油墨是印刷的關(guān)鍵因素，油墨各方面的性能都會影響印刷品的質(zhì)量，改善油墨性能對提高印刷復(fù)制效果有十分重要的作用。納米技術(shù)是新興的高科技術(shù)，通過直接操作和安排原子、分子運動規(guī)律特性，從而改造物質(zhì)相關(guān)性能的技術(shù)方法。通過納米技術(shù)改善油墨各方面的性能，尤其是利用納米石墨改善油墨的導(dǎo)電性，從而提高印刷復(fù)制效果具有深遠的意義。

　　一、油墨的發(fā)展及其性能

　　中國是最先使用墨的國家，2000年前作為印刷的物質(zhì)基礎(chǔ)之一的墨便已出現(xiàn)了，國際間公認中國是古代文明中最先使用墨的國家，早在西漢時期（公元前200年）就開始使用墨了，這種墨可以在簡帛上寫字傳遞信息，其某些功能與當(dāng)代油墨可以類比。

　　15世紀德國的谷登堡發(fā)明了鉛合金活字印刷，油墨有了改進，用燈黑作為顏料，亞麻油為連結(jié)料，用手工將其均勻混合制成了當(dāng)時的油墨。但是直到19世紀中葉，科學(xué)尤其是化學(xué)的進步，使得煤焦油染料以及色彩科學(xué)的發(fā)展，油墨制造商才能根據(jù)用戶需要為用戶制出具有不同色相、明度、飽和度的各種顏色來。油墨生產(chǎn)進入了新的發(fā)展階段。

　　油墨的種類很多，物理性質(zhì)各不相同，有的很稠、很黏，有的卻相當(dāng)稀。它的成分可以分為三大部分：其中液體成分稱為連結(jié)料；固體成分為色料（顏料或染料）以及各種助劑。印刷油墨是由色料、連結(jié)料、填料等材料均勻分散混合而成的漿狀膠體。色料賦予印品豐富多彩的色調(diào)；連結(jié)料作為色料的載體，也作為粘合劑使色料固著在承印物表面上；填料賦予油墨適當(dāng)?shù)男再|(zhì)，使得油墨滿足各種印刷過程的印刷適性。

　　對油墨來說，顏色、身骨(通常將稀稠度、流動性等油墨的流變性質(zhì)稱為油墨的身骨）和干燥性能是油墨三個最重要的性質(zhì)，也是研制油墨配方及工藝和生產(chǎn)油墨時應(yīng)該注意的；在印品上的印膜應(yīng)該有一定的耐抗性，才使印品具有實際用處。

　　二、納米的概念及其應(yīng)用

　　“納米”是英文namometer的譯名，是一種度量單位，l納米為十億分之一米，大約只有45個原子串起來那么長。納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)。因此，納米技術(shù)其實就是一種用單個原子、分子射程物質(zhì)的技術(shù)，這意味著人們可以生產(chǎn)出極純的材料和豐富多采的新產(chǎn)品。納米技術(shù)可分為分子納米技術(shù)、微加工技術(shù)和生物納米技術(shù)。納米技術(shù)的內(nèi)涵廣泛，包括納米材料的制造技術(shù)，納米材料向各個領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)，在納米空間構(gòu)筑一個器件實現(xiàn)對原子、分子的翻切、操作以及在納米微區(qū)內(nèi)對物質(zhì)傳輸和能量傳輸新規(guī)律的認識等等。目前，納米技術(shù)的研究應(yīng)用還主要在納米級結(jié)構(gòu)材料(即納米材料)方面，納米材料是指其晶粒大小在1～100納米范圍的物質(zhì)。研究表明，當(dāng)材料粒子進入納米級粒子時，其本身就具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特性。納米粒子具有較大的比表面積、表面原子數(shù)、表面能等，其表面張力隨粒徑的下降而急劇增加，從而導(dǎo)致納米微粒的熱、磁、光敏感特性和表面穩(wěn)定性等不同于正常的粒子。由于納米粒子的尺寸已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的特性如熔點、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等與該物質(zhì)在整體狀態(tài)時所表現(xiàn)的特性不同。

