一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水及其制法制造技术

本发明专利技术属于陶瓷产业用精细化学品领域，具体涉及一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水及其制法。按质量份计所述渗花墨水包含以下组分：水性发色墨水100质量份、水性有机酸锌/季铵盐型离子液体0.5～10质量份、水溶性小分子含氮多齿配位化合物0.5～10质量份。该渗花墨水在陶瓷坯釉表面上经过渗透干燥和800～1250℃高温烧成5～1小时后而呈现高耐候性的花色。并且该渗花墨水在高低温环境中均具有持久的储存稳定性，在陶瓷坯釉上垂直渗透性好。

Stable high weatherability aqueous ceramic penetrating ink and its making method

The invention belongs to the field of fine chemicals in the ceramic industry, in particular to a stable and high weather resistant aqueous ceramic penetrating ink and a method for making the same. According to the quality of the ink penetration portion comprises the following components: water color ink 100 phr, zinc / organic acid water quaternary ammonium ionic liquid of 0.5 ~ 10, the water soluble small molecule nitrogen-containing polydentate coordination compounds 0.5 ~ 10 phr. The penetrating ink shows high weather resistance after drying on the surface of the ceramic glaze and burning for 5~1 hours at high temperature for 800~1250 hours. Besides, the flower ink has a stable storage stability in high and low temperature, and has good vertical permeability on the ceramic blank.

