一、油墨简史及发展趋势

　　中国是最先使用墨的国家，早在西汉时期（公元前200 年）人们就开始用墨了，这种墨可以在竹帛上写字传递信息，其某些功能可与当代油墨类比。

　　15世纪德国谷登堡发明了铅合金活字印刷，油墨有了改进。用灯黑作为颜料，亚麻油为连接料，用手工将其均匀混合制成当时的油墨。19 世纪中叶，油墨制造商能够根据用户要求制造出具有不同色相、明度、不饱和度的各种颜料来。油墨生产进入了新的发展阶段。

　　中国现代油墨工业的形成，是从前清在北京的纸坊印刷纸币开始的，当时生产油墨用的原料都依靠进口。解放前，国内仅有生产油墨的作坊，规模很小的油墨制造厂，技术力量薄弱，生产设备落后，只能生产一些低级油墨，质量差，品种少，局面不景气。 解放后，特别是改革开放以来，中国印刷业发展迅猛。中国油墨生产企业有160 余家，年产量10 余万吨，占全世界年油墨消费量的5%。目前已有中外合资、合作企业30余家，产量占全国总产量的50% 以上。油墨工业存在的主要问题是生产规模小，产品单一，低档产品过剩，高档产品和专用产品不足；生产原料（如颜料、树脂、溶剂等）在品种质量、数量上不能与油墨同步发展等。油墨用纳米级碳酸钙开始全部依赖日本产的“OT”型油墨专用超微细碳酸钙，20 世纪80 年代北京建材厂、资江氮肥厂等单位开始生产油墨专用超微细碳酸钙产品，代替“OT”钙，但到目前为止，极少部分高档油墨仍需进口日本白石工业株式会社的“OT”钙。因此油墨专用纳米级碳酸钙的研究与开发，特别是在透明度、着色力、分散性、光泽度等项指标全盘兼顾方面，有待提高。

　　纳米级碳酸钙是印刷油墨的填料，具有稳定性好、光泽高、不影响印刷油墨的干燥性能、适应性强等优点。碳酸钙产品广泛用于国民经济各部门，随着科学继续发展，微细碳酸钙产量会相应增加，纳米级碳酸钙的应用，可有效提升油墨、医药、食品、日化等产品的质量，其重要性将日益为人们所了解。

二、纳米油墨及作用机理

　　纳米材料运用到油墨体系中会给油墨产业带来巨大的推动。1994 年，美国的马萨诸塞州XMX 公司已成功地获得了一项用于制造油墨用的纳米级均匀微粒原料的专利。而后，XMX公司准备设计一套商业性的生产系统，利用这项专利，选择适当体积的纳米微粒原料来得到油墨的各种颜料。另据报道，我国近年被科技部评为国家重点新产品的纳米级透明氧化铁系列颜料也已开发成功。它对传统颜料的升级换代将产生重要的影响，主要应用于纳米油墨、纳米水性涂层材料等。该材料典型的针状微粒的尺寸，长轴为45 纳米，短轴为6～7 纳米，具有很好的分散性、结晶性和耐候性、高明度和着色力强的特点。它的开发成功，对我国传统颜料的更新换代具有重大的意义，尤其可用于制作纳米油墨，可使油墨质量大为提高。

　　如今，借助高新技术可以将油墨中的各种成分（如树脂、颜料、填料等）制成纳米级的原材料，这样，由于它们的高度微细而具有很好的流动与润滑性，可以达到更好的分散悬浮和稳定，颜料用量少反而遮盖力高，光泽好，树脂粒度细腻，成膜连续，均匀光滑，膜层薄，使印刷图像清晰；若用在UV 油墨中，可能导致更快的固化速度，同时由于填料的细微均匀分散而消除墨膜的收缩起皱现象；在玻璃陶瓷的印墨中，若无机原料构成为纳米级的细的颜色。因为有些物质处在纳米级时，粒度不同颜色也不同，或不同物质不同颜色，如Ti02、Si02 在纳米粒子是白色，Cr203 是绿色，Fe203 是褐色。还有如纳米AI203 这类无机纳米材料具有很好的流动性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。纳米级碳墨具有导电性，对静电具有很好的屏蔽作用，防止电信号受到外部静电的干扰，若把它加入油墨就可以制成导电油墨，如大容量集成电路，现代接触式面板开关等。另外，在导电油墨中如将Ag 制成纳米级而代替微米级Ag，可以节省50% 的Ag 粉，这种导电油墨可以直接印在陶瓷和金属上， 墨膜层薄且均匀光滑，性能很好。若将Cu、Ni 材料制成0.1～1 μm的超微颗粒，它可以代替钯与银等贵重金属导电。此外，有些纳米粉微粒自身具有发光基团，可能自己发光。这些新型纳米发光材料，经几分钟的光照就能在黑暗中自行发光12～24 小时以上，其发光强度和维持时间是传统萤光材料的30倍以上，且材料本身无毒、无害、不含任何放射性元素，其稳定性和耐候性优良，并可无限次循环使用。用添加有这种纳米微粒的油墨印出的印品不需要外来光源的照射，仅靠自身发光就能被人眼识别，用于防伪印刷也可以达到很好的一线防伪效果。用于户外大型广告喷绘或夜间阅读的图文印刷品，就不再需要外来光源，不但可以节省能源，而且大大方便了使用者。还有，由于纳米微粒具有很好的表面湿润性，它们吸附于油墨中的颜料颗粒表面，能大大改善油墨的亲油和可润湿性，并能保证整个油墨分散系的稳定，所以添加有纳米微粒的纳米油墨，其印刷适性能得到较大的改善。相信随着纳米材料技术的进一步发展，会有更多的具有不同特性的纳米材料会被人们所认识和利用。把这些纳米材料应用到油墨制造中，用于机密文件印刷、多种防伪印刷及各种工艺品的印刷，都能获得非同一般的良好效果。

