用于调色剂应用的摩擦电荷减少的硅石制造技术

本发明专利技术公开了一种经表面处理的气相硅石，其摩擦静电电荷为

【技术实现步骤摘要】
用于调色剂应用的摩擦电荷减少的硅石


[0001]本专利技术涉及一种摩擦静电荷(tribo
‑
electrostatic charge)减少的经表面改性的气相硅石(fumed silica)、其制备方法及其在调色剂(toner)中的用途。

技术介绍

[0002]调色剂可以用于图像形成装置，例如打印机、复印机和传真机，以在介质片材上形成图像。图像形成设备可以利用在调色剂颗粒与显影剂体系中的各种组分之间产生的差分电荷，经由显影剂体系将调色剂从储槽转移到介质。调色剂摩擦电荷和流动特性的控制可以通过干燥调色剂表面改性以及在调色剂颗粒表面上附着细颗粒来实现。调色剂颗粒的摩擦电荷可以通过正确选择外部添加剂而在很大程度上得到控制。由于其高纯度和非常低的含水量，气相硅石是极好的绝缘体，即具有非常高的电阻。因此，气相硅石在与其他颗粒碰撞时能够积聚并携带高静电荷。术语“摩擦充电(tribo
‑
charging)”通常用于调色剂技术，因为它指的是通过表面之间的摩擦产生静电荷。这种特性使得气相硅石在以明确方式控制和调节调色剂电荷特性方面非常有效。本质上，调色剂表面具有气相硅石表面的特性并相应地充电。
[0003]现有技术说明
[0004]各种经表面改性的气相硅石颗粒可以用作调色剂配制物中的添加剂。适当硅石添加剂的选择取决于特定调色剂应用的要求。决定硅石在调色剂中的可用性的最重要参数之一是其摩擦静电电荷(也简称为摩擦电荷)。根据气相硅石的物理化学性质，包括表面改性化学、颗粒表面积等，可以实现宽范围的摩擦电荷。因此，由Evonik Industries生产、BET表面积为215
‑
265m2/g的经表面改性的气相硅石R 976 S提供
‑
680μC/g的摩擦电荷，而同一生产商的另一种经表面改性的硅石NA 200 Y(BET＝100
‑
150m2/g)提供+260μC/g的摩擦电荷。这些和其他适用于调色剂中的典型气相硅石在产品手册“Fumed Silica andOxides for Toner Technical Information TI 1222”中进行了说明，该手册可在www.aerosil.com上在线获取。
[0005]具有高负电荷的经表面处理的气相硅石通常是高度疏水的，而带正电荷的颗粒或具有减少的负电荷的颗粒通常用极性氨基硅烷或季三烷基铵部分进行表面改性，从而使这些颗粒的疏水性降低甚至呈亲水性。因此，EP0992857A2中的实施例1中公开了使用(3
‑
缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷作为表面处理剂来制备摩擦电荷为
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300μC/g的高疏水性硅石粉末。同一专利申请的对比例1中示出用(3
‑
缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷和1,3
‑
二氨基丙烷进行表面处理来制备摩擦电荷为
‑
150μC/g的高亲水性硅石。
[0006]含有对水具有高亲和力的亲水性硅石的调色剂组合物的带电性质可能取决于环境变化，例如湿度变化。
[0007]高疏水性和亲水性的经表面处理的气相硅石通常都以较高碳含量为特征。因此，需要相对大量且通常成本高昂的表面处理剂。
[0008]具有减少的电荷的调色剂组合物需要具有减少的摩擦电荷的经表面改性的气相
硅石颗粒。这些硅石颗粒的特征通常是摩擦电荷相对于BET表面积的比相对较高。因此，经表面改性的气相硅石RX 50(生产商：Evonik Industries)的摩擦电荷为
‑
200μC/g、BET表面积为25
‑
45m2/g(摩擦电荷/平均BET＝
‑
5.7μC/m2)、碳含量为0.5
‑
1.0重量％。
[0009]在其他情况下，具有减少的摩擦电荷例如从
‑
200μC/g至+200μC/g的气相硅石呈现出与表面积相关的相对较高的碳含量。因此，摩擦电荷为
‑
110μC/g的经表面改性的气相硅石RY 50(生产商：Evonik Industries)的BET表面积为15
‑
45m2/g、碳含量为3.0
‑
5.0重量％(碳含量/平均BET>0.100重量％
×
g/m2)。EP 0992857 A2的实施例2中公开的气相硅石粉末呈现出+200μC/g的摩擦电荷、130m2/g的BET表面积和5.5重量％的碳含量(碳含量/BET＝0.042重量％
