油墨是一種顏料微粒均勻分散在連接料中并具有一定黏性的流體物質(zhì)，是印刷中不可或缺的重要材料。而納米碳酸鈣則是一種被廣泛用于印刷油墨的填充物料，其目的是降低成本、調(diào)節(jié)油墨的流動(dòng)性和油墨的色濃度。
作為油墨專(zhuān)用納米碳酸鈣，產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求十分嚴(yán)苛。例如，原則上納米碳酸鈣光澤越高越好，填充后不能對(duì)油墨產(chǎn)品的顏色產(chǎn)生影響；吸油值和流動(dòng)性必須達(dá)標(biāo)，這關(guān)乎納米碳酸鈣與樹(shù)脂和基料相溶性；納米碳酸鈣粒徑要在30~40nm之間等。
因此，要達(dá)到上述一系列油墨專(zhuān)用納米碳酸鈣的指標(biāo)，必須對(duì)碳酸鈣的生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格把控，以此來(lái)保障產(chǎn)品質(zhì)量的可控性。
1油墨用納米碳酸鈣碳化工藝
(1)間歇碳化法
將石灰石經(jīng)燃燒生成CaO和窯氣，CaO加入到回轉(zhuǎn)消化機(jī)中加水消化得到Ca(OH)2乳液，經(jīng)精制得到Ca(OH)2，精乳液送碳化反應(yīng)器，通入凈化的窯氣進(jìn)行碳化。通過(guò)對(duì)Ca(OH)2的溫度、窯氣的流量等控制，有效地控制碳酸鈣晶核的成核速率；在碳化至形成一定的晶核數(shù)后，由晶核形成控制轉(zhuǎn)化為晶體生長(zhǎng)控制，此時(shí)加入晶形調(diào)節(jié)劑控制各晶面的生長(zhǎng)速率，從而達(dá)到形貌可控；繼續(xù)碳化至終點(diǎn)，加入分散劑，調(diào)節(jié)粒子表面電荷，得到均勻分散的立方形納米碳酸鈣顆粒。
(2)連續(xù)噴霧法
采用噴霧式碳化工藝，通過(guò)調(diào)整反應(yīng)過(guò)程中氫氧化鈣懸浮液的濃度、噴霧液滴徑及CO2混合氣的濃度、空氣速率、氣液比和漿液的每塔碳化率、即可得到平均粒徑小于100納米的碳酸鈣，同樣可以調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)，可以得到立方形、鏈鎖形、類(lèi)球形等單一超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品。
例如選用三段碳化法，控制碳化過(guò)程中氫氧化鈣懸浮液濃度為0.1~10%(重量)、溫度1~30℃、一定液滴直徑及二氧化碳?xì)怏w為10~40℃(體積)、一定的空氣速度，可制得小于0.1μm的立方形碳酸鈣。
2油墨用納米碳酸鈣質(zhì)量控制方法
(1)改性劑的選擇
作為油墨鈣的表面處理劑，必須采用與樹(shù)脂基料相溶性好的表面處理劑，具有一定的光澤與透明性。
(2)比表面積的控制
隨著比表面積的越大，原生粒子越小，粒子之間的相互作用力不斷增大，透明性好；為保證產(chǎn)品的透明度就必須控制比表面積大于40m2/g，比表面積也不宜太大，否則粒子的表面能增大，對(duì)產(chǎn)品的吸油值和流動(dòng)性能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，容易團(tuán)聚難以分散，容易出現(xiàn)粗粒子。
(3)平均粒徑和透明度指標(biāo)
在配制油墨時(shí)，一個(gè)重要的指標(biāo)是細(xì)度。當(dāng)油墨中有粗粒子時(shí)，成膜不平整，影響美觀和透明性。
半透明油墨鈣平均粒徑在60nm左右，是樹(shù)脂型油墨中最普遍使用的產(chǎn)品，它易分散，具有良好的耐磨性，可以改善油墨流動(dòng)性和流平性等。
透明油墨鈣的平均粒徑在30nm左右。用于樹(shù)脂型亮光膠印油墨中，具有高透明、高光澤、卓越的彈性和極好的印刷適用性。
(4)分散劑的使用
在碳化到pH=7時(shí)，加入分散劑，分散劑為六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉和焦磷酸鈉等，再加入表面處理劑，可以改善油墨鈣的分散性和流動(dòng)度。
隨著分散劑的用量增大，納米碳酸鈣的細(xì)度不斷減小，流動(dòng)度增大，通過(guò)加入無(wú)機(jī)分散劑，可以調(diào)整油墨鈣的分散性和流動(dòng)度。
(5)pH值有效控制
在油墨應(yīng)用時(shí)，由于碳酸鈣的pH太高，會(huì)引起油墨料的不穩(wěn)定性，容易發(fā)生絮凝，通過(guò)陳放后進(jìn)行二次碳化和加入酸，降低碳酸鈣的pH值。
結(jié)語(yǔ)
中國(guó)是世界上碳酸鈣生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)碳酸鈣需求不僅數(shù)量增加，而且產(chǎn)品質(zhì)量需求專(zhuān)用化、功能化，尤其是粒徑小于100nm的納米碳酸鈣，由于其具有普通碳酸鈣所不能具有的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)，產(chǎn)品需求量越來(lái)越大。
中國(guó)目前有30多家納米碳酸鈣生產(chǎn)廠家，產(chǎn)量達(dá)每年100多萬(wàn)噸，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、造紙、油墨等各個(gè)行業(yè)。但整體水平參差不齊，為了滿足這些行業(yè)的迅速發(fā)展需要，必須要求不斷提高這些行業(yè)生產(chǎn)用納米碳酸鈣的質(zhì)量和檔次。
參考資料
姚理修，等：油墨專(zhuān)用納米碳酸鈣的研制，青州宇信鈣業(yè)股份有限公司
楊永和，等：高檔膠印油墨用透明級(jí)納米碳酸鈣的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)，超細(xì)粉末國(guó)家工程研究中心
百度百科，納米碳酸鈣