一种羧酸银乳液的分散工艺研究

刘 敏，文 军，刘国辉，李 康

（乐凯医疗科技有限公司、河北省医用影像材料及应用技术创新中心< 筹> 河北 保定 071054）

0 引言

随着科技的发展，医学影像技术在不断的进步，其影像的记录方式也在不断的变化，数字热敏成像胶片在现在影像记录中已成为主流，也是目前发展的趋势。而数字热敏成像胶片主要以TG（热敏）和PTG（光热敏）成像材料为主[1]。本文所研究的内容针对PG 成像材料。TG 材料的主要组分为羧酸银，本文所研究的羧酸银的典型电镜照片如图1 所示。

从图1 可以清晰的看出该羧酸银颗粒长度在3 ～5 μm之间，粒径＜1 μm，因此其属于超细微粉体[2-3]。由于超细粉体粒度小，极易产生自发凝聚，表现出强烈的聚团特性，不论在空气中还是在液相中均易生成粒径较大的二次粉体，聚团的结果导致超细粉体材料性能的严重劣化，另一方面，在复合材料的制备过程中，由于超细粉体的这种强烈团聚特性和它与复合基体材料的极性差异，超细粉体很难均匀地分散在基体材料中形成均质复合材料，使复合材料的性能难以达到人们预期的效果。分散技术不仅是提高产品（材料）质量和性能及提高工艺效率不可缺少，而且是十分重要的技术手段[4-5]。同时为了得到理想的成像图像，根据乐凯集团的研究结果，表明必须将该粉体分散成需要的状态，同时为了达到车间生产的目的，需要得到良好的物化性能。

根据前期研究的成果，指定了分散使用的溶剂（乙酸乙酯）、聚乙烯醇缩丁醛以及乳化剂，我们在此基础之上进行分散研究。结果获得了一种如何使得羧酸银超细微粉体在乳液中分散均匀、保存性能良好、且对于后期涂层性能有良好效能的方法。

1 实验部分

1.1 实验试剂和仪器

试验所用试剂和仪器分别见表1 和表2。

表1 实验所用试剂Table 1 Experimental materials

表2 实验所用仪器Table 2 Experimental apparatus

1.2 羧酸银粉体的分散及其检测方法

1.2.3 羧酸银的分散

分散对象为聚乙烯醇缩丁醛、溶剂、乳化剂以及羧酸银。该分散步骤设计为：预分散—高速剪切—高压均质—出料。在预分散阶段，考虑分散时间、搅拌速度以及分散温度；在高速剪切阶段考虑剪切速度以及时间；均质阶段考虑循环均质次数以及均质压力的影响。为了更加科学地判断分散效果以及各试验因素的影响，确定采用正交实验来进行羧酸银粉体的分散。经过全面的考虑，确定分散温度、高速剪切速度、均质次数和OP 乳化剂用量为本试验的试验因素，进行四因素正交试验，各因素均取3 个水平，因素水平表见表3 所示，展开即为9 组实验，其中的数据均为前期实验摸索而出，同时PVB、乙酸乙酯和羧酸银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 进行羧酸银的分散实验，分散结束后，测试分散液的扫描电镜、粘度、银含量；并将分散液用丝棒辊涂在PET 支持体上，观察涂层的透明度，干燥后然后使用分光密度仪测试涂层的透光率以及大密度D（Fuji3000 打印机打印）。

1.3 结果与讨论

1.3.1 分散液扫描电镜照片

首先测试了9 组分散液的扫描电镜，照片如图2 所示。

从图2 可以看出实验1、3、5、6 的羧酸银颗粒有局部团聚的现象，其他的分散均匀性较好，颗粒也未表现出明显的团聚。

1.3.2 分散液的银含量分析

作为银盐涂布液，在该体系中其银量值需要尽可能的高。通过物化测试9 组分散液的银含量，分别为1.80%、1.83%、1.85%、1.99%、1.99%、1.82%、1.95%、2.02%、1.98%，并将其输入在正交实验计划表实验结果中，结果见表4。

表4 银含量直观分析表Table 4 Visual analysis table of silver content

从表4 可以看出影响银量的主次因素排列为：A ＞D＞B ＞C，优选结果为A3B2C2D3。

1.3.3 分散液涂层的透光率分析

作为分散液，其最终是需要涂制在支持体上成膜的，因此希望透光率越高越好。上述9 组涂层的透光率经过物化测试，分别为：73.4%、72.8%、72.9%、73.8%、74.1%、73.7%、73.4%、72.6%、73.3%，并将其输入在正交实验计划表实验结果中，结果见表5。

表5 透光率直观分析表Table 5 Visual analysis table of transmittance

从表5 可以看出影响涂层透光率的主次因素排列为：A ＞D ＞B ＞C，优选结果为A2B1C3D1。

1.3.4 分散液涂层的大密度分析

在图像大密度方面，希望得到较大的数值结果。通过分光密度仪测试9 组涂层图像的大密度D 分别为：2.05、2.04、2.9、2.33、2.2、1.51、2.4、2.3、2.85，并将其输入在正交实验计划表实验结果中，结果见表6。

表6 涂层大密度直观分析表Table 6 Visual analysis table of coating high density

从表6 可以看出影响银量的因素排列为：C ＞D ＞A＞B，优选结果为A3B3C3D3。

1.3.5 综合优选工艺及其验证

综上所述羧酸银分散优选的条件为：预分散温度为40℃、高速剪切速度为7 600 r/min，循环均质次数为6 次，OP-10 用量为2 g。按照上述条件，重复分散3 次，并辊涂以及进行测试。结果显示3 次实验的银含量、透明度及大密度的结果均要好于前面的正交实验，数据见表7 所示，证明该优选条件为最佳工艺条件。同时其电镜照片如图3所示，表现出良好的分散均匀性，且3 组乳液放置两周均未出现分层以及沉淀现象。而且经过打印测试，获得了较为理想的成像图像。

2 结论

羧酸银是热敏成像材料中主体组份，因此作为超细微粉体的羧酸银的分散是制备该热敏材料中非常重要的一环。研究表明，羧酸银在上述分散过程中的形态变化、反应活性等因素综合变化都会影响到分散的效果以及后期图像的成像效果。该研究为羧酸银热敏材料的制备提供了必要的工艺技术依据，为下一步实现车间生产打下了良好的基础。