Модифицирование тонеров для получения электропроводящих покрытий в электрофотографическом цифровом печатном процессе (1095064), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Таким образом, влияниеконтактного сопротивления на ВАХ было исключено. Расчет электрическойпроводимости производится на участке вольтамперной характеристики,отвечающему закону Ома, с помощью программы 4-electrode method.vi.Далее по полученным результатам измерений был определен омическийучасток и производен расчет удельного сопротивления  по формуле: 2s  V  V     2sF , I  f ( )  I где ΔV – разность потенциалов между внутренними электродами, В; I – ток,подаваемый на внешние электроды, А; s - расстояние между электродами (s =0,9 мм), a – толщина тонерного слоя, который определяет F, м; F – поправочныйкоэффициент, F = 1/f(),  = a/s.

Значения F рассчитаны согласно данным изисточника. Электрическая проводимость σ – величина, обратная удельномусопротивлению:σ = 1/ρ .Были построены вольтамперные зависимости, по которым производилсярасчет электрической проводимости согласно выбранной методике. Значенияэлектрической проводимости, полученные для образцов, находятся в интервалевеличины: σ = 3,73·10 7 – 4,95·10 6 См/м.

Необходимая проводимость должналежать в пределах проводимости углерода (черной краски) или проводимостиметалла (например, меди). Электрическая проводимость графита 1,25·10 5 См/м,меди 55,5–58 ·10 6 См/м при T = 20ºC.8Такие низкие значения электрической проводимости обуславливаютсятем, на частицах тонера изначально присутствует полимерная диэлектрическаяоболочка, которая служит барьером для переноса носителей заряда. Полимер всоставе тонера составляет более 80% от общей тонерной массы.

Он отвечает заосновные свойства тонер, такие как трибоэлектрические и термопластические.Необходимо было измерить электрическую проводимость тонерных покрытий,чтобы понять могут ли тонеры проводить ток, если их модифицировать. Послеформирования пленочного покрытия эти оболочки препятствует эффективномупереносу носителей заряда между частицами.

С целью улучшения контактамежду тонерными частицами пленочные образцы подвергали термическойобработке при температуре 240°С. Былопредположено, что при этойтемпературе произойдет деструкция полимерного композита, окружающегочастицу углеродного пигмента, и контакт между частицами улучшится.С помощью предложенной методики была рассчитана элекропроводностьтонерных покрытий после такой температурной обработки. Полученныерезультаты представлены в таблице 4.Таблица 4. Сравнение электрическойтермически обработанных образцов.ТонерфирмыXeroxHPПодложкаПЭТФСтеклоБумагаПЭТФСтеклоБумагаИсходныезначения0,491,560,393,291,874,95проводимостиисходныхиσ ·10 6 , См/мЗначения после обработкипри T = 240ºC2,061,580,590,681,230,68Только электрическая проводимость слоев из тонера Xerox послетермической обработки несколько повысилась, причем в случае подложкиПЭТФ – в 4 раза.

По-видимому, термическая обработка незначительноулучшила контакты между частицами углеродных пигментов тонера Xerox, ноникак не повлияла на тонер HP. Очевидно, что связано с разным составомкомпозитной оболочки двух тонеров.Как видно из полученных данных температурная обработка слоев непривела к значительному повышению электрической проводимости. Такимобразом, тонер в том виде, в котором он применяется в принтерах,малопригоден для нанесения электропроводящих покрытий. В то же время,9полученные данные показывают, что тонер способен проводить электрическийток и его электрическую проводимость можно увеличить.В третьей главе для модифицирования тонера с целью повышения егоэлектрической проводимости предлагается использовать различные способы.Это необходимо, чтобы изменить структуру диэлектрической тонернойполимерной оболочки с целью уменьшения ее влияния на электрическуюпроводимость тонерных покрытий.

Этого можно добиться тремя способами:изменить состав тонера; использовать механическую обработку тонера илитонерных смесей; произвести дополнительная обработка, химическую,радиационную или ИК-облучение с целью графитизации полимерной оболочкитонера.Если такие способы модифицирования тонера покажут хорошиерезультаты, можно будет сделать положительный вывод о возможностиувеличения электрической проводимости тонера, а это является путем ксозданию электропроводящих элементов электронных микросхем.Предлагается:1.

Изменить состав тонера. В качестве добавок будем использоватьвещества, имеющие хорошую электрическую проводимость. Так как в тонерномпорошке черного цвета содержатся частицы углеродного пигмента (сажа), былорешено использовать в качестве добавок вещества с похожими свойствами. Этоуглерод-содержащие вещества.

