提到既能打印文档又能打印照片的家用打印机，相信绝大多数人都会想到彩色喷墨打印机。其主要耗材彩色喷墨打印纸可分为：普通彩喷纸和涂层彩喷纸。涂层彩喷纸在打印性能方面远远好于普通彩喷纸，其涂层技术是核心。国外主要生产彩喷纸的厂商有爱普生、惠普、依尔福、日本三菱制纸等。

涂层彩喷纸组成

涂层彩喷纸一般由原纸，底涂层和面涂层组成。涂层可以阻止喷墨墨水渗透到原纸中，并且可以控制墨水向周围扩散，从而保证打印图像的清晰度。底涂层的作用主要是覆盖原纸表面的纤维，使纸张表面平滑；面涂层的作用主要是吸收墨水和固化墨水，防止墨水发生洇渗。

涂层彩喷纸的结构

吸墨涂层生产工艺和配方种类很多，基本上可以归纳为两种类型：

	间隙型喷墨打印纸	膨润型喷墨打印纸
吸墨机理	涂层中含有大量间隙微孔的网络，对墨滴起吸附和固着的作用	涂层的表面承接墨滴后，发生轻度膨胀，形成一个网络，把墨滴吸入
吸墨层	以颜料为主（如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、瓷土、碳酸钙、膨润土等）	以树脂为主（如明胶、聚乙烯醇）
优缺点	打印后干燥速度快、防水性好	防水性差、打印后干燥速度慢

Tip：如今，吸墨层既含有亲水性树脂，又含有特定的颜料微粒如氧化铝、沉淀法二氧化硅，的彩喷复合纸也被大量研究。其中，颜料在图层中形成大量的微孔结构，对墨水起着吸附和固着作用，而亲水性树脂如聚乙烯醇等既可以形成吸墨的网络，又可以作为颜料微粒的载体。优点：涂层吸墨速度快，能够快速固墨，打印墨滴发生重合时，墨水也不渗流。

间隙型喷墨打印纸是通过添加无机颜料，在墨水接受层形成毛细管，画面质量好。而且吸墨层质地硬，打印后表面无压痕，打印画面的干燥速度很快。更重要的是，这类材料具有良好的耐光，耐水性。间隙型涂层是近年来喷墨打印介质开发的主要方向。其中，氧化铝和二氧化硅颜料是间隙型喷墨打印纸中使用最广泛的。

氧化铝和二氧化硅颜料的差异

1.形成的聚集体结构不同

二氧化硅可以理解为球形结构，它的二次粒径也是由这些球体聚集起来，由于比表面积的不同球形结构聚集体形成的内部空隙比较多；氧化铝可以理解为相对偏平的片状结构，其片状结构形成层与层间的空隙相比二氧化硅的空隙较少，所以二氧化硅的吸墨能力要大于氧化铝的吸墨能力。

因此，涂层方面用氧化铝技术涂层的厚度要高于硅涂层，通俗的讲就是氧化铝要涂得更厚才能达到吸墨能力。但硅由于表面的阴离子特性，应用时需要改性的难度和对后面制备涂布液及形成涂层表观都有负面影响，所以从现实应用角度上来讲氧化铝实用性更强。

2.表面电荷不同

气相法氧化铝由于其天然的表面正电性，所以特别适用于生产具有防水性能的喷墨打印纸用涂层。在带正电的表面进行打印时，带负电的打印墨水成分被牢固结合从而具备防水性。

气相法二氧化硅天然带负电。直接制备的分散液很难被添加到带正电的涂料中，因为在后续的阳离子化过程中二氧化硅倾向于发生絮凝，带负电的二氧化硅将从分散液中沉淀出来。

这样氧化铝在使用过程中可以直接分散制成涂布液而二氧化硅则需要进行表面阳离子改性才能避免制成涂布液后发生絮凝沉淀。

气相二氧化硅的表面改性

氧化铝颜料制备的彩喷纸光泽度高，对墨水的适应性强，是国内外生产工艺最成熟、应用最多的一种喷绘颜料。

但是，纳米氧化铝颜料可能存在的问题是在涂料中的稳定分散问题，这是由于纳米粒子比表面积和表面张力都很大，容易吸附而发生团聚。表面改性是提高颗粒分散稳定性的方法之一。

