改性方法的缺點(diǎn)在于必須考慮反應(yīng)過(guò)程中所添加的三價(jià)鋁化合物 與氨基有機(jī)硅烷兩種組分的比例，需要將三價(jià)鋁化合物與氨基有機(jī)硅烷的摩爾比控制在 0. 1-2. 0之間，而且鋁原子數(shù)和硅原子數(shù)之間的比例對(duì)反應(yīng)所生成的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)是很重要的。 此外三價(jià)鋁化合物(如水合氯化鋁)若直接與氨基有機(jī)硅烷反應(yīng)時(shí)，會(huì)有部分不能溶解的 很高分子量的鋁副產(chǎn)物形成。如果要控制副產(chǎn)物的產(chǎn)生，需要在制備反應(yīng)過(guò)程中增加步驟， 例如先使氨基有機(jī)硅烷在溶液中與CO2反應(yīng)，形成有機(jī)硅烷銨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法。本發(fā)明的目 的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于二氧化硅先用三價(jià)鋁化 合物分散于溶液中，形成預(yù)分散體，然后采用至少一種氨基有機(jī)硅烷加入分散體進(jìn)行表面 改性。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述三價(jià)鋁化合物為氯化鋁、硝酸鋁、乙酸鋁、甲 酸鋁、水合氯化鋁、水合硝酸鋁、聚合氯化鋁或聚合硝酸鋁的一種或多種任意比例的混合 物。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述氨基有機(jī)硅烷具有式(1)的結(jié)
權(quán)利要求
一種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于二氧化硅先用三價(jià)鋁化合物分散于溶液中，形成預(yù)分散體，然后采用至少一種氨基有機(jī)硅烷加入分散體進(jìn)行表面改性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述三 價(jià)鋁化合物為氯化鋁、硝酸鋁、乙酸鋁、甲酸鋁、水合氯化鋁、水合硝酸鋁、聚合氯化鋁或聚 合硝酸鋁的一種或多種任意比例的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述氨 基有機(jī)硅烷具有下式(1)的通式結(jié)構(gòu)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述氨 基有機(jī)硅烷選自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ -氨丙 基三甲氧基硅烷、N-苯基-Y -氨丙基三乙氧基硅烷、(N, N- 二甲基-3-氨丙基)三甲氧基 硅烷、(N，N- 二甲基-3-氨丙基)三乙氧基硅烷、N-乙基-氨異丁基三甲氧基硅烷、N-乙 基_氨異丁基三乙氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二乙氧 基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙 氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙 基甲基二乙氧基硅烷、Y-二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷或Y-二乙烯三氨基丙基三乙 氧基硅烷的一種或多種任意比例的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述三 價(jià)鋁化合物的量相對(duì)于二氧化硅的量為1至10重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述氨 基有機(jī)硅烷的量相對(duì)于二氧化硅的量為5至20重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述二 氧化硅是氣相法二氧化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述氣 相法二氧化硅的初級(jí)粒徑為1-lOOnm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述氣 相法二氧化硅的二次粒徑為100-500nm之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，其特征在于所述氣 相法二氧化硅的比表面積BET為90-400m2/g之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備方法，通過(guò)使用三價(jià)鋁化合物將二氧化硅分散于溶液中，形成預(yù)分散體，然后采用至少一種氨基有機(jī)硅烷將二氧化硅的表面改性，形成陽(yáng)離子化二氧化硅分散體。根據(jù)本發(fā)明的分散方法，陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的制備得到簡(jiǎn)化，并且，在很寬的pH值范圍內(nèi)，顯示出很好的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。此外，本發(fā)明涉及在吸墨層中包含這種陽(yáng)離子化二氧化硅分散體的噴墨打印用記錄介質(zhì)。
文檔編號(hào)C09D7/12GK101942230SQ201010258628
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者何君勇, 許磊, 趙從兆 申請(qǐng)人:青島佳藝影像新材料技術(shù)有限公司