一種羧酸銀乳液的分散工藝研究

劉 敏，文 軍，劉國輝，李 康

（樂凱醫療科技有限公司、河北省醫用影像材料及應用技術創新中心< 籌> 河北 保定 071054）

0 引言

隨著科技的發展，醫學影像技術在不斷的進步，其影像的記錄方式也在不斷的變化，數字熱敏成像膠片在現在影像記錄中已成為主流，也是目前發展的趨勢。而數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]。本文所研究的內容針對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，因此其屬于超細微粉體[2-3]。由于超細粉體粒度小，極易產生自發凝聚，表現出強烈的聚團特性，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，聚團的結果導致超細粉體材料性能的嚴重劣化，另一方面，在復合材料的制備過程中，由于超細粉體的這種強烈團聚特性和它與復合基體材料的極性差異，超細粉體很難均勻地分散在基體材料中形成均質復合材料，使復合材料的性能難以達到人們預期的效果。分散技術不僅是提高產品（材料）質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手段[4-5]。同時為了得到理想的成像圖像，根據樂凱集團的研究結果，表明必須將該粉體分散成需要的狀態，同時為了達到車間生產的目的，需要得到良好的物化性能。

根據前期研究的成果，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，我們在此基礎之上進行分散研究。結果獲得了一種如何使得羧酸銀超細微粉體在乳液中分散均勻、保存性能良好、且對于后期涂層性能有良好效能的方法。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑和儀器

試驗所用試劑和儀器分別見表1 和表2。

表1 實驗所用試劑Table 1 Experimental materials

表2 實驗所用儀器Table 2 Experimental apparatus

1.2 羧酸銀粉體的分散及其檢測方法

1.2.3 羧酸銀的分散

分散對象為聚乙烯醇縮丁醛、溶劑、乳化劑以及羧酸銀。該分散步驟設計為：預分散—高速剪切—高壓均質—出料。在預分散階段，考慮分散時間、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間；均質階段考慮循環均質次數以及均質壓力的影響。為了更加科學地判斷分散效果以及各試驗因素的影響，確定采用正交實驗來進行羧酸銀粉體的分散。經過全面的考慮，確定分散溫度、高速剪切速度、均質次數和OP 乳化劑用量為本試驗的試驗因素，進行四因素正交試驗，各因素均取3 個水平，因素水平表見表3 所示，展開即為9 組實驗，其中的數據均為前期實驗摸索而出，同時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 進行羧酸銀的分散實驗，分散結束后，測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試涂層的透光率以及大密度D（Fuji3000 打印機打印）。

1.3 結果與討論

1.3.1 分散液掃描電鏡照片

首先測試了9 組分散液的掃描電鏡，照片如圖2 所示。

從圖2 可以看出實驗1、3、5、6 的羧酸銀顆粒有局部團聚的現象，其他的分散均勻性較好，顆粒也未表現出明顯的團聚。

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驗計劃表實驗結果中，結果見表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，優選結果為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 組涂層的透光率經過物化測試，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驗計劃表實驗結果中，結果見表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，優選結果為A2B1C3D1。

1.3.4 分散液涂層的大密度分析

在圖像大密度方面，希望得到較大的數值結果。通過分光密度儀測試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驗計劃表實驗結果中，結果見表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，優選結果為A3B3C3D3。

1.3.5 綜合優選工藝及其驗證

綜上所述羧酸銀分散優選的條件為：預分散溫度為40℃、高速剪切速度為7 600 r/min，循環均質次數為6 次，OP-10 用量為2 g。按照上述條件，重復分散3 次，并輥涂以及進行測試。結果顯示3 次實驗的銀含量、透明度及大密度的結果均要好于前面的正交實驗，數據見表7 所示，證明該優選條件為最佳工藝條件。同時其電鏡照片如圖3所示，表現出良好的分散均勻性，且3 組乳液放置兩周均未出現分層以及沉淀現象。而且經過打印測試，獲得了較為理想的成像圖像。

2 結論

羧酸銀是熱敏成像材料中主體組份，因此作為超細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。研究表明，羧酸銀在上述分散過程中的形態變化、反應活性等因素綜合變化都會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依據，為下一步實現車間生產打下了良好的基礎。