喷墨墨水中的颗粒大小

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喷墨墨水是颜料在溶液中的胶体分散物。颜料的正确分散对于避免沉淀、不稳定性或由于聚集导致的喷墨喷嘴故障至关重要。确保Z佳配方和制造需要可靠的方法来确定Z终产品的颗粒大小分布。Entegris AccuSizer?单颗粒传感技术（SPOS）非常适合确定Z终喷墨墨水中是否含有大颗粒，这些大颗粒可能会堵塞喷嘴并导致其他性能降低等问题。本应用说明展示了Entegris AccuSizer在喷墨墨水领域的几个应用方向。

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配制成喷墨墨水的颜料通常分散到较小的颗粒大小（约在50到200纳米之间，取决于应用），并且需要使其胶体稳定。胶体稳定性可以通过表面修饰以形成足够的表面电荷（ζ电位）或者通过某些化合物在颜料颗粒表面的吸附（主链稳定）来实现。

颜料颗粒的大小至关重要，因为大颗粒可能堵塞喷嘴和通道，造成打印头损坏。控制大颗粒含量（>0.5 - 1.0μm）需要一种高分辨率技术用以检测少量尾端大颗粒。

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有几种方法可用于确定墨水分散体的平均颗粒大小，例如动态光散射（DLS），但大多数方法无法确定尾端大颗粒。单颗粒传感技术适用于此类分析，即使是少量的尾端大颗粒也会在过程中检测到粒径以及颗粒数量。

AccuSizer SPOS系统适合定量测定喷墨墨水中存在的大颗粒尾部的大小和浓度。根据系统中使用的传感器，AccuSizer可以覆盖0.15 - 400μm的动态范围。图1中展示的系统包括标准LE400光和散射传感器，可测量0.5 - 400μm，安装在AD采样器中，该采样器可以自动稀释样品至Z佳浓度进行测量。

图1. AccuSizer A7000 AD

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颜料的分散受多个因素影响，搅拌时间是其中之一。需要确定Z佳搅拌时间以减少分散体中尾端大颗粒的数量。监控搅拌时间同样重要，因为过度均质化可能会导致颗粒粒径增加。

分析了两种颜料分散体，品红色和青色，以监测搅拌时间对尾端大颗粒的影响。图2和图3显示了经过50、70和90分钟搅拌的品红色样品的结果。尾部颗粒从4×10⁶颗粒/mL减少到2×10⁵颗粒/mL。

图2. 搅拌对品红色样品的影响

图3. 品红色样品尾端大颗粒放大图

大于1微米的大颗粒浓度：

50分钟：4×10⁶颗粒/mL

70分钟：5×10⁵颗粒/mL

90分钟：2×10⁵颗粒/mL

图4所示的青色样品也随着搅拌时间减少了超大颗粒的数量。颗粒浓度从900万颗粒/mL减少到仅仅10分钟搅拌后的大约300万颗粒/mL。

图4. 搅拌对青色样品的影响

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这个示例展示了一项过滤测试的结果，使用了2μm和5μm的过滤器对喷墨墨水进行过滤，详见图5。两种过滤器都显示出颗粒浓度大于1μm的改善。未经过滤的样品中含有大于1μm的颗粒超过100,000颗粒/mL，而经过5μm和2μm过滤后，颗粒浓度分别约为70,000颗粒/mL和约20,000颗粒/mL。

图5. 过滤对喷墨墨水的影响

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AccuSizer A7000系列是量化喷墨墨水中大颗粒尾部大小和浓度的系统。本文研究了搅拌和过滤的影响，该系统既可以作为一般的质量保证工具，也可以作为研究Z佳工艺条件的工艺开发工具。根据应用需求，提供相应的传感器和配置。