Środki powierzchniowo czynne odgrywają szczególną rolę w chemii atramentów

2019-08-01 17:45:16

W roztworze cząsteczki Surfaktantu migrują na powierzchnię rozpuszczalników, zmniejszając napięcie powierzchniowe (woda lub inne rozpuszczalniki). Polarne grupy środków powierzchniowo czynnych kierowane są bezpośrednio w stronę powierzchni rozpuszczalnika, a łańcuchy węglowodorowe rozciągają się w powietrze. Rozkład ten powoduje równowagę sił powierzchniowych, a co za tym idzie zmniejszenie napięcia powierzchniowego. Napięcie powierzchniowe pozostawało stałe po obniżeniu się do krytycznego stężenia miceli, a cząsteczki surfaktantu były rozprowadzane na powierzchni rozpuszczalnika aż do utworzenia struktury jednowarstwowej. Napięcie powierzchniowe pomaga zaprojektować skuteczny atrament. Ponieważ proces powlekania kolorem i te parametry mają świetny związek. Wiele defektów warstwy barwiącej można przypisać napięciu powierzchniowemu.

Wraz z rozwojem atramentów rozpuszczalnych w wodzie uważa się, że środki powierzchniowo czynne odgrywają szczególną rolę w chemii atramentów. Atrament na bazie rozpuszczalników organicznych ma zalety: dobrą jakość druku, gładką powierzchnię druku, umiarkowaną intensywność druku i ogólne silne wyczucie kolorów, podczas gdy atrament rozpuszczalny w wodzie nie ma tych właściwości. W przypadku matrycy o niskiej energii powierzchniowej atrament rozpuszczalny w wodzie będzie powodować problemy z zwilżaniem.

Głównym powodem jest to, że woda jako główny składnik atramentu wytwarza wysokie napięcie powierzchniowe, które jest bliskie napięciu powierzchniowemu wody 72 mN/m, podczas gdy napięcie powierzchniowe matrycy pisarskiej wynosi na ogół 35 mN/M ~ 40 mN/m. Tylko wtedy, gdy napięcie powierzchniowe atramentu jest mniejsze niż napięcie matrycy pisarskiej, można uzyskać skuteczne pokrycie bez plam.

Zastosowanie środków powierzchniowo czynnych zmniejsza napięcie powierzchniowe atramentu. Gdy kąt zwilżania kropelek atramentu z papierem jest większy niż 140, można uzyskać wysoką jakość druku, a im mniejsze napięcie powierzchniowe atramentu, tym większy kąt zwilżania. Ponadto im niższe napięcie powierzchniowe atramentu, tym można uzyskać pełniejsze pokrycie matrycy piszącej, co poprawia jakość pisania i drukowania. Jednak przy zbyt niskim napięciu powierzchniowym trudno jest wytworzyć małe, jednolite kropelki tuszu. Generalnie napięcie powierzchniowe powinno być większe niż 35 mN/m.

Struktura molekularna amfoterycznych środków powierzchniowo czynnych obejmuje grupy hydrofobowe i hydrofilowe. Właściwości związane z napięciem powierzchniowym można regulować zmieniając strukturę hydrofilowej części cząsteczki surfaktantu. Na przykład polimetylosiloksan (żywica silikonowa) ma dobry efekt aplikacji. Unikalna aktywność powierzchniowa oleju na bazie żywicy silikonowej wynika z ekranowania hydrofobowych grup Si-O przez hydrofilowe grupy metylowe. Fluoroalkil może dodatkowo zmniejszyć napięcie powierzchniowe, atomy fluoru mają odpowiedni promień kowalencyjny, aby chronić łańcuchy węglowe przed przestrzenią, a fluoroalkil rzadko oddziałuje z innymi grupami. Fluorowane środki powierzchniowo czynne można zobaczyć na przykładzie kwasu perfluorooktanowego [n-C7F15COOH]. Gdy udział masowy kwasu perfluorooktanowego wynosi 0,01%, napięcie powierzchniowe wody spada z 72 mN/m do 1512 mN/m.