　　三、納米技術(shù)運用于油墨中

　　納米材料運用到油墨體系將會給油墨產(chǎn)業(yè)帶來巨大的推動。1994年，美國的馬薩諸塞州XMX公司已成功地獲得了一項用于制造油墨用的納米級均勻微粒原料的專利。而后，XMX公司并準備設(shè)計一套商業(yè)性的生產(chǎn)系統(tǒng)，利用這項專利，選擇適當(dāng)體積的納米粉體原料來得到油墨的各種顏料，而不再依靠老傳統(tǒng)生產(chǎn)油墨所需要的化學(xué)顏料。另據(jù)報道，我國近來被科技部評為國家重點新產(chǎn)品的納米級透明氧化鐵系列顏料也已開發(fā)成功。該材料典型的針狀微粒的尺寸，長軸為45納米，短軸為6～7納米，具有很好的分散性、結(jié)晶性和耐候性、高明度和著色力強的特點。它的開發(fā)成功，對我國傳統(tǒng)顏料的更新?lián)Q代具有重大的意義，尤其可用于制作納米油墨，更是使油墨質(zhì)量大為提高。目前，將納米石墨用于油墨中，改善油墨的導(dǎo)電性，制成導(dǎo)電油墨，制成大容量集成電路，現(xiàn)代接觸式面板開關(guān)等，將有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　1.納米石墨用于油墨中

　�、偌{米石墨的性質(zhì)。

　　碳元素是自然界中存在的與人類最密切相關(guān)、最重要的元素之一，它具有多樣的電子軌道特性(sp、sp2、sp3雜化)，再加上sp2的異向性而導(dǎo)致晶體的各向異性和其排列的各向異性，因此以碳元素為唯一構(gòu)成元素的碳材料就具有各式各樣的性質(zhì)，并且，新碳素相和新型碳材料還不斷被發(fā)現(xiàn)和人工制得。由于納米石墨所具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，從而使納米石墨材料與常規(guī)塊狀石墨材料相比具有更優(yōu)異的物理化學(xué)及表面和界面性質(zhì)。人們將石墨制成超細納米顆粒并對其應(yīng)用研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。

　　有報道稱，碳元素將會被列入鐵磁性元素，但關(guān)于碳元素磁性的根源仍然有待探索研究。納米單層石墨由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)而顯示出多樣而獨特的磁學(xué)性能，它是一種有趣的分子基微觀磁性系統(tǒng)。有理論研究表明，納米石墨層的特殊磁學(xué)性能是由于其邊界懸掛7c鍵的存在，而懸掛π鍵的狀態(tài)很大程度上取決于納米單層石墨的尺寸和邊界的形狀。在許多不同的納米尺度的塊狀石墨結(jié)構(gòu)中，觀察到意想不到的異常磁學(xué)特性。這些證據(jù)表明，如果能夠制出適當(dāng)?shù)某叽绾徒Y(jié)構(gòu)，石墨結(jié)構(gòu)有可能是一種潛在磁性結(jié)構(gòu)。納米石墨的結(jié)構(gòu)和邊界強烈地影響著其物理性能。ⅪeiIl研究了zigzag邊界，觀察到了一種非鍵合表面的特殊現(xiàn)象，其嚴重的邊界退化可能導(dǎo)致了石墨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁性的不穩(wěn)定。

　　納米石墨不僅具有石墨的傳統(tǒng)優(yōu)良性能，還具有納米粒子的獨特效應(yīng)，在高新技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在印刷領(lǐng)域，將納米石墨加入油墨中，可制成導(dǎo)電油墨。

　　②納米石墨的制備。

　　納米石墨是指納米尺度大小的石墨或石墨片，其結(jié)構(gòu)為多面體，各面有3～6層、7～8nm大小的石墨片堆疊而成的，目前已制備出的納米石墨結(jié)構(gòu)主要有納米石墨薄片，納米石墨晶體，納米石墨粉，納米石墨錐，納米石墨溶膠等。比較成熟的制備方法有爆炸、超聲波、高能球磨、脈沖激光液相沉積、電化學(xué)法等。

　�、奂{米石墨改性油墨性能。

　　納米級碳墨具有導(dǎo)電性，對靜電具有很好的屏蔽作用，防止電信號受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨就可以制成導(dǎo)電油墨，如大容量集成電路，現(xiàn)代接觸式面板開關(guān)等。研究表明，納米半導(dǎo)體粒子表面經(jīng)化學(xué)修飾后，粒子周圍的介質(zhì)可以強烈地影響其光學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)為吸收光譜發(fā)生紅移或藍移。實驗證明，三氧化二鉻納米粉體的光吸收光波有明顯的藍移，二氧化鈦納米粉體吸收光波出現(xiàn)較大幅度的紅移。據(jù)此，如果把它們分別加入到黃色油墨和青色油墨中制成納米油墨，就可以在很大程度上增加黃油墨和青油墨的純度。用添加了特定的納米粉體的納米油墨來復(fù)制印刷彩色印刷品，能使印刷品層次更加豐富，階調(diào)更加鮮明，極大地增強表現(xiàn)圖像細節(jié)的能力，從而可得到高質(zhì)量的印刷品�；�于納米材料的多種特性，將它運用到油墨體系中會給油墨產(chǎn)業(yè)帶來一個巨大的推動。