Цветные тонеры могут содержать примесиметаллов, поэтому в качестве добавки использовались металлические вещества.Ну и более 80% тонерной массы составляет полимер, поэтому в качестведобавки использовали и электропроводящий полимер.В качестве добавок были использованы следующие вещества:– графит (грифель и чистый графит);– графен (два вида);– уголь (активированный);– сажа (продукт горения);– наночастицы серебра с диоксидом кремния (Ag + SiO 2 );– дисперсия наночастиц серебра в АОТ-изооктане;– смесь дисперсии наночастиц серебра в АОТ-изооктане с графитом(грифелем);– углеродные нанотрубки различной чистоты (как одностенные, так имногостенные);– смесь чистого графита с ОСУНТ-99;– смесь ОСУНТ-99 с наночастицами серебра;– ОСУНТ-80.Графит (грифель)Так как в тонерном порошке черного цвета содержатся частицыуглеродного пигмента (сажа), было решено использовать в качестве добавок10вещества с похожими свойствами.

Это углерод-содержащие вещества. Дляначала был использован графит от стержня для карандаша.Грифель — твердый пишущий материал, состоящий из графита инаполнителя, оставляющий при письме черные линии, которые можно стереть.Полимерный грифель — грифель, в котором в качестве наполнителяиспользуется органический полимер. Для приготовления состава грифеля берутграфит ГК-1 ГОСТ 4404 73 35 (18,4%); связующее четырехкомпонентное:едкий натр (ГОСТ 2263 71) или стекло натриевое жидкое (ГОСТ 13078 67) (25%от общей массы); крахмал картофельный (ГОСТ 7699 68) (22-28%); сульфатнодрожжевая бражка КЛ5К (ОСТ 81-79 71) 7 13 (50-60%); сажа для производстварезины марки ДГ-100 (ГОСТ 7885 68) (10 %); черный анилиновый краситель (25%); хлористое серебро (5 %).Графит чистыйКак показано выше в таком веществе как грифель присутствуютдиэлектрические примеси (связующее), а это может помешать хорошейэлектрической проводимости.

Поэтому в качестве добавки было решено взятьчистый графит без примесей. Был выбран кристаллический смазочный графит(ГС-1).ГрафенТакже использовали графен, так как его частицы значительно меньшетонерных и они могут покрыть последние более плотно. Был использованграфен1, приготовленный механохимическим способом и графен2,приготовленный стандартным методом в дуговом разряде.Графен (англ. graphene) — двумерная аллотропная модификацияуглерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом,находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей вгексагональную двумерную кристаллическую решётку.СажаТак как углеродный пигмент представляет собой сажу, а это продуктгорения, решено было использовать в качестве добавок сажу.Сажа представляет собой тонкодисперсную осажденную двуокиськремния, используемую в качестве усиливающего наполнителя синтетических иполимерных материалов в шинной, резинотехнической, химической, легкой идругих отраслях промышленности.

Использовалась белая сажа БС-50.Активированный угольАктивированный (активный) уголь — пористое вещество, котороеполучают из различных углеродосодержащих материалов органическогопроисхождения.Активированный уголь с точки зрения химии – это одна из форм углеродас несовершенной структурой, практически не содержащая примесей.Активированный уголь на 87-97 % по массе состоит из углерода, также можетсодержать водород, кислород, азот, серу и другие вещества. По своему11химическому составу активированный уголь сходен с графитом, материалом,используемым, в том числе в обычных карандашах.Наночастицы серебра с диоксидом кремния (порошок)Использовалась добавка наночастиц серебра с диоксидом кремния. Какизвестно диоксид кремния является поверхностной добавкой к тонеру и хорошосадится на его частицы. Используется для увеличения сыпучести тонерногопорошка.

Поэтому было предположено, что смесь наночастиц серебра сдиоксидом кремния хорошо сядет на тонерные частицы и увеличитпроводимость готового покрытия. Данная функциональная реологическаядобавка на основе наноразмерного диоксида кремния и серебра (SiO 2 и НЧ Ag)была изготовлена в лаборатории нанокомпозитных материалов компании«Ланаком» (название добавки - "Реалм-1").Дисперсия наночастиц серебра в АОТ-изооктанеМеталлические частицы хорошо проводят электрический ток, поэтому вкачестве добавки была использована дисперсия наночастиц серебра в АОТизооктане, полученная радиационно-химическим синтезом в омега-8.

Такжепредполагалось, что электрическая проводимость улучшится, если приготовитьв качестве добавки смесь раствора наночастиц серебра в АОТ-изооктане сграфитом (грифелем).Данная добавка представляет собой обратно мицеллярный растворнаночастиц серебра (НЧ Ag) при ω=5.0 при исходной концентрации AgNO 3 ,равной 0.3 М.Используемые углеродные нанотрубкиВ качестве последней добавки использовали углеродные нанотрубки. Какизвестно, существуют одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ) имногостенные углеродные нанотрубки (МСУНТ) различной чистоты. Былииспользованы как одностенные, так и многостенные углеродные нанотрубки90% и 99% чистоты.

Характеристики

Список файлов диссертации