【技术实现步骤摘要】
一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水及其制法
本专利技术属于陶瓷产业用精细化学品领域，具体涉及一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水及其制法。
技术介绍
微米或亚微米级颗粒型氧化物颜料发色墨水在陶瓷产业中已经获得了广阔的应用。然而，颗粒型氧化物发色颜料物质不仅在分散介质中极易沉降分离，而且在打印时极易堵塞打印喷头，严重影响生产使用效率和使用效果，限制了其进一步的推广使用。而溶解型的染料型发色墨水有很多突出的优点，如发色墨水容易配置、所配置的发色墨水稳定、不易堵塞打印喷头、易渗透打印介质中、选择范围广、成本低廉等。但有机染料分子的耐晒和耐臭氧等耐老化性能却较差，并且在高温下染料会发色氧化、碳化，因此不能用于高温和耐候性要求的场合。陶瓷数字喷墨打印技术是一种陶瓷表面装饰技术，渗花发色墨水是一种新型低粘度渗透型墨水，国内外已经有几家单位在开发陶瓷油性渗花墨水，但是对于水性陶瓷渗花墨水特别是储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，未见有相关文献报道其制法和使用。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是提供一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水。本专利技术的另一目的是提供一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，按质量份计，所述渗花墨水包含以下组分：水性发色墨水100质量份水性有机酸锌/季铵盐型离子液体0.5～10质量份水溶性小分子含氮多齿配位化合物0.5～10质量份。优选的，所述水性发色墨水是由水溶性发色金属化合物有机酸盐于60℃以下溶解分散在含水的水性溶剂制得的pH值在4～7的溶液。更优选的，所述的水溶性发色金属化合物有机酸盐为含有多个配位原子的有机酸盐，包括酒石酸盐、柠檬酸盐、氨基酸盐、乙二胺四乙酸钠盐、二乙烯三胺五乙酸钠盐和N-羟乙基乙二胺三乙酸盐中的至少一种。更优选的，所述的水性溶剂包括水、甲酸、乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙醇、异丙醇、双丙酮醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇、一缩二丙二醇，丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙三醇、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述含水的水性溶剂中水的含量不低于水性溶剂总质量的70％。优选的，所述水性有机酸锌/季铵盐型离子液体为同时含有水性有机酸锌和季铵盐型离子液体。更优选的，所述水性有机酸锌为乙酸锌、氨基酸锌、吡啶甲酸锌、酒石酸锌和乙二胺四乙酸锌钠中的至少一种。更优选的，所述季铵盐型离子液体的阳离子为咪唑离子及其衍生物[R1R2im]+或[R1R2R3im]+，阴离子为Cl－、Br－、BF4－、PF6－、CF3COO－、C3F7COO－或CF3SO3－。优选的，所述水溶性小分子含氮多齿配位化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、N-氨乙基哌嗪、羟乙基乙二胺、羟乙基二乙烯三胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基一乙醇胺、氨基甲酰肼、乙二酰肼、乙二胺四乙酸二钠、氨基酸和N-羟乙基乙二胺三乙酸中的至少一种。一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水的制备方法，包括以下步骤：将100质量份水性发色墨水、0.5～10质量份水性有机酸锌/季铵盐型离子液体和0.5～10质量份水溶性小分子含氮多齿配位化合物室温(15～30℃)混合均匀即得一种储存稳定不易变质的水性陶瓷渗花墨水。该渗花墨水在陶瓷坯釉表面上经过渗透干燥和800～1250℃高温烧成5～1小时后而呈现高耐候性的花色。渗花墨水不仅要考虑到30～50℃的喷墨打印实际使用条件，还要考虑到与空气接触和冬天低温环境储存放置中的稳定性，特别是溶解型水性墨水，低温储存稳定性不可忽视。水性材料在与空气接触的放置过程中经常会受到空气中的微生物的作用而腐败变质。季铵盐是一种有效的抗菌剂，对微生物有一定的抑制作用。季铵型离子液体是一类具有高稳定性、低挥发性、具有酸碱可调性、可设计性等优点的绿色溶剂，同时离子液体又有很强的自组装能力，有助于水性发色墨水的稳定和提高墨水对陶瓷基材的垂直渗透性，使得发色墨水充分渗透到基材内部。水溶性发色金属化合物有机酸盐在水溶性小分子含氮多齿配位化合物络合稳定作用下具有更好的稳定性，在高温50℃和低温5℃环境下在保持溶剂不挥发的条件下均保持长久的稳定性。水性有机酸锌对季铵型离子液体的抗菌活性有协同作用，与发色墨水中的有机酸盐一道在高温下形成有颜色的杂化结构无机金属氧化物，同时有色金属氧化物在高温下被熔融状态的熟化釉包裹，表层结构致密，呈现非常优异的耐候性。与现有技术相比，本专利技术具有如下突出的特点和优势：(1)本专利技术的渗花墨水在高低温环境中均具有持久的储存稳定性，在陶瓷坯釉上垂直渗透性好；(2)本专利技术的渗花墨水高温烧结后呈现的花色具有优异的耐候性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得。以下实施例均按质量份计。实施例1在室温25℃下将N-羟乙基乙二胺三乙酸铁10份混合溶解分散在水65份和乙酸5份、乙二醇15份、乙二醇单甲醚5份的介质中，制得100份发色墨水，测出其pH值为4；然后室温下加入乙二胺四乙酸锌钠6份、1-丁基-3-甲基氯代咪唑离子液体(简写为[Bmim]Cl)4份和N-羟乙基乙二胺三乙酸0.5份，搅拌均匀得到一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水。然后按照同样的方法，分别测试其高低温(50℃和5℃)环境下一半体积是空气、一半体积为墨水且密封保存的储存稳定性，分别连续观察3个月和6个月以上，观察墨水是否有析出、悬浮、分相等变化。另将墨水室温下滴在陶瓷坯体釉上，经过渗透干燥后再经800℃高温烧结5小时，冷却后将其取出，对墨水烧成花色部分分别按照涂料涂层的耐酸性(GB/T1733-1993：硫酸浓度为5％浸泡、耐碱性(GB/T1733-1993：NaOH浓度为5％浸泡168h)、耐盐水性(GB1763-79：3％的氯化钠溶液浸泡168h)、耐紫外线老化性(GB/T23987-2009:1000h)后分别观察有无变色、失光、发白、起泡、软化、脱落、锈蚀等变化。实验结果统一列于表1中。实施例2在60℃下将乙二胺四乙酸二钠锰25份、N-羟乙基乙二胺三乙酸铁10份混合溶解分散在水65份中，制得100份发色墨水，冷却至室温后测出其pH值为7；然后室温下加入吡啶甲酸锌0.5份、1-丁基-3-甲基六氟磷酸代咪唑离子液体(简写[Bmim]PF6)0.5份和一乙醇胺0.2份、二乙醇胺5份，搅拌均匀得到一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水。然后按照同样的方法，分别测试其高低温(50℃和5℃)环境下一半体积是空气、一半体积为墨水且密封保存的储存稳定性，分别连续观察3个月和6个月以上，观察墨水是否有析出、悬浮、分相等变化。另将墨水室温下滴在陶瓷坯体釉上，经过渗透干燥后再经1250℃高温烧结1小时，冷却后将其取出，对墨水烧成花色部分分别按照涂料涂层的耐酸性(GB/T1733-1993：硫酸浓度为5％浸泡、耐碱性(GB/T1733-1993：NaOH浓度为5％浸泡168h)、耐盐水性(GB1763-79：3％的氯化钠溶液浸泡168本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，其特征在于，按质量份计所述渗花墨水包含以下组分：水性发色墨水                    100质量份水性有机酸锌/季铵盐型离子液体   0.5～10质量份水溶性小分子含氮多齿配位化合物  0.5～10质量份。

【技术特征摘要】
1.一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，其特征在于，按质量份计所述渗花墨水包含以下组分：水性发色墨水100质量份水性有机酸锌/季铵盐型离子液体0.5～10质量份水溶性小分子含氮多齿配位化合物0.5～10质量份。2.根据权利要求1所述的一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，其特征在于，所述水性发色墨水是由水溶性发色金属化合物有机酸盐于室温或60℃以下溶解分散在含水的水性溶剂制得的pH值在4～7的溶液。3.根据权利要求2所述的一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，其特征在于，所述的水溶性发色金属化合物有机酸盐为含有多个配位原子的有机酸盐，包括酒石酸盐、柠檬酸盐、氨基酸盐、乙二胺四乙酸钠盐、二乙烯三胺五乙酸钠盐和N-羟乙基乙二胺三乙酸盐中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花墨水，其特征在于，所述的水性溶剂包括水、甲酸、乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙醇、异丙醇、双丙酮醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇、一缩二丙二醇，丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙三醇、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述含水的水性溶剂中水的含量不低于水性溶剂总质量的70％。5.根据权利要求1所述的一种储存稳定的高耐候性水性陶瓷渗花...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，黄月文，姜智聪，郑周，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地，中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44