陶瓷墨水的制備及其性能研究

張道福

（廣東科達(dá)潔能股份有限公司，廣東佛山 528313）

陶瓷墨水的制備及其性能研究

張道福

（廣東科達(dá)潔能股份有限公司，廣東佛山 528313）

作為陶瓷裝飾材料與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的交叉應(yīng)用技術(shù)，陶瓷數(shù)字噴墨打印技術(shù)具有傳統(tǒng)陶瓷裝飾技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。研究利用研磨分散法成功制備出藍(lán)色的陶瓷墨水，并探究了不同的超分散劑體系及其用量對(duì)墨水性能的影響。

陶瓷墨水；研磨分散法；超分散劑；性能

在陶瓷噴墨打印技術(shù)中，陶瓷墨水占據(jù)十分重要的地位，我國(guó)研制的陶瓷墨水在化學(xué)穩(wěn)定性、適應(yīng)性與耐溫性等方面已十分接近國(guó)際水平。通過(guò)研究超分散劑種類和用量對(duì)墨水性能如粒徑、黏度與表面張力的影響，并選擇最佳用量，有利于制得性能優(yōu)良的陶瓷墨水。

1 實(shí)驗(yàn)儀器與合成方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

本文使用的主要儀器和設(shè)備如表1所示

表1 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

1.2 藍(lán)色陶瓷墨水的制備

采用分散法制備藍(lán)色陶瓷墨水，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：將油墨溶劑丙二醇與二甘醇按固定比例1∶3混合，取三份混合溶劑分別加入分散劑聚羧酸鈉鹽、聚丙烯酸鈉與分散劑5025（新型疏水改性聚丙烯酸共聚銨鹽），用高速分散砂磨機(jī)攪拌40min；然后在 30mmin 內(nèi)緩慢加入無(wú)機(jī)顏料，完成加料后高速攪拌 40min；最后用球磨機(jī)對(duì)混合物進(jìn)一步研磨分散 5 h，用 1.0μm 與 0.8μm 的濾膜過(guò)濾，獲得陶瓷墨水并進(jìn)行后續(xù)的性能測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 超分散劑種類對(duì)陶瓷墨水性能的影響

超分散劑直接影響陶瓷墨水的穩(wěn)定性，能否正確選用超分散劑是最終決定陶瓷墨水性能的關(guān)鍵因素。本文選用超分散劑聚羧酸鈉鹽、聚丙烯酸鈉與分散劑5025作為單一變量制備三組陶瓷墨水，對(duì)應(yīng)的編號(hào)為1～3號(hào)。表2為不同超分散劑制備陶瓷墨水的粒徑分布對(duì)比。由2可知，在相同的溶劑比例下，添加分散劑5025制備的陶瓷墨水粒徑分布范圍最窄，平均粒徑最小，達(dá) 0.367 8μm。綜上，在同樣溶劑體系下，添加分散劑5025制得的陶瓷墨水粒徑分布最窄，黏度最大，研磨效果最好。

表2 不同超分散劑制備陶瓷墨水的粒徑分布對(duì)比

2.2 超分散劑用量對(duì)陶瓷墨水性能的影響

選擇分散劑5025作為超分散劑體系，并設(shè)立三組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，分散劑5025的用量分別占固含量的10%、12% 與15%，進(jìn)而比較了所得到三種樣品的粒徑分布、黏度與表面張力性能，綜合得出了最佳的超分散劑使用量。由表3-2可知，所制得墨水的平均粒徑在分散劑5025的用量占固含量的比例為12% 時(shí)最小，此時(shí)平均粒徑小于300nm。通常情況下，當(dāng)墨水粒徑小于300nm 時(shí)，粉體會(huì)因?yàn)楸缺砻娣e增加、范德華力效應(yīng)加劇而導(dǎo)致因不穩(wěn)定而產(chǎn)生凝聚的現(xiàn)象，此時(shí)加入適當(dāng)含量的分散劑后，顏料顆粒的表面會(huì)形成一定厚度的吸附層，不僅能較好地結(jié)合在顆粒表面，且溶劑化鏈也可以在相應(yīng)的分散介質(zhì)中產(chǎn)生足夠的空間位阻效應(yīng)，從而提高了分散穩(wěn)定性，因此分散劑用量占12% 時(shí)，墨水的平均粒徑最小，分散穩(wěn)定性最高。此外，由表3可以看出，當(dāng)分散劑用量比例增加時(shí)，墨水表面張力也隨之增大。

表3 分散劑用量對(duì)墨水性質(zhì)的影響

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)比較不同種類超分散劑對(duì)制得的藍(lán)色陶瓷墨水各方面性能的影響，結(jié)果表明，超分散劑5025在丙二醇與二甘醇比例為1∶3的溶劑體系中分散穩(wěn)定性最好，此外，增加超分散劑5025的用量會(huì)提高墨水黏度及表面張力，綜合考慮，分散劑5025的最佳用量不應(yīng)少于固含量的12%。

[1] 胡俊，區(qū)卓琨.陶瓷墨水的制備技術(shù)[J].佛山陶瓷，2011，21（9）：23-26.

Preparation and Properties of Ceramic Inks

Zhang Dao-fu

Ceramic digital inkjet printing technology has the incomparable advantages of traditional ceramic decoration technology as the cross application technology of ceramic decoration material and computer science.The blue ceramic porcelain was successfully prepared by grinding dispersion method，and the influence of different super dispersant system and its dosage on the ink properties was explored.

ceramic ink；grinding dispersion method；super dispersant；performance

TS951.2

A

1003-6490（2017）06-0081-01

2017-05-10

張道福（1986—），男，安徽淮北人，主要研究方向?yàn)閺氖绿沾赡?、噴頭清洗劑以及相關(guān)化學(xué)品的配方開(kāi)發(fā)。