油墨中納米顆粒的表征方法

表征某一特定過程種顆粒體系的特性時不僅需要考慮到多方面因素的影響還要考慮到最終的使用。表征顆粒體系時必須要包括但不僅僅局限于以下幾點：粒徑分布、表面積、孔隙率、形狀和顆粒的帶電性。實際上，將所有的表征參數結合起來可以讓我們對顆粒有更清晰的認識。通過粉體流動性、分散性、藥物療效、干燥涂層效果、懸浮穩定性、油墨質量、金屬粉末成粉及金屬框架強度、壓片問題、污染物識別、顆粒堆積行為、顆粒聚集、反射效率、球度和注塑成型等特性均可以對顆粒特性進行描述和表征。上述表征參數適合所有的材料，但本文我們會以油墨中的納米顆粒作為例子進行分析（ISO中對與納米顆粒的定義為：小于100nm的顆粒，但在本文中討論的粒徑小于1000nm）。油墨生產環節主要包括：化學混合、膠體穩定、研磨和稀釋，從早期的研發到產品質量，各個環節均有嚴格的質量控制。

油墨的生產包含多個過程，其中每一個過程都會對顆粒特性產生影響進而最終影響油墨的質量。市面上有很多種油墨，包括膠印油墨、平版印刷油墨、噴墨印刷油墨、柔印油墨和凹版印刷油墨等。雖然油墨種類很多生產過程大體相似，下面中總結了油墨各個生產過程中顆粒特性測試的重要性。需要注意的是，許多產品的生產過程都過包括下述提到的步驟。對于生產過程控制、質量控制和研發來講可使用一種或多種分析方法。  

1、清漆

將樹脂與水性和非水性溶劑混合用于保證油墨流動性、顏料潤濕性和樹脂的溶解度

表征參數：圖像法表征顆粒污染

2、預混

清漆與顏料和添加劑混合用以保證產品顯色、干燥、耐磨和光澤，在此過程中所有組分均要預分散。顏料是易團聚的精細粉末，需要分散。顆粒和團聚體外均包裹清漆保證粉末的充分潤濕。通常通過攪拌和剪切力的方法打破顆粒團聚使其均勻分散，但在此階段仍有一部分團聚不能打開。

表征參數：灰塵控制；粒徑；Zeta電位、圖像分析

3、研磨

細化預混過程中的分散。研磨能夠使聚集的顆粒完全分散，并且能夠降低顆粒粒徑，大程度上保證產品的色彩強度和光澤度。最常使用的研磨方法為三錕研磨和顆粒研磨。能夠保證鏟平的色澤和結構。

表征參數：粒徑、Zeta電位、圖像分析

4、稀釋

加入稀釋劑或溶劑以達到最終粘度。該過程的液體需緩慢加入并伴有緩慢攪動以防止顆粒再次團聚。

表征參數：粒徑、Zeta電位、圖像分析

5、質量確認

最終通過產品的顏色、穩定性、干燥性和流動性等表征參數確定產品質量

表征參數：粒徑、Zeta電位、圖像分析

如上所述，完成顆粒的整體表征僅僅使用單一方法是不夠的，需要多種表征手段相結合。具體選用那種表征手段主要取決于表征的目的。在研發的過程中可以充分利用不同的技術來更深入的了解產品。只有充分了解產品的特性（包括化學和其他特性）才能夠定義產品。這也為后續編寫產品資料和解決產品問題打下堅實基礎。后續生產過程中也會根據前期研發的信息選擇合適的表征方法來更好的控制各個生產過程。了解了上訴信息對灰塵控制、化學、升級生產設備、制度管理和生產提升有很大幫助。下面列舉了一系列可以從不同技術中獲得的有用信息。

分析設備應用舉例

下述例子主要針對于油墨生產行業，但相同的理念可應用到所有涵蓋粉末和懸浮過程的行業。油墨生產過程中包含很多可以影響產品最終質量的配方，當然也包括了多種生產過程中使用的各種材料，如陶瓷、水泥、懸浮穩定性、制藥和塑料等。

清漆-通常情況下要求各組分必須非常純凈，不可避免會混入無關顆粒，此時會產生污染導致產生痕跡或其他的問題。采用圖像法能夠清晰看到污染顆粒并對其進行分析。

預混-根據全球規范管理中的要求，工作人員在處理粉末時粉末會吸入到工作人員體內對身體造成傷害，因此控制生產過程中的粉塵也是十分重要的環節。Microtrac Dustmon產品能夠表征可被吸入到體內的顆粒、生產環境的評估和粒徑分析。設備操作簡單且測量速度快，通常不到3min即可完成測試。同時也可以測定顆粒在空氣中的暴露時間并且根據顆粒粒徑大小評估顆粒的沉降時間。