　　2.納米碳酸鈣用于油墨填充料

　　納米級碳酸鈣的顆粒直徑在2～10納米，用于油墨中的膠質(zhì)碳酸鈣最早是氫氧化鈣與碳酸鈣沉淀，并經(jīng)表面改性制取具有良好透明性、光澤性的碳酸鈣。用于制造油墨具有良好的印刷適性，將其與一定比例的調(diào)墨油研磨后，以具有合適流動性、光澤性、透明度、不帶灰色等性狀，用于油墨制造。根據(jù)油墨生產(chǎn)程序(準備→配料→攪拌→軋研→檢驗→裝罐)，在油墨生產(chǎn)中，顏料分散性越好，平均粒徑越小，越容易在連接料中分散均勻，油墨質(zhì)量越好，作為油墨中體質(zhì)顏料的碳酸鈣，若達到納米級，并進行表面改性，使其與連接料有很好的相容性，將對油墨的生產(chǎn)及提高油墨的質(zhì)量起到很大的作用。故在油墨制造中要用納米級碳酸鈣作為填充劑。不同類型的油墨納米級碳酸鈣的添加量不同，一般膠印油墨用296＃17％，凹印塑料油墨6％，凹印紙張油墨12％，網(wǎng)印硬塑板6.5％～7％。高檔油墨填料206#是一種超微細碳酸鈣。

　　3.納米二氧化鈦用于油墨中

　　納米二氧化鈦除了具有常規(guī)二氧化鈦的理化特性外，還具有以下特性：①由于其粒遠小于可見光波長的一半，故幾乎沒有遮蓋力，是透明的。并且吸收和屏蔽紫外線的能力非常高。②化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，完全無毒，無遷移性。③以納米二氧化鈦為填充劑與樹脂所制成的油墨，其墨膜、塑膜，能顯示賞心悅目的珠光和逼真的陶瓷質(zhì)感，具有云母鈦珠光顏料所有的光學(xué)特性，如珠光效應(yīng)、視角閃色效應(yīng)、色彩轉(zhuǎn)移效應(yīng)和附加色彩效應(yīng)等。并且納米二氧化鈦的顏色隨粒徑的大小而改變，粒徑越小，顏色越深。在顏料納米化的實際驗證上，納米顏料外觀顏色遠比次微米的顏料更為深黑，其主要原因為料的粒子大，光線透過會打碎，因而光線散射出光來，少部分的光則穿透過去。而納米顏料徑小，光散射弱，光譜吸收面積變小，光的反射率小于1％，因此在顏色的外觀上就明顯較次微米顏料深。為此，可選擇體積適當(dāng)且粒徑均勻的納米二氧化鈦制各種顏色的油墨或涂料，以代替常規(guī)的化學(xué)顏料配色工藝。納米顏料的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，生活上的實例如噴墨墨水、涂料、油墨、光電顯示器等，在產(chǎn)品的制造過程中，加入3％～5％等少許比例的納米顏料能改善油墨遮蔽率、飽和度、耐光性、耐水性等問題。納米粉體的應(yīng)用在顏料上給油墨制造業(yè)帶來一個巨大的變革，它不再依賴于化學(xué)顏料而是選擇適當(dāng)體積的納米粉體來呈現(xiàn)不同顏色。因為有些物質(zhì)它在納米級時，粒度不同顏色也不同，或不同物質(zhì)不同顏色，如二氧化鈦、二氧化硅在納米粒子是白色，三氧化二鉻是綠色，三氧化二鐵是褐色。還有如納米三氧化二鋁這類無機納米材料具有很好的流動性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。