纳米氧化铝颜料改性目的

目前最常用的改性方法

1.偶联剂法

偶联剂是具有两性结构的化学物质，其分子中一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应，形成强有力的化学键合，另一部分基团可与有机高聚物发生化学反应或物理作用。硅烷偶联剂是目前应用较多的偶联剂。

用偶联剂对氧化铝颜料进行改性，偶联剂一侧的无机基团可以与氧化铝颗粒表面形成强有力的化学键而快速吸附在氧化铝颗粒表面，而分子中另一侧的有机基团可与喷墨墨水发生化学反应，使无机颜料和有机色料之间产生具有特殊功能的“分子桥”，从而提高喷墨墨水的固着作用，减少染料分子的横向移动及洇渗现象而增加图像的逼真性，提高彩色喷墨打印相纸的质量和印刷适性。

偶联剂改性前后碳化氧化铝扫描电子显微镜图

2.酯化反应法

酯化反应对氧化铝表面改性最重要的是使原来亲水疏油的表面变为亲油疏水，提高了氧化铝与有机物的相容性和分散性。

酯化反应改性氧化铝中采用伯醇最有效，仲醇次之，叔醇无效。氧化铝粒子表面带有大量的羟基，能与酸发生类酯化反应，使酸键合在粒子表面，一方面减小了粒子的表面能；另一方面避免了氧化铝粒子因羟基存在而形成的氢键作用力，使其能更好地分散在有机溶剂中，通过酯化反应改性氧化铝颜料来提高彩喷纸的打印质量也是一种极有效的方法。

3.表面活性剂法

表面活性剂分子由性质截然相反的两部分组成，一部分是与油或有机物有亲和性的亲油基，另一部分是与水或无机物有亲和性的亲水基。氧化铝粒子经表面活性剂处理使其表面的亲水基变为亲油基。表面活性剂在彩喷纸的涂层中，能起到稳定、润湿、防静电等作用。

表面活性剂有离子型和非离子型等种类，由于离子型表面活性剂的吸附性比非离子的强，故改性效果较好。表面活性剂的反应基团与氧化铝表面的基团反应，形成新的化学键，增强了粒子的防水性和分散性，与其他方法结合起来改性效果更好，不仅能抑制粒子团聚，还可以解决静电等问题。

4.表面接枝反应法

表面接枝是通过化学反应将高分子材料连接到无机粒子的表面，氧化铝表面的羟基可以直接接枝聚合物或进一步反应引入各类官能团后再进行接枝。

将高分子材料连接在氧化铝表面对其进行改性，比用表面活性剂和偶联剂具有更大的优势，不但提高了氧化铝粒子的分散稳定性、疏水性，还增强了粒子与有机体的相容性。且通过选择合适的接枝单体和接枝条件，聚合物接枝粒子将具有可调节的性能。

综上，氧化铝颜料得到的喷墨打印纸有色彩还原好、防水性好，工艺过程稳定、生产技术成熟等优点。据闻，凌玮科技生产的γ相勃姆石型氧化铝主要用于高质量喷墨打印纸涂层，为纸张提供高光泽和卓越的打印质量，去年氧化铝的销量为1000多吨。乐凯公司也是采用氧化铝作为主要的吸墨颜料，生产喷墨打印纸。

 

参考文献

1.广州凌玮科技股份有限公司

2.张丽惠，冯秀荣，陈思雨。DMF 在铝系喷墨打印纸中应用研究（信息记录材料）

3.王伟，江琦。功能型超细氧化铝吸墨材料表面改性研究进展（华南理工大学化学与化工学院）

4.朱 倩，王志杰，郭凌华。纸张涂布颜料用纳米氧化铝的改性及其研究进展（涂料工业）

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