一種羧酸銀乳液的分散工藝研究

劉 敏，文 軍，劉國輝，李 康

（樂凱醫(yī)療科技有限公司、河北省醫(yī)用影像材料及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心< 籌> 河北 保定 071054）

0 引言

隨著科技的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在不斷的進(jìn)步，其影像的記錄方式也在不斷的變化，數(shù)字熱敏成像膠片在現(xiàn)在影像記錄中已成為主流，也是目前發(fā)展的趨勢(shì)。而數(shù)字熱敏成像膠片主要以TG（熱敏）和PTG（光熱敏）成像材料為主[1]。本文所研究的內(nèi)容針對(duì)PG 成像材料。TG 材料的主要組分為羧酸銀，本文所研究的羧酸銀的典型電鏡照片如圖1 所示。

從圖1 可以清晰的看出該羧酸銀顆粒長度在3 ～5 μm之間，粒徑＜1 μm，因此其屬于超細(xì)微粉體[2-3]。由于超細(xì)粉體粒度小，極易產(chǎn)生自發(fā)凝聚，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的聚團(tuán)特性，不論在空氣中還是在液相中均易生成粒徑較大的二次粉體，聚團(tuán)的結(jié)果導(dǎo)致超細(xì)粉體材料性能的嚴(yán)重劣化，另一方面，在復(fù)合材料的制備過程中，由于超細(xì)粉體的這種強(qiáng)烈團(tuán)聚特性和它與復(fù)合基體材料的極性差異，超細(xì)粉體很難均勻地分散在基體材料中形成均質(zhì)復(fù)合材料，使復(fù)合材料的性能難以達(dá)到人們預(yù)期的效果。分散技術(shù)不僅是提高產(chǎn)品（材料）質(zhì)量和性能及提高工藝效率不可缺少，而且是十分重要的技術(shù)手段[4-5]。同時(shí)為了得到理想的成像圖像，根據(jù)樂凱集團(tuán)的研究結(jié)果，表明必須將該粉體分散成需要的狀態(tài)，同時(shí)為了達(dá)到車間生產(chǎn)的目的，需要得到良好的物化性能。

根據(jù)前期研究的成果，指定了分散使用的溶劑（乙酸乙酯）、聚乙烯醇縮丁醛以及乳化劑，我們?cè)诖嘶A(chǔ)之上進(jìn)行分散研究。結(jié)果獲得了一種如何使得羧酸銀超細(xì)微粉體在乳液中分散均勻、保存性能良好、且對(duì)于后期涂層性能有良好效能的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

試驗(yàn)所用試劑和儀器分別見表1 和表2。

表1 實(shí)驗(yàn)所用試劑Table 1 Experimental materials

表2 實(shí)驗(yàn)所用儀器Table 2 Experimental apparatus

1.2 羧酸銀粉體的分散及其檢測(cè)方法

1.2.3 羧酸銀的分散

分散對(duì)象為聚乙烯醇縮丁醛、溶劑、乳化劑以及羧酸銀。該分散步驟設(shè)計(jì)為：預(yù)分散—高速剪切—高壓均質(zhì)—出料。在預(yù)分散階段，考慮分散時(shí)間、攪拌速度以及分散溫度；在高速剪切階段考慮剪切速度以及時(shí)間；均質(zhì)階段考慮循環(huán)均質(zhì)次數(shù)以及均質(zhì)壓力的影響。為了更加科學(xué)地判斷分散效果以及各試驗(yàn)因素的影響，確定采用正交實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行羧酸銀粉體的分散。經(jīng)過全面的考慮，確定分散溫度、高速剪切速度、均質(zhì)次數(shù)和OP 乳化劑用量為本試驗(yàn)的試驗(yàn)因素，進(jìn)行四因素正交試驗(yàn)，各因素均取3 個(gè)水平，因素水平表見表3 所示，展開即為9 組實(shí)驗(yàn)，其中的數(shù)據(jù)均為前期實(shí)驗(yàn)摸索而出，同時(shí)PVB、乙酸乙酯和羧酸銀按照一定的比例加入。

