喷墨打印技术是一种非接触式的图文印刷技术，通过控制墨滴喷射到目标物体上来实现印刷。早期的墨水是把色素溶解在油墨里，制备成染料墨水，存在图像持久性(耐光性、耐候性、耐氧化性)和防水性较差的缺点，因此具有更优异持久性的颜料墨水引起了人们的关注。

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不过，与染料墨水不同，颜料墨水是借助分散剂等将高度粉碎的矿物质颜料以很小的粒径(50～200nm)分散于载体中，要保证其悬浮稳定性，需要对颜料进行改性。根据原理的不同，颜料的改性方法可分为物理法和化学法两类，以下简单介绍下常用的几种改性方法。

一、物理法

物理法改性主要是改变颜料的晶粒尺寸、晶相，并通过吸附作用引入分散剂。在颜料－分散剂－分散介质这个分散体系中，颜料与分散剂通过静电吸附力结合，而得到较好的悬浮稳定性。

1、表面活性剂

表面活性剂是指能使目标溶液表面张力显著下降的物质，其分子结构具有两性，一端为亲水基团（通常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团），另一端为疏水基团（通常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链）。这种特殊的性质，使得其在体相和界面会自发形成有序的聚集体结构，疏水基团一端会吸附于颜料粒子表面，而亲水基伸入水中，以此提高粒子表面的亲水性，而后依靠表面活性剂较长的分子链段形成的空间位阻作用，或者依靠表面活性剂与颜料颗粒带有相同类型的电荷而产生的相互排斥作用，来提高颜料墨水的稳定性。

表面活性剂结构

值得注意的是，在使用表面活性剂时，除了要考虑其自身的性能，还要注意树脂与其相容性。目前，水性颜料墨水使用的表面活性剂多为乙烯类表面活性剂，硅类、氟类、多元醇类表面活性剂等非离子表面活性剂。

2、超分子分散剂

超分散剂的作用机理也是通过增大高分子吸附层厚度来增加空间位阻作用，不过与表面活性剂型的分散剂不同的是，其结构中的锚固基团及溶剂化链分别取代了表面活性剂的亲水基团与亲油基团，由于高分子分散剂中光刻包含多个锚定基团，且锚固基团与颜料之间的吸附作用为强吸附，难发生解吸，同时溶剂化的链长也可调，可起到有效的空间稳定作用，因此分散效果也大幅提高，可实现颜料墨水的长期稳定。

具有多个锚定基团的高分子分散剂

3、微胶囊改性

微胶囊法改性是在微细粒子表面覆盖一层微米级或纳米级均匀膜，使粒子表面的特性发生改性。杜邦公司在微胶囊研发上投入了大量的精力，借助其自身强大的聚氨酯工业和白墨中的巨大成功，将微胶囊技术成功移植到彩色颜料领域。该技术是将颜料预分散至100nm级别，然后加入聚合物单体，在特殊的引发剂和表面活性剂的作用下，使聚氨酯聚合，在颜料表面形成10～20nm厚度的包覆层，以聚氨酯的表面特性完全取代了颜料粒子的表面特性，从而获得了易分散、低粘度、高稳定性的颜料墨水产品。

4、松香及其衍生物处理

松香及其衍生物是一种重要的颜料化剂，在颜料制备初期加入松香，它可被生成的晶核吸附，阻止晶体生长，使颜料粒子细小，着色力和透明度提高;在制备后期加入，松香吸附于发育良好的晶体表面，起到隔离颜料粒子，阻止其聚集，提高颜料润湿性和分散性的作用。目前、高熔点、高抗氧化性的松香衍生物越来越受到人们的关注。

二、化学法

利用表面活性剂等物理方式改性，作用并不牢固，在吸附－解吸的过程中，粒子碰撞导致絮凝，从而影响体系的分散稳定性，因此，往往还须引入化学方法进行处理，通过键合、范德华力、氢键等更强的作用力，将分散剂更加牢固的固定在颜料粒子表面。

1、颜料衍生物

颜料衍生物的表面改性方法是采用结构中含有特定取代基的颜料衍生物作为改性剂，颜料衍生物的极性取代基可通过氢键、离子键等与其他处理剂结合，使后者在粒子表面吸附牢固，从而进一步提升颜料表面的分散性、光泽度等特性，经过处理后的颜料在着色力、分散性、抗絮凝性等方面有较大提升。

用作颜料改性的衍生物，化学结构和颜色应能使被处理的颜料所接受，并能极好地吸附在颜料表面。比如，在汉莎黄类偶氮颜料中引入一个磺酸基，可以大幅度改善颜料的分散性并提高储存稳定性。

汉莎黄结构修饰（来源：参考文献1）

2、低温等离子体照射

通常，无机物粒子等材料表面分子的结合键能大多只有几至十几电子伏特，低温等离子体可在低压或者常压下产生几十电子伏特的能力，当利用低温等离子体照射颜料粒子时，无机物粒子等材料表面分子链发生断裂等的化学变化，并改变表面极性，从而增强颜料和分散剂间的亲和力，不过该方法技术较复杂，成本较高，难以大规模工业化。

3、重氮化改性

重氮化是指一级胺与重氮化剂（亚硝酸）在低温下作用生成重氮盐的反应。卡伯特公司在此基础上，结合了分散剂作用，在重氮盐改造颜料上做了大量的研究工作，最早该研究是针对炭黑，之后又以该技术成功进入彩色有机颜料领域，取得了很好的效果。

其主要改性思路是利用对氨基苯磺酸或杂环芳香酸类衍生物的重氮盐与颜料研磨的同时进行重氮化反应，改性基以自由基反应的方式键合在颜料母体上，使颜料表面的电荷特性、分散性均发生很大的改变。经重氮盐处理的颜料，还可以进一步反应，将表面活性剂基团接枝于颜料表面，形成自分散颜料，该颜料在介质中只需少量助剂或不须助剂即可稳定分散，其分散的粒径可以达到100nm级别。

卡伯特重氮化改性（来源：参考文献1）

小结

颜料墨水具有良好的持久性和防水性，在喷墨打印技术中应用广泛，不过与染料墨水相比，有必要采用改性技术提升其分散性。实现颜料表面改性的方式多种多样，除了上述所举例的常用改性方法外，还有无机物改性法、固态溶液法、酸溶与酸胀、有机溶剂处理、有机胺处理等诸多方法，他们各有优缺点，因此，在颜料墨水的实际加工中，可使用上述方法的延伸或是多种方法的组合，如利用颜料衍生物和表面活性剂，实现颜料与分散剂的接枝等。

参考文献：

1、王小林,王晓英,李学敏,等.水性喷墨打印用颜料表面改性的研究进展[J].染料与染色.

2、余志华,赵睿.水墨表面活性剂的选择与应用[J].广东印刷.

3、冠一颜料，《颜料的物理性质与改性》

粉体圈Corange