陶瓷墨水的组成及稳定性超高的墨水

【 www.FsTaoci.Com 】石教艺，李向钰

摘 要：国产陶瓷墨水近几年取得了快速的发展，并占据了国内主要市场。在陶瓷墨水快速发展和应用的同时，国产陶瓷墨水的性能和品质还需进一步提升。本文主要讲述陶瓷墨水的组成、制备及性能研究要点，着重讨论墨水制备工艺的技术要点以及墨水的性能指标对墨水使用时的影响，为陶瓷墨水性能的优化提供参考。

关健词：喷墨打印。陶瓷墨水。数码打印。墨水

1前言

陶瓷喷墨打印技术是将超细陶瓷材料粉体制备成墨水，通过计算机控制，利用陶瓷喷墨打印机将墨水直接打印到建筑陶瓷的表面上进行装饰，该技术的采用显著提高了陶瓷的装饰效果（图案更精细、效果更逼真），更重要的是，将大大简化陶瓷的生产装饰工艺，减少生产过程中的污染和原材料消耗，也极大减少了陶瓷生产的能耗[1-3]。正是由于喷墨打印技术在生产过程中呈现的显著优势，近几年国产陶瓷墨水取得了快速的发展，并且迅速取代了进口墨水，占据了国内主要市场。但是国产墨水的性能和品质还需进一步提升，包括墨水发色的鲜艳度和稳定性，储存稳定性能和喷墨打印性能等等。基于目前陶瓷墨水的研发和使用现状，笔者从墨水的配方组成、制备工艺以及性能对陶瓷墨水使用过程的影响等方面做了简单的分析，希望对陶瓷墨水的生产和应用有所帮助。

2陶瓷墨水的组成

2.1陶瓷颜料

陶瓷颜料是墨水的核心物质，要求其颗粒度小于1 μm，颗粒尺寸分布要窄，颗粒之间不能有强团聚，并具有良好的稳定性，受溶剂等其它物质的影响小，通常有如下要求：1）陶瓷颜料在墨水中能保持良好的化学和物理稳定性，不会出现化学反应和颗粒团聚等现象。2）在喷墨打印过程中，陶瓷粉体颗粒在短时间内能以最有效的堆积结构排列，附着牢固，获得较大密度的打印层，煅烧后获得较高的烧结密度。3）打印的墨水在高温烧成后具有良好的呈色性能以及与坯釉的匹配性能。

2.2溶剂

在陶瓷墨水中，溶剂占了50%以上质量，它的性能直接影响着墨水的使用效果。溶剂的结构组成、极性、沸点、粘度、表面张力等影响着墨水的性能和生产的稳定性。同时，溶剂的环保性也直接影响着陶瓷墨水对环境的友好性，主要体现在不含有毒性物质和可挥发物voc的减少。陶瓷墨水对溶剂的主要要求是无毒无味、高沸点、高润湿性能，并且具有合适的表面张力。

2.3分散剂

分散剂具有调节陶瓷墨水的分散性及稳定性功能，使陶瓷颜料在溶剂中均匀分散，并保证在打印前不团聚。陶瓷墨水所用的分散剂主要是通过空间位阻来提高颗粒的稳定性，通常为超分散剂，它是一类新型、高效的聚合物型分散剂，它的分子结构中含有性能和功能完全不同的两个部分：一个是锚固基团，另一个是溶剂化基团。陶瓷墨水分散剂就是通过锚固基团的单点或多点锚固的形式吸附在颗粒的表面，而溶剂化基团则伸展于分散介质中，通过空间位阻效应对颗粒的分散起稳定作用[5,6]。

2.4粘结剂

粘结剂主要用于调整墨水的粘结性和成膜性能，同时还起到调节墨水粘度的作用。

2.5表面活性剂和其它辅料

表面活性剂和其他辅料如润湿剂、流平剂、消泡剂、防沉剂等主要用于调整陶瓷墨水的各项性能指标，如润湿性能、表面张力、气泡以及防沉性能等，用于提高陶瓷墨水的储存稳定性和打印性能。

3陶瓷墨水的制备方法及技术要点

3.1陶瓷喷墨颜料的制备技术要点

陶瓷颜料是墨水的核心物质，它直接影响着墨水的稳定性能和使用效果。当陶瓷颜料制备成墨水后，颜料在溶剂中的化学和物理稳定性、打印过程中陶瓷颜料颗粒在短时间内能以最有效的堆积结构排列、和陶瓷颜料在超细化之后在高温烧成后的呈色性能等问题，都与陶瓷喷墨打印用颜料的制备工艺相关。

以往陶瓷颜料的生产工艺简单、粗放，原料的混合均匀度很低，发色体的含量很低，而且晶型稳定性差。颜料在超细化之后发色会变得很浅，或者没有。因此陶瓷颜料的研究过程中需要解决如何使原料在烧成过程中反应更完全，制备的色料结晶度高、颜料晶体更稳定、发色强度更好，同时为了有利于色料的后续分散问题需要考虑对色料破碎至一定细度，并且利用表面活性剂对颜料进行表面处理。

3.2陶瓷墨水的制备技术要点

陶瓷墨水的制备过程可以分为两个部分，一是陶瓷色浆的制备，二是墨水性能的调节。陶瓷墨水的整个制备过程中，最关键的是陶瓷色浆的研磨。陶瓷色浆的制备路线如图1（a）：选取合适的分散剂、溶剂和研磨树脂配成分散液，后加入陶瓷颜料进行预混合，使陶瓷颜料被充分润湿，后通过砂磨机研磨至所需粒径，得陶瓷色浆。通常控制颜料的粒径在300 nm左右，最大粒径小于1 μm。

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