陶瓷墨水的制备技术

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1、陶瓷墨水的制备技术摘要：本文介绍了喷墨打印装饰技术在陶瓷行业中的应用，以及喷墨墨水的制备工艺。通过分析目前常用的陶瓷喷墨墨水的制备方法有分散法、溶胶-凝胶法、反相微乳液法，以及提出使用过渡金属配合物溶于水或有机溶剂中制备更加稳定墨水的方法。关键词：陶瓷装饰；喷墨打印；陶瓷墨水；分散法；溶胶-凝胶法;反相微乳液法；过渡金属配合物1冃iJB陶瓷装饰采用喷墨打印的原理为：将着色剂制成多色墨水，通过喷墨打印的方式将其直接打印到陶瓷表面上，烧成产品后能稳定发色［广2］。喷墨打印技术与现有的陶瓷装饰手段相比，具冇如下优点［3~10］：第一，产品逼真细腻，可以获得比常规瓷砖更丰

2、富的纹理变化；第二，能够实现个性化设计与制造。喷墨印刷只需在电脑上输入设计图案就可以运行，有利于多种图案小批量的陶瓷制品生产；第三，喷墨打印无需接触坯体，可降低瓷砖破损率；第四，在瓷砖立体造型烦上，尤其是各种凹凸浮面砖和斜角面上，可以印刷出更逼真的仿油画、仿树皮、仿木纹、仿高档岩石陶瓷砖等产品。目前，国外许多色釉料公司已掌握喷墨打印这一领域的核心技术，并应用到陶瓷装饰行业中，如美国的福禄（Ferm）,西班牙的陶丽西(Torrecid)＞伊比利亚(ChimigrafIbericaSL),意大利的爱斯玛格拉斯(Esmaglass)＞卡罗罗比(Colorobbia)0国

3、内的一些企业也研制出了陶瓷喷墨墨水，但在稳定性、发色效果及喷墨打印机兼容性等方面还有待进一步提升。采用连续喷墨打印的陶瓷墨水必须满足其基本的性能耍求［1］o陶瓷墨水是由着色剂分散在液体载体里所形成的多相液体流体。喷嘴里流体的速度较高，大约为20m/s；孔径较小；剪切速率较高，大约500s-lo分散体中的颗粒尺寸应尽可能小，以防止沉淀出生。否则，会导致喷头堵塞。为了使其达到足够的发色强度，在不影响其他参数的情况下，墨水中颜料的含量尽可能高些。2陶瓷墨水的制备工艺陶瓷喷墨墨水常用的制备方法有分散法、溶胶-凝胶法、反相微乳液法，但也可以采用过渡金属配合物溶于水、过渡金属

4、配合物溶于有机溶剂等方法。2.1分散法分散法是将着色剂粉末与溶剂、分散介质等成分混合后，采用球磨和超声波來进行分散，最终获得稳定的悬浮液［11］。分散法制备简单，但需耍将陶瓷色料磨成亚微米颗粒，并均匀分散在墨水屮。细度越细，所需能量越大，很难控制颗粒的粒度分布。此外，研磨不仅会引入污染物，而且会影响晶体结构，最后会影响到产品的发色效果。原料颗粒趋向于产生棱角分明的形状，导致流变性能下降和容易发牛磨损［1］。柯林刚等［12］先将分散剂NNO溶解于水中，然后加入一定配比的聚竣酸类化合物混合，再加入无机颜料和1,2-丙二醇、二甘醇等助剂，充分搅拌、混合，最后加入错珠进行

5、研磨、离心、过滤，最终获得陶瓷表面装饰墨水。张翼、黄小芬于2009年申请了陶瓷喷墨打印用棕色颜料及其制备方法［13］、陶瓷喷墨打印用黑色颜料及其制备方法［14］和陶瓷喷墨打印用链铁红色颜料的制备方法［15］的专利。棕色陶瓷颜料的原料包括：CuO0〜10%、Cr2()310%〜30%、A120320%〜40%、Si020〜10%、Fe20320%〜40%、Zn020%〜40%。将原料细化并混合均匀，经1100〜1300°C*段烧，通过超微细化处理，分离超微细化粉体得到成品。黑色陶瓷颜料的原料包括：Zr020〜5%、Cr20330%〜50%、Fe20320%〜40%、

6、CuO0〜10%、Co20310%〜30%、NiOlO%〜20%。将原料细化并混合均匀，经1100~1300°C锻烧，通过超微细化处理，分离超微细化粉体得到成品。错铁红色颜料的原料及添加比例为：硅源1mol、氧氯化鉛1〜1.2mol＞纳米氧化铁0.03〜0.3mol、矿化剂6~7g,加水配成混合液。经喷雾干燥造粒，锻烧温度为900〜1100°C、漂洗、烘干、粉碎，得到产品。获得的三种产品的悬浮性和着色力更高，符合喷墨打印油墨的要求。在仿古砖釉曲或透明釉下具有高温稳定性，其发色鲜艳，装饰效果好。王双喜等［16］于2010年申请了一种Mn-Al红陶瓷色料的制备方法的专

7、利。该发明分别以硝酸猛和硝酸铝为原料，乙酸钱等为有机燃烧剂，以无水氯化钙、氟化钠、氯化钠、硼砂、碳酸钙和磷酸鞍中的一种或一种以上为矿化剂，通过燃烧法合成工艺，得到血-Al红陶瓷色料。该发明制得的Mn-Al红陶瓷色料粒径分布窄、呈色稳定，可用于喷墨打印装饰用陶瓷墨水的制备。2.2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法(Sol-Gel)［17］以无机物或金属醇盐作为前驱体，在液相中将原料混合均匀，并发牛水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化，胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构，网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备岀分子乃至纳米

8、级结构的材