浅析墨粉分析方法研究进展

王浩

摘要：对于墨粉来说其内部的组成以及分布对其性能方面起着极为关键的作用，因此我们就对墨粉的内部组成以及分布情况进行了叙述，并对墨粉分析方法研究进展进行了研究，希望给墨粉产品的生产和研发方面带来一些效果。

关键词：墨粉;分析方法;研究进展

现阶段大多数的打印机和复印机都是采用5～10μm的墨粉微粒来形成图像的。如今由于科技的不断发展与进步，使得人们对印刷设备的要求也不断增多，要求其更加的完善、丰富和节能，同时对墨粉的要求也变得更多，要求其更加的稳定、鲜艳、细致以及耐热，而影响墨粉性能的主要因素就是其内部的组成以及分布，因此充分的了解墨粉的内部组成以及分布可以有效的提高墨粉的性能和效果。不过墨粉的内部颗粒非常小，通常只有5～10μm，因此想要充分的了解其内部组成以及分布的难度就非常大，必须使用科学合理的分析方法进行研究，所以我们就对墨粉分析方法的研究进展进行了阐述。墨粉的分析方法包括两种：二维（2D）分析法和三维（3D）分析法，本文就对这两种方法进行了详细的研究。

一、二维（2D）分析法

二维（2D）分析法是对墨粉分析方法中最主要的方法，因为墨粉内部的颗粒和组分非常小，所以要借助电子显微镜来查看墨粉的内部结构。现阶段研究墨粉的工作者利用二维（2D）图像的分析法对墨粉的内部颗粒以及组分的分布情况进行了探究，所用到的二维（2D）分析方法主要包括：透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）以及纳米压痕法。另外，还有AFM-IR法是原子力显微镜（AFM）和红外光谱（IR）相融合的一种方法。以上这些都是2D的方法，所以都应该对墨粉进行切片取样，主要的流程是先把墨粉的粉末分散于环氧树脂当中包埋，然后将其固化后用液氮进行淬火，并利用切片机进行切片取样，最后用四氧化钌（Ru O4）对样片染色，来增大样片的对比性。

（一）透射电子显微镜（TEM）

透射电子显微镜（TEM）作为分析墨粉内部颗粒组成及分布的一種普遍的方法，其分辨率非常高，而且分析的性能极强。因此就有人专门使用TEM对墨粉的内部颗粒组成以及分布情况进行了观察，结果显示所观察到的墨粉颗粒的内部呈蜡的分散状态，而且连几十纳米的无机粒子也能观察的到，所以TEM技术对墨粉的发展以及研究方面具有非常广阔的前景。不过，TEM技术也存在一些不足之处，其中最主要的问题就是选择不同位置的墨粉截面，所观察到的墨粉颗粒内部的组成以及分布情况也会不同。因此，使用TEM分析方法所取得的信息会非常少，而且无法准确可靠的体现出墨粉的内部组成以及分布情况。

（二）峰值力轻敲AFM

峰值力轻敲（Peak Force Tapping）AFM是AFM的一种，属于一种基本的成像模式。其原理是借助探针在样片的表面做力曲线，把峰值力作为反馈结果，移动扫描管以确保探针和样片间的峰值力恒定，进而取得样片表面的情况。因为有了力曲线，所以对力曲线展开分析就能够得到样片的表面情况，同时还能对模量以及吸附力等方面展开研究。

（三）纳米压痕法

纳米压痕法（Nanoindentation）也是AFM分析法的一种，它的原理是经过对塞进压头时载荷和位移间的关系来算出样片的弹性模量以及硬度。和峰值力轻敲AFM比，峰值力轻敲AFM能够取得样片表面的数n m程度的硬度信息，纳米压痕法能够得到数μm以上的深度的信息。

（四）AFM-IR法

上述所说的透射电子显微镜（TEM）、峰值力轻敲AFM和纳米压痕法均不能获得墨粉内部极其微小的化学组成。而能够获得官能团资料的化学结构分析法就是红外光谱法（IR），不过红外光谱法（IR）却不适合用来进行墨粉微粒在小于10μm的微粒分析当中。因此，就将其和AFM的分析法进行了结合，研发出了一种新的方法为AFM-IR。此方法能达到100nm的分辨率，可以应用在多个领域当中。其主要是借助红外光对样片进行照射，再用AFM的悬臂测出样片吸光后的热膨胀。因为振动悬臂的位移和样片的吸光系数成比例关系，所以就能够获得微小部位的化学组分情况。AFM-IR的分辨率比普通的显微红外光谱法以及显微拉曼光谱法都要高，属于一项具有极高分辨率的分析方法。

二、三维（3D）分析法

墨粉的3D分析法能够取得墨粉内部组成以及分布情况较为全面、具体和可靠的资料。用墨粉的三维（3D）分析法来观察墨粉的内部还可以细分成两种方法：第一，墨粉颗粒的连续断面法。此方法使用TEM或SEM进行观察，把所获得的图像结合到一起，进而取得墨粉的内部3D图。第二，非破坏观察法-超高压电子显微镜法（Ultra- high voltage electron microscopy，UHVEM）。此方法是将墨粉的颗粒从-60°转为+60°，每次转2°，同时使用超高压电子显微镜进行观察并拍照，共拍61张TEM的图像，进而取得墨粉颗粒内部的组成以及分布的3D图。

三、总结

如果能够充分的了解墨粉颗粒的内部组成以及分布情况，就能够对墨粉进行控制，提高墨粉的性能。而TEM、AFM、纳米压痕以及AFM-IR 这四种方法正好能够对墨粉内部的颗粒进行分析，取得墨粉内部的组成以及分布情况。其中AFM-IR既能够取得墨粉颗粒内部的形态，又能够取得微小部位的组成详情。不过它还是属于2D分析方法的一种，无法取得墨粉内部的详细信息，在使用的过程中具有限制。而超高压电子显微镜法属于3D分析法的一种，能够准确的、详细的体现出墨粉颗粒内部的组成以及分布情况，因此应加大力度进行发展和研究，其发展前景非常可观。

参考文献：

[1]张媛媛，羊辉，李绍昌，等.改性蜡分散液及乳液凝集墨粉的制备方法[P].CN：102585519A，2012-07-18.

[2]齐俊梅，姚雪丽，王雪辉，陈辉辉，刘川. 墨粉分析方法研究进展 [J]. 天津化工. 2018（01）.

[3] 路曼，侯晓旭，王翱，李洪岩. 静电复印中显影过程和墨粉树脂的研究进展 [J]. 热固性树脂. 2014（06）.

[4] 姜真，冯华栋，涂海平，刁运佳. 墨粉低温定影性能的影响因素分析 [J].  热固性树脂. 2011（05）.

[5] 毕明珠，蒋立琴，李培芬. 解析静电成像用墨粉质量评测方法 [J]. 信息技术与标准化. 2009（06）.