一般在制備顏料型納米墨水前，需將顏料制備成均勻、穩(wěn)定的納米色漿，以便節(jié)省成本和質(zhì)量控制，因此納米色漿作為墨水的主要原材料，其參數(shù)指標(biāo)必須滿足墨水生產(chǎn)需要。通常納米色漿分為水溶性和醇溶性兩種，先以不同性質(zhì)的顏料和原料相匹配，然后采用相適應(yīng)的設(shè)備和方法進(jìn)行生產(chǎn)。優(yōu)質(zhì)納米色漿對(duì)制成的墨水后續(xù)性能具有十分重要的意義。
一、色漿的定義與制備組成
一般而言，色漿是由顏料、分散劑、潤濕劑、及分散介質(zhì)組成。水性色漿有時(shí)需加入些許消泡劑。根據(jù)使用和儲(chǔ)存的需要有時(shí)會(huì)添加一些提高性能的助劑，如防腐劑等。
以水為分散介質(zhì)，把顏料粒子分散在水中制成的顏料型色漿是水性色漿；同樣，以醇類等為分散介質(zhì)，把顏料粒子分散在溶劑中的色漿是醇溶性色漿；納米色漿為體系中顆粒平均粒徑在300 nm以下，粒徑分布峰值在100 nm左右的色漿。
色漿的制備流程為：水性納米色漿的制備：按配比及加料順序準(zhǔn)確稱取水、分散劑、分散樹脂液、消泡劑、顏料等，在高速分散機(jī)上分散均勻，然后進(jìn)行研磨，過濾，經(jīng)檢測研磨細(xì)度達(dá)標(biāo)后，即為水性納米色漿。醇溶性納米色漿的制備：按一定比例加入溶劑、分散劑、助劑和顏料等，后續(xù)過程與水性色漿的制備流程相似。
二、原材料的選擇和工藝流程分析
2．1溶劑的選擇
對(duì)于水性色漿，一般水中含有Ca2+、Mg2+ 等離子，會(huì)破壞隨后加入的分散劑的電荷極性，導(dǎo)致體系的穩(wěn)定性改變，所以分散介質(zhì)一溶劑應(yīng)選用去離子水。對(duì)于醇溶性色漿，分散介質(zhì)一溶劑的純度一定要高，含雜質(zhì)量要低于0.5，不然也易導(dǎo)致體系的諸多問題。
2．2 分散劑的選擇
色漿是一個(gè)分散體系，一般顏料在液體中以懸浮形式保持長時(shí)間的穩(wěn)定狀態(tài)是很難的，這是因?yàn)樵谝后w中顏料粒子多數(shù)絡(luò)合成二次粒子聚積成塊；當(dāng)顏料粒子外包裹或吸附的分散劑受到其他物質(zhì)的競爭或者其電荷性能受到破壞時(shí)，顏料粒子相互間受到外力的牽引時(shí)，都容易產(chǎn)生顏料粒子間的凝聚、沉降甚至于沉積分層等等不穩(wěn)定情況的發(fā)生。因此其本身存在不穩(wěn)定的傾向。分散劑是通過其潤濕作用和滲透作用，滲入顏料粒子的間隙，在粒子的表面發(fā)生定向吸附，從而改變了顏料粒子的表面性能，并使粒子表面帶電，形成了雙電層，阻止了粒子的聚集，而使顏料分散體系形成穩(wěn)定。分散劑的選擇是很重要的，其首要條件就是要能使顏料被分散介質(zhì)潤濕，使分散劑吸附在粒子表面，降低表面自由能。實(shí)驗(yàn)證明，加入分散劑，能使顏料粒子充分潤濕，進(jìn)而就易分散。所以，在使用顏料作色漿時(shí)，最關(guān)鍵的是要加入一定量的分散劑來逐步研磨，打破顏料締合的二次結(jié)構(gòu)，如果沒有分散劑的作用，將不會(huì)形成相對(duì)穩(wěn)定的色漿體系。
2．3 顏料及其它助劑的選擇
顏料分為無機(jī)顏料和有機(jī)顏料，要根據(jù)特定需求篩選出顏色適宜、顆粒松弛、聚合度小、易于分散的顏料作為原料。良好的分散性能要求顏料顆粒變小，且顏料粒子和粒徑分布呈“正態(tài)分布”曲線。要獲得良好的顏料應(yīng)用特性，必須使顏料聚集體粉碎成顏料生產(chǎn)者所要求的晶體粒徑，即力求減少過大或過小的粒子，即顏料粒徑分布盡量集中在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)。
三、色漿的主要性能參數(shù)
3．1 粒徑要求
作為墨水用色漿，為了防止在書寫中造成筆頭堵塞，所以要求顏料粒子必須足夠小(接近納米級(jí))。我們制備出的納米色漿(以黑色水性色漿)為例送檢權(quán)威機(jī)構(gòu)，經(jīng)納米激光粒度儀測試出的結(jié)果平均粒徑均在250nm左右，其粒徑分布峰值在100 nm以下。
3．2 色漿的穩(wěn)定性
對(duì)于我們經(jīng)過正確的配方和工藝流程制成的色漿，我們會(huì)對(duì)其進(jìn)行pH值、黏度、表面張力和粒徑大小等多項(xiàng)指標(biāo)的測試。但眾所周知，一種好的色漿除具備良好的色澤之外，另一個(gè)重要的性能就是達(dá)到良好的穩(wěn)定性。同時(shí)，這也是目前墨水用色漿的一個(gè)難點(diǎn)。由于墨水色漿對(duì)顏料粒子的粒徑要求較小，而粒子越小其表面張力越大，從而彼此之間而容易團(tuán)聚，所以我們制備過程中加入了一定量的表面活性劑，目的就是減緩粒子之間的團(tuán)聚，達(dá)到均勻細(xì)小的分散。但在一定高溫下，粒子的布朗運(yùn)動(dòng)加大，粒子相互接觸的幾率也提高了很多，從而粒子之間又重新團(tuán)聚的幾率也增多，進(jìn)而使我們看到黏度隨著時(shí)間的延長有略微增大的趨勢。因此，色漿的高溫測試過程是對(duì)粒子能否在整個(gè)分散體系中良好地分散的重大考驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，我們制備的色漿的穩(wěn)定性較好，符合生產(chǎn)墨水的要求。