×
g/m2)。
[0010]问题和解决方案
[0011]本专利技术解决的技术问题是提供特别适合用作具有相对较低表面电荷的调色剂组合物中的添加剂的气相硅石。
[0012]这些调色剂组合物的带电性质不应依赖于环境变化，例如湿度。
[0013]应最大限度减少制备这些气相硅石粉末所需的表面处理剂的量。
[0014]本专利技术提供经表面处理的气相硅石，其特征在于：
[0015]摩擦静电电荷为
‑
500μC/g至+500μC/g；
[0016]摩擦静电电荷与BET表面积的比为
‑
3.5μC/m2至+3.5μC/m2；
[0017]甲醇润湿度为甲醇/水混合物中至少20体积％的甲醇；
[0018]碳含量与BET表面积的比至多为0.020重量％
×
g/m2。
[0019]这种气相硅石特别适合用作具有相对较低的表面电荷的调色剂组合物中的添加剂。所得调色剂组合物的带电性质不依赖于诸如湿度等环境变化。制备这种气相硅石所需的表面处理剂的量相对较低，降低了这种硅石的制备成本。
[0020]硅石
[0021]本专利技术的硅石优选以颗粒(particles)形式存在，例如粉末或细粒(granules)。最优选地，本专利技术的硅石是硅石粉末。
[0022]在本专利技术中，术语“细粒”被理解为是指粒状、易于倾倒、自由流动的颗粒状固体材料。细粒可以是球形或任何其他形状例如小球、环等的粒状颗粒的形式，或者是粉碎颗粒材料的不规则形成的碎片，例如具有统计粒径分布的形式。
[0023]本专利技术上下文中的术语“粉末”包括细颗粒(fine particles)。
[0024]在本专利技术的上下文中使用的术语“摩擦电荷”等同于术语“摩擦静电电荷”。该参数常规用于评估不同调色剂添加剂的静电性质。摩擦电荷的值可以使用吹出式静力静电计(blow
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off static electrometer)来确定，例如，如EP2676930A1中的第[0118]段所述。
[0025]以下程序可用于测量摩擦电荷：
[0026]将50g无涂层铁氧体载体和0.1g气相硅石颗粒(可以根据需要在测量前对粗硅石颗粒进行磨碎和研压)放入75mL玻璃容器中，盖上盖子，并且使用混合器以90rpm的转速混合5分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.经表面处理的气相硅石，其特征在于：摩擦静电电荷为
‑
500μC/g至+500μC/g；摩擦静电电荷与BET表面积的比为
‑
3.5μC/m2至+3.5μC/m2；甲醇润湿度为甲醇/水混合物中至少20体积％的甲醇；碳含量与BET表面积的比至多为0.020重量％
×
g/m2。2.根据权利要求1所述的硅石，其中所述硅石的BET表面积为30m2/g至500m2/g。3.根据权利要求1至2中任一项所述的硅石，其中所述硅石使用选自有机硅烷、硅氮烷、无环聚硅氧烷、环状聚硅氧烷及其混合物的表面处理剂得到。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硅石，其中所述硅石的数值中值粒径d
50
小于10μm，该数值中值粒径通过在25℃下对5重量％的硅石在甲醇中的分散体进行超声处理120秒后进行静态光散射测定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的硅石，其中所述硅石的含碳量为0.1重量％至5重量％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的硅石，其中所述硅石的干燥失重小于0.4重量％，该干燥失重根据ASTM D280
‑
01的方法A测定。7.根据权利要求1至6中任一项所述的硅石，其中所述硅石粉末的夯实密度不大于250g/L。8.根据权利要求1至7中任一项所述的硅石，其中所述硅石是基于硅石的混合氧化物、基于硅石的掺杂氧化物或其混合物，包含至少50重量％的二氧化硅。9.根据权利要求1至8中任一项所述的硅石，其中所述硅石的粒径分布的跨度(d
90
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【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：赢创运营有限公司，
类型：发明
国别省市：