表3 因素水平表Table 3 Factor level table

按照表3 進(jìn)行羧酸銀的分散實(shí)驗(yàn)，分散結(jié)束后，測(cè)試分散液的掃描電鏡、粘度、銀含量；并將分散液用絲棒輥涂在PET 支持體上，觀察涂層的透明度，干燥后然后使用分光密度儀測(cè)試涂層的透光率以及大密度D（Fuji3000 打印機(jī)打?。?/p>

1.3 結(jié)果與討論

1.3.1 分散液掃描電鏡照片

首先測(cè)試了9 組分散液的掃描電鏡，照片如圖2 所示。

從圖2 可以看出實(shí)驗(yàn)1、3、5、6 的羧酸銀顆粒有局部團(tuán)聚的現(xiàn)象，其他的分散均勻性較好，顆粒也未表現(xiàn)出明顯的團(tuán)聚。

1.3.2 分散液的銀含量分析

作為銀鹽涂布液，在該體系中其銀量值需要盡可能的高。通過物化測(cè)試9 組分散液的銀含量，分別為1.80%、1.83%、1.85%、1.99%、1.99%、1.82%、1.95%、2.02%、1.98%，并將其輸入在正交實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，結(jié)果見表4。

表4 銀含量直觀分析表Table 4 Visual analysis table of silver content

從表4 可以看出影響銀量的主次因素排列為：A ＞D＞B ＞C，優(yōu)選結(jié)果為A3B2C2D3。

1.3.3 分散液涂層的透光率分析

作為分散液，其最終是需要涂制在支持體上成膜的，因此希望透光率越高越好。上述9 組涂層的透光率經(jīng)過物化測(cè)試，分別為：73.4%、72.8%、72.9%、73.8%、74.1%、73.7%、73.4%、72.6%、73.3%，并將其輸入在正交實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，結(jié)果見表5。

表5 透光率直觀分析表Table 5 Visual analysis table of transmittance

從表5 可以看出影響涂層透光率的主次因素排列為：A ＞D ＞B ＞C，優(yōu)選結(jié)果為A2B1C3D1。

1.3.4 分散液涂層的大密度分析

在圖像大密度方面，希望得到較大的數(shù)值結(jié)果。通過分光密度儀測(cè)試9 組涂層圖像的大密度D 分別為：2.05、2.04、2.9、2.33、2.2、1.51、2.4、2.3、2.85，并將其輸入在正交實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，結(jié)果見表6。

表6 涂層大密度直觀分析表Table 6 Visual analysis table of coating high density

從表6 可以看出影響銀量的因素排列為：C ＞D ＞A＞B，優(yōu)選結(jié)果為A3B3C3D3。

1.3.5 綜合優(yōu)選工藝及其驗(yàn)證

綜上所述羧酸銀分散優(yōu)選的條件為：預(yù)分散溫度為40℃、高速剪切速度為7 600 r/min，循環(huán)均質(zhì)次數(shù)為6 次，OP-10 用量為2 g。按照上述條件，重復(fù)分散3 次，并輥涂以及進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示3 次實(shí)驗(yàn)的銀含量、透明度及大密度的結(jié)果均要好于前面的正交實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表7 所示，證明該優(yōu)選條件為最佳工藝條件。同時(shí)其電鏡照片如圖3所示，表現(xiàn)出良好的分散均勻性，且3 組乳液放置兩周均未出現(xiàn)分層以及沉淀現(xiàn)象。而且經(jīng)過打印測(cè)試，獲得了較為理想的成像圖像。

2 結(jié)論

羧酸銀是熱敏成像材料中主體組份，因此作為超細(xì)微粉體的羧酸銀的分散是制備該熱敏材料中非常重要的一環(huán)。研究表明，羧酸銀在上述分散過程中的形態(tài)變化、反應(yīng)活性等因素綜合變化都會(huì)影響到分散的效果以及后期圖像的成像效果。該研究為羧酸銀熱敏材料的制備提供了必要的工藝技術(shù)依據(jù)，為下一步實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。