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陶瓷喷墨墨水制备讨论
作者：admin日期：2020-05-03阅读
陶瓷喷墨墨水是陶瓷喷墨技术发展的泮脚石之一。因为国内应用陶瓷喷墨技术的企业依赖于从外国进口昂贵的墨水。业界周知其所用墨水的价格是普通色釉料价格的３０倍，这一问题也一直困扰着众多应用喷墨技术生产的陶瓷生产企业。据业内人士了 解，上述墨水并非需要昂贵的原料才能制得，国内企业要付出的髙成本是由于目前国内未能掌握自主研发生产的技术。
（１）稳定性。陶瓷粉末材在溶剂中能保持良好的化学稳 性，不会出现化学反应。以及 要物理稳定性，不会发生颗粒 聚沉淀。
（2）快速堆积且牢固附着。喷墨打印时，陶瓷粉料颗粒能在短时间内以有效的堆积结构排列，附着牢固，使得打印层密度大，以保证煅烧后烧结密度较高。
陶瓷墨水性能要求
1．特殊性能要求（１）稳定性。陶瓷粉末材在溶剂中能保持良好的化学稳 性，不会出现化学反应。以及 要物理稳定性，不会发生颗粒 聚沉淀。
（2）快速堆积且牢固附着。喷墨打印时，陶瓷粉料颗粒能在短时间内以有效的堆积结构排列，附着牢固，使得打印层密度大，以保证煅烧后烧结密度较高。
（3）显色性。要求打印的色剂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．现有陶瓷墨水的不足
(1)色差明显。在油画艺术品复制和打印人物图像上，陶瓷喷墨印花存在明显的色差，在色彩的色相、明度、饱和度方面，都与油画有明显差异，暗调层次不明显，细节与原稿差异较大，严重影响画面效果。
(2)保存稳定性和打印流畅性不足。陶瓷喷墨墨水的着色剂以微粒状态存在，通过分散剂分散于介质中，容易发生团聚、沉降，难以稳定保存，在打印过程中，容易堵塞喷头。陶瓷喷墨打印机的，喷头价格昂贵，墨水堵塞喷头无疑会增加陶瓷喷墨印花成本。陶瓷墨水保存稳定性和打印流畅性受到原料、生产技术等多因素影响，其中一个重要因素是陶瓷墨水中的陶瓷颗粒较大。现在的陶瓷墨水均是采用纳米级的陶粒颗粒，陶瓷颗粒质地坚硬，不易制成细微的微粒，颗粒不能在介质中良好地分散也很大程度上影响墨水的流畅性。
(3)陶瓷喷墨墨水和基材的粘接性差。陶瓷墨水由着色剂、溶剂、分散剂及其他助剂所组成，而传统的陶瓷喷墨墨水没有粘接剂，导致陶瓷喷墨墨水和基材的粘接性不足。陶瓷喷墨墨水通过喷墨打印至承印物上后，墨水中的溶剂挥发，色料沉淀于承印物表面，该表面上的色料层易被摩擦。同时陶瓷墨水中的陶瓷色料和陶瓷溶剂有吸水性，环境湿度过大时，陶瓷基材和陶瓷墨水吸收大量水分而影响两者的粘接，会造成打印后未烧制的陶瓷制品损坏。
(4)陶瓷喷墨墨水的光泽度差。色料层没有光泽，印刷领域中一般采用上光的表面处理方法在喷墨色料上施加一层光油，增加陶瓷色料表面的光亮性，上光处理一定程度上增加了陶瓷喷墨产品的成本。
(5)对喷墨打印设备要求较高。由于制备陶瓷墨水的陶瓷颗粒不够精细，其在介质上不能良好分散，质量不能达到要求，造成很多喷墨打印装置不能使用陶瓷墨水进行打印。
陶瓷墨水国内研究现状
目前制备陶瓷墨水的方法主要有分散法、溶胶法和反相微乳液法。
(1)分散法：是制备分散体系的一种方法。其原则是从大块物质出发，利用机械研磨或超声分散等分散手段将其粉碎，制成分散体系。常用的机械研磨设备有球磨机、砂磨机和胶体磨，研磨介质有氧化锆珠等，但它们通常只能将物质磨细到1m左右。如采用球磨法制备BaTiO陶瓷墨水。
(2)溶胶法：简单的讲Sol～Gel溶胶凝胶法，溶胶～凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、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的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。例如，把等摩尔比的异丙醇钛和醋酸钡分别溶于乙酸和水中，在室温中把两种溶液搅拌并混合均匀。用KOH(氢氧化钾)稀溶液把pH值调整到13．5。在电磁搅拌下加入少量聚乙烯醇缩丁醛做结合剂。加入少量的硝酸铵增加溶胶的导电性。后把溶胶浓缩，得到具有不同BaTiO (钛酸铁)含量的陶瓷墨水。
(3)反相微乳液法：反相微乳液是W／O(油包水)型的微乳液，就是将表面活性剂和助表面活性剂溶解在非性或性很的溶剂中，当表面活性剂超过一定量的CMC(临界胶束浓度)时，溶液能显著地增溶性液体(如水以及水溶液)。
但是用反相微乳液法制备陶瓷墨水是一种新的尝试，关键是要获得溶水量尽可能高的微乳液体系，才能使陶瓷墨水具有实用性。例如，在佳溶水量处，配出FeC1(氯化铁)反相微乳液和NH3eH O(氨水)反相微乳液。将这2种反相微乳液边混合边搅拌，通过反应得~UJFe：O，(氧化铁)的反相微乳液，在此过程中通过控f~lJpH值来确定的NH3"H：O反相微乳液加入量。分别测定陶瓷墨水的粘度、表面张力、pH值和电导率等理化性能。
但是用反相微乳液法制备陶瓷墨水是一种新的尝试，关键是要获得溶水量尽可能高的微乳液体系，才能使陶瓷墨水具有实用性。例如，在佳溶水量处，配出FeC1(氯化铁)反相微乳液和NH3eH O(氨水)反相微乳液。将这2种反相微乳液边混合边搅拌，通过反应得~UJFe：O，(氧化铁)的反相微乳液，在此过程中通过控f~lJpH值来确定的NH3"H：O反相微乳液加入量。分别测定陶瓷墨水的粘度、表面张力、pH值和电导率等理化性能。
总结与探讨
陶瓷油墨是由陶瓷材料和无危险介质以及添加剂所配制的，以上所述的制备方法中均是由微米级的陶瓷材料的颗粒为原料进行加工制备的，而要制得陶瓷墨水，其终的目标都是将这些颗粒制成陶瓷超细粉体，陶瓷超细粉体良好的分散于介质或添加剂中是得到良好性能的陶瓷墨水的关键。超细粉体是指介于分子，原子与块状材料之间，通常泛指l～100纳米的微小固体颗粒。包括金属、非金属、、无机和生物等多种材料颗粒。陶瓷颗粒的微小程度及其在介质中的良好分散是影响陶瓷墨水质量的关键因素。
