一种无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水及其制备方法，所述水性陶瓷墨水由纳米氧化锌粉末和纳米羟基磷灰石粉末混合球磨后加入溶剂和分散剂再球磨并超声分散得到。本发明专利技术采用两种无机白色色料氧化锌和羟基磷灰石纳米粉体进行混合，由于两种粉体颗粒特性不同，颗粒间的相互作用减弱，从而避免了颗粒聚集，因此在分散剂的作用下，陶瓷墨水的粒径均匀，平均粒径小于290nm，静置8天后，墨水无没分层与沉降，稳定性好，装饰于釉面后的亨特白度平均值大于92，符合陶瓷喷墨打印用墨水的要求。

A kind of water-based ceramic ink with no zirconium and ultra white ink-jet printing and its preparation method

The invention relates to a zirconium free ultra white ink jet printing waterborne ceramic ink and a preparation method thereof. The waterborne ceramic ink is mixed by nano Zinc Oxide powder and nano hydroxyapatite powder after ball milling, adding solvent and dispersant, then ball milling and ultrasonic dispersing. The invