聚 合 法
聚合法是壹種精細化學碳粉技術，它包括(懸浮聚合、乳液聚合、裝入微膠囊、分散聚合、壓縮聚合、化學粉碎。)
聚合法在液相中完成，可制造出具有較低的熔融溫度的碳粉，可滿足現代技術對節能和環保的要求。通過調節分散劑的用量、攪拌速度 、聚合時間和溶液的濃度來控制碳粉粒子粒徑，達到成分均壹、顏色好、透明度高。聚合法制造出來的碳粉具有完好的粒形、較細的粒徑、較窄的粒度分布和較好的流動性。可滿足高速、高分辯率、彩色等現代化印刷技術的要求。
聚合碳粉技術已經存在多年：
—1972年出現首例聚合碳粉專利權。
—在70年代和80年代獲得廣泛提高。
—1993年出現首例商業單色碳粉。
—1998年出現首例商業彩色碳粉。
聚合碳粉的工藝流程：
(樹脂單體、顏料、分散劑、其它試劑) →(超聲分散) →(水、分散劑) →(充分攪拌) →(聚合) →(洗滌) →(過濾分離) →(幹燥) →(後處理) →(成品)
聚合碳粉應用廣泛，因成本高，目前主要集中應用在彩色碳粉生產上。
聚合碳粉因其投資大，壹般投資額在幾億元左右。目前只有少量國際大公司擁有生產能力：日本的CANON公司、KONICA公司、MINOLTA公司，美國的FUJI-XEROX公司等企業都有生產能力，但彩色碳粉的需求低於預期，目前各大公司都沒有滿負荷生產。
粉碎法整個生產過程流程為：
(材料選用 ) →(材料檢驗 ) →(配料) →(預混) →(混煉擠出) →(粉碎分級 ) →(後處理) →(成品) →(檢驗) →(分裝)
3 墨粉的主要生產工藝
墨粉的生產工藝大致可以分為：溶劑法（濕法）、熔融粉碎法（幹法）、聚合法、復合法等[11]。本文主要對常用方法熔融法和聚合法兩種生產工藝進行論述。
3.1 熔融法
熔融法[12]是將已合成好的樹脂與顏料及荷電調節劑等添加劑混合均勻後高溫混融，然後擠出、冷卻、破碎、超細粉碎、分級，最後再加入壹些能改變其流動性的外部添加劑研磨而得到制成品。熔融法的工藝流程如下：
樹脂、顏料等混合→高溫融煉→錘式破碎機→氣流粉碎機→分級→成品
該制備方法過程復雜、能耗大、成本高，所得產品的粒徑較大，粒徑分布較寬、粒子的形狀極不規則、各組分的分布不均勻等，都影響了墨粉的打印效果。這主要是由於對產品進行了大量的粉碎造成的，且各組分再墨粉中的分布不易均勻，所得的墨粉中顏料粒子、電荷調節劑等添加劑與樹脂基體之間是以使其壽命減少、性能變差;粒子通過擠壓、粉碎、研磨等工序，因此表現粗糙、流動性差，更有可能造成顏料粒子、電荷調節劑等暴露再樹脂表面而使得荷電不均勻。該法得工藝成熟，操作參數相對穩定，是當前已經產業化的傳統方法，目前仍是我國工業化生產墨粉的主要方法。
熔融法制粉的關鍵是制得具有特定性能的樹脂基體，因為墨粉的熱學性能主要是由樹脂的性能決定的，粒度特性是由粉碎和分級的工藝決定的。因此，有關這方面的研究主要集中於如何制得性能優良的樹脂[13-15]。
3.2 聚合法
聚合法[16]是指將單體原料、顏料等添加劑壹起混合加入到反應器中，采用聚合的方法直接制得墨粉的顆粒狀成品。由於它是在顏料顆粒的表面直接進行樹脂的聚合，使得顏料與樹脂之間可能以價鍵力結合在壹起或使粒子能鑲嵌在樹脂基體中而更牢靠。同時，墨粉顆粒的大小及外形的控制使通過化學反應來調節的，所以無需粉碎工序便可以得到制成品。該法的優點是成本低、壽命長、性能好等。聚合法生產墨粉主要有懸浮聚合法和乳液聚合法，還有界面/自由基聚合法、分散聚合法。
3.2.1 懸浮聚合法
懸浮聚合[17]是高分子合成工業中應用極為廣泛的壹種聚合方法，該法具有產品純度高、成本低、聚合熱容易除去而回收問題、隨分子量增大體系的粘度變化小、溫度容易控制、顆粒大小可以控制在較小的幅度範圍等優點[18]。普通的懸浮聚合法[19]所制得樹脂顆粒的粒度範圍是500－2000um,遠大於墨粉顆粒所要求的範圍，因此采用懸浮聚合法制備的墨粉的關鍵技術是在於控制顆粒粒徑的大小及其分布。
懸浮聚合法所制備墨粉粒子的大小決定於混合單體在含有分散劑的水相中液滴的大小，而單體小液滴的大小又決定於流體所受的剪切力的大小及分散劑的種類核用量。早期的懸浮聚合法制備墨粉是先制成粒徑在數毫米的較大的粒子，再采用分級的方法制成合格的墨粉。該法雖比原來的熔融粉碎法進步不少，如其能耗減少，生產周期縮短，但還是經過了粉碎處理而使墨粉的表面性能有所降低。針對傳統懸浮聚合法的不足，可以通過添加表面活性劑等助分散劑及加大剪切力的方法以制備出粒徑在10um左右的窄分布的墨粉。懸浮聚合法制備墨粉的工藝流程如下：
單體、顏料等→分散混合均勻的單體相→懸浮聚合→分離洗滌→幹燥→外添處理→墨粉
該制備方法所得產物的粒度特征主要是由分散液滴的大小決定的，熱學性能主要是由單體樹脂的化學組成決定的，其荷電性能則主要是由荷電添加劑決定的。
3.2.2 乳液聚合法
乳液聚合與懸浮聚合有許多***同之處，它是單體在水介質中由乳化劑分散成乳液狀進行的***聚合反應。乳化劑壹般是兼有親水的極性基團和疏水的非極性基團的物質。體系中乳化劑達到某壹濃度後，乳化劑分子形成膠束，膠束大致呈球形，中間為有機相，外邊為水相，聚合反應首先生成乳膠粒。著色劑，磁粉和荷電添加劑等組合在水中進入乳膠粒，膠粒進壹步反應，並聚集生成墨粉粒子。由於乳化劑使界面張力顯著降低，因此乳液液滴直徑很小，可達0.5-10um。所以容易制成小尺寸墨粉[20]。
3.2.3 界面╱自由基聚合法
界面╱自由基聚合法所得的墨粉具有“核－殼”結構即指微膠囊結構，它是具有軟芯的核被比其硬的殼所包覆，這種技術被廣泛應用於醫藥制造。但是墨粉的這種包覆技術與壹般的包覆不同之處在於：它是采用界面聚合－自由基聚合的方法，首先由界面縮聚成殼，再由熱引發殼內的核發生自由基聚合；而普通的膠囊包覆壹般是先使核聚合，再在其表面聚合成包覆膜。墨粉的這種制備方法的關鍵是要制得具有壹定強度和較低熔點的殼及具有與顏料顆粒有充分相容性的核[21]。
3.2.4 分散聚合法
分散聚合[22]是將單體分散於能溶解單體和引發劑的有機溶劑中，用油溶性引發劑引發聚合，該有機還是聚合物的沈澱劑，加入的分散劑可控制顆粒的大小並阻止聚合物的凝聚。這種制備方法的關鍵是在於獲得具有特定性能的分散劑。
3.3 兩種制備工藝的比較
傳統的熔融粉碎法制備工藝流程過程復雜、工藝繁瑣、流程周期長、能耗大、成本高，所得的墨粉中顏料粒子與樹脂之間是以物理機械作用力結合，會產生顏料粒子的脫落，而且產品不易混合均勻，造成個體粒子之間形狀、混合狀況、機械強度等性能差異很大；而聚合法制墨粉時具有工藝過程簡單、流程短、生產設備投資成本低，與熔融法產品相比，還具有個體粒子性能差別小，粉末形狀規則，表面光滑以及在生產彩色墨粉具有優勢等