油墨中纳米颗粒的表征方法

表征某一特定过程种颗粒体系的特性时不仅需要考虑到多方面因素的影响还要考虑到最终的使用。表征颗粒体系时必须要包括但不仅仅局限于以下几点：粒径分布、表面积、孔隙率、形状和颗粒的带电性。实际上，将所有的表征参数结合起来可以让我们对颗粒有更清晰的认识。通过粉体流动性、分散性、药物疗效、干燥涂层效果、悬浮稳定性、油墨质量、金属粉末成粉及金属框架强度、压片问题、污染物识别、颗粒堆积行为、颗粒聚集、反射效率、球度和注塑成型等特性均可以对颗粒特性进行描述和表征。上述表征参数适合所有的材料，但本文我们会以油墨中的纳米颗粒作为例子进行分析（ISO中对与纳米颗粒的定义为：小于100nm的颗粒，但在本文中讨论的粒径小于1000nm）。油墨生产环节主要包括：化学混合、胶体稳定、研磨和稀释，从早期的研发到产品质量，各个环节均有严格的质量控制。

油墨的生产包含多个过程，其中每一个过程都会对颗粒特性产生影响进而最终影响油墨的质量。市面上有很多种油墨，包括胶印油墨、平版印刷油墨、喷墨印刷油墨、柔印油墨和凹版印刷油墨等。虽然油墨种类很多生产过程大体相似，下面中总结了油墨各个生产过程中颗粒特性测试的重要性。需要注意的是，许多产品的生产过程都过包括下述提到的步骤。对于生产过程控制、质量控制和研发来讲可使用一种或多种分析方法。  

1、清漆

将树脂与水性和非水性溶剂混合用于保证油墨流动性、颜料润湿性和树脂的溶解度

表征参数：图像法表征颗粒污染

2、预混

清漆与颜料和添加剂混合用以保证产品显色、干燥、耐磨和光泽，在此过程中所有组分均要预分散。颜料是易团聚的精细粉末，需要分散。颗粒和团聚体外均包裹清漆保证粉末的充分润湿。通常通过搅拌和剪切力的方法打破颗粒团聚使其均匀分散，但在此阶段仍有一部分团聚不能打开。

表征参数：灰尘控制；粒径；Zeta电位、图像分析

3、研磨

细化预混过程中的分散。研磨能够使聚集的颗粒完全分散，并且能够降低颗粒粒径，大程度上保证产品的色彩强度和光泽度。最常使用的研磨方法为三锟研磨和颗粒研磨。能够保证铲平的色泽和结构。

表征参数：粒径、Zeta电位、图像分析

4、稀释

加入稀释剂或溶剂以达到最终粘度。该过程的液体需缓慢加入并伴有缓慢搅动以防止颗粒再次团聚。

表征参数：粒径、Zeta电位、图像分析

5、质量确认

最终通过产品的颜色、稳定性、干燥性和流动性等表征参数确定产品质量

表征参数：粒径、Zeta电位、图像分析

如上所述，完成颗粒的整体表征仅仅使用单一方法是不够的，需要多种表征手段相结合。具体选用那种表征手段主要取决于表征的目的。在研发的过程中可以充分利用不同的技术来更深入的了解产品。只有充分了解产品的特性（包括化学和其他特性）才能够定义产品。这也为后续编写产品资料和解决产品问题打下坚实基础。后续生产过程中也会根据前期研发的信息选择合适的表征方法来更好的控制各个生产过程。了解了上诉信息对灰尘控制、化学、升级生产设备、制度管理和生产提升有很大帮助。下面列举了一系列可以从不同技术中获得的有用信息。

分析设备应用举例

下述例子主要针对于油墨生产行业，但相同的理念可应用到所有涵盖粉末和悬浮过程的行业。油墨生产过程中包含很多可以影响产品最终质量的配方，当然也包括了多种生产过程中使用的各种材料，如陶瓷、水泥、悬浮稳定性、制药和塑料等。

清漆-通常情况下要求各组分必须非常纯净，不可避免会混入无关颗粒，此时会产生污染导致产生痕迹或其他的问题。采用图像法能够清晰看到污染颗粒并对其进行分析。

预混-根据全球规范管理中的要求，工作人员在处理粉末时粉末会吸入到工作人员体内对身体造成伤害，因此控制生产过程中的粉尘也是十分重要的环节。Microtrac Dustmon产品能够表征可被吸入到体内的颗粒、生产环境的评估和粒径分析。设备操作简单且测量速度快，通常不到3min即可完成测试。同时也可以测定颗粒在空气中的暴露时间并且根据颗粒粒径大小评估颗粒的沉降时间。