　　4.納米金屬微粒用于油墨中

　　由于納米金屬微粒對光波的吸收不同于普通的材料，納米金屬微�？梢詫�光波全部吸收而使自身呈現(xiàn)黑色，同時，除對光線的全部吸收作用外，納米金屬微粒對光尚有散射作用。因此，利用納米金屬微粒的這些特性，可以把納米金屬微粒添加到黑色油墨中，制造出納米黑色油墨，從而可以極大地提高黑色油墨的純度和密度。此外，半導(dǎo)體納米粒子由于存在顯著的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，從而使它的光吸收表現(xiàn)出一定的特性。我們知道，印刷品，尤其是高檔彩色印刷品的質(zhì)量和油墨的細度、純度有很大的關(guān)系。只有細度小、純度高的油墨才能印刷出高質(zhì)量的印刷品。所以，提高油墨純度和細度也是研究新型油墨的一個重要內(nèi)容。油墨的細度就是指油墨中顏料(包括填充料)顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結(jié)料中的均勻度。它不僅關(guān)系到印品的質(zhì)量，同時又影響到印版的耐印率。工藝實踐情況表明，彩印產(chǎn)品用網(wǎng)紋版印刷或?qū)嵃婷嬷泻�有細小陰字、陰線，印刷過程中易出現(xiàn)糊版起臟質(zhì)量故障，表面上看來，可能認為是油墨稠度不適、粘度太大、墨量太大或壓力太大等原因。其實真正的原因是油墨的顆粒太粗引起的，油墨的細度與顏料、填充料的性質(zhì)和顆粒的大小有直接的關(guān)系。一般來說，用無機顏料(不包括炭黑)所制成的油墨細度不好，顆粒比較粗些，這與油墨的軋制工藝有很大的關(guān)系。油墨在軋制工藝過程中研磨的次數(shù)越多，它就越顯得均勻，顏料顆粒與連結(jié)料接觸面也就越大，油墨的顆粒就越細，其印刷性能也就顯得越好、越穩(wěn)定。很顯然，油墨的細度與印刷品質(zhì)量有著密切的關(guān)系，如以印刷網(wǎng)紋版為例，版面上高調(diào)和中間調(diào)的1～4成網(wǎng)點不乏有之，要是油墨顆粒與點子面積的比例較接近的話，則容易使網(wǎng)點空虛或鋪展起毛，甚至出現(xiàn)點子不光潔的印刷弊病，所以，油墨的細度越好，印刷品上的網(wǎng)點也越顯得清晰和飽滿有力。

　　四、納米技術(shù)在改善油墨性能的應(yīng)用及趨勢

　　如今，借助高新技術(shù)可以將油墨中的各種成分(如樹脂、顏料、填料等)制成納米級的原材料，這樣，由于它們的高度微細而具有很好的流動與潤滑性，可以達到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，顏料用量少反而遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細膩，成膜連續(xù)，均勻光滑，膜層薄，使印刷的圖像清晰，若用在UV油墨中，可能導(dǎo)致更快的固化速度，同時由于填料的細微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現(xiàn)象。在玻璃陶瓷的印墨中，若無機原料構(gòu)成為納米級的細度，那將會節(jié)省大量的原料并印出更精更美更高質(zhì)量的圖像。此外，在導(dǎo)電油墨中如將Ag制成納米級而代替微米級Ag，可以節(jié)省50%的Ag粉，這種導(dǎo)電油墨可以直接印在陶瓷和金屬上，墨膜層薄且均勻光滑，性能很好。若將Cu、Ni材料制成0.1～1 um的超微顆粒，它可以代替鈀與銀等貴重金屬導(dǎo)電。因此，將納米技術(shù)與防偽技術(shù)結(jié)合，將會開辟出防偽油墨的另一個廣闊的天地。有些納米粉體自身具有發(fā)光基團，可能自己發(fā)光，這些新型納米發(fā)光材料，它經(jīng)幾分鐘的光照就能在黑暗中自行發(fā)光12～24小時以上，其發(fā)光強度和維持時間是傳統(tǒng)螢光材料的30倍以上，且材料本身無毒、無害、不含任何放射性元素，其穩(wěn)定性和耐候性優(yōu)良，并可無限次循環(huán)使用。用添加有這種納米粉體的油墨印出的印品不需要外來光源的照射，靠自身發(fā)光就能被人眼識別，用于防偽印刷也可以達到很好的一線防偽效果；用于戶外大型廣告噴繪或夜間閱讀的圖文印刷品，就不再需要外來光源，不但可以節(jié)省能源，而且大大方便了使用者。

　　另外，由于納米粉體具有很好的表面濕潤性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤濕性，并能保證整個油墨分散系的穩(wěn)定，所以添加有納米粉體的納米油墨的印刷適性能得到較大的改善。相信隨著納米材料技術(shù)的進一步發(fā)展，會有更多的具有不同特性的納米材料會被人們所認識和利用，把這些納米材料應(yīng)用到油墨制造中，可以獲得具有不同用途的特種油墨，用于機密文件印刷、多種防偽印刷及各種工藝品的印刷，都能獲得非同一般的良好效果。