　　纳米微粒还可以替代化学颜料来制作印刷油墨。这套生产系统采用了颗粒均匀的纳米微粒印刷油墨。制得的油墨色彩鲜艳，色相纯正，无毒无味。纳米油墨在胶印、凹印、柔印制作彩色纸箱、纸盒的应用前景十分广泛。

三、油墨专用纳米级碳酸钙的生产及产品质量

　　油墨的成分可以分为三大部分：其中液体成分称为连接料；固体成分为色料（颜料或染料）以及各种助剂。纳米级碳酸钙在油墨行业中属于体质颜料及颜料中的填充料（炭墨、钛白粉、锌钡白、铁铬黄、铁兰、氧化铁兰、金属颜料、氢氧化铝、胶质碳酸钙、有机颜料和染料、还原颜料、喹丫啶酮、二恶秦紫、四氧异嘌啉酮）。胶质碳酸钙即为纳米级碳酸钙，其平均粒径在0.02～0.1 μm之间。用于油墨中的胶质碳酸钙最早是用氢氧化钙与碳酸钙沉淀，并经表面改性，制取具有良好透明性、光泽性的碳酸钙。用于油墨制造中具有较好的印刷适应性，即将其与一定比例的调墨油研磨后，以具有合适流动性、光泽、透明度、不带灰色等性状为好。现在大多采用石灰石碳化法制取纳米级酸钙，其生产工艺及产品质量必须适应制造油墨的要求。

　　（1）碳化法工艺流程及工艺指标 曹运长根据研磨高档油墨填料206# 小试、中试等提出采用间歇鼓泡碳化法生产油墨专用超微细碳酸钙工艺流程，见图1 所示。工艺条件见表1。在一定浓度的精制石灰乳中加入一定量的螯合剂和分散剂，在一定温度范围内通入CO2 气体进行反应，直至达反应终点，其反应机理见图。 　　所采用的螯合剂种类有脂肪族（多羧基）羧酸盐、含氧羧酸类、硫代羧酸盐、芳香族磺酸类、氨基酸类等；分散剂主要有铝盐、钠盐、锌盐、铁盐、镁盐等。

（2）产品质量及影响因素 高档油墨填料206# 是一种超微细碳酸钙，它的性质指标与普通PCC 有很大差别，与微细碳酸钙也有差别，详见表2 所示。 　　油墨的细度和纯度如何，对印刷品的质量十分重要。要印刷出高质量的产品，必须要有细度高纯度好的油墨作保证。因此，正确认识油墨细度、纯度与印刷质量的关系，加深对纳米油墨的了解，研制出更高质量的纳米油墨，对印刷领域来说具有十分重要的意义。 　　产品206# 经过油墨生产厂家检测鉴定，将所测数据进行分析整理，得出206#产品质量影响因素。

四、纳米级碳酸钙在油墨中的添加量

　 　　油墨的生产大致可分为准备、配料、搅拌、轧研、检验及装罐等工序。准备工作这一阶段是把进厂的各种原材料按照制造油墨的要求进行预加工，保证原料符合制造油墨的要求；配料即按制造油墨的配方将各种原料按比例混合好，这是制造油墨的关键；搅拌是把颜料颗粒分散在液体连接料之中，需要一定能量将固状材料打碎并且分散在液体连接料之中；搅拌后混合料进行轧研，根据稀稠不同的油墨，分别采用三辊机或者球磨机进行研磨，其目的是使颜料充分分散到连接料中，并使颜料颗粒达到一定的细度，经检验色相、细度、流动性、 黏性、干燥性等性质符合设计要求，即可装桶，完成油墨的生产过程。

　　 由油墨生产过程可知，颜料是固形物，其分散性越好、平均粒径越小，越容易在连接料中分散均匀，油墨质量越好，否则油墨质量就差。作为油墨中的体质颜料——碳酸钙，如果达到纳米级，并进行表面改性，与连接料具有很好的相容性，将对油墨的生产及提高油墨的质量起到一定的作用，故油墨制造中需要纳米级活性碳酸钙作为填充料。不同类型的油墨，需碳酸钙量不同，现举例说明如下。

五、结语

　　

在包装印刷行业中, 纳米微粒扮演着越来越重要的作用。纳米油墨兼容各方面性能。产品（尤其是食品）包装印刷中，很多都对除菌、保鲜等有很高的要求，而传统的油墨和包装材料在这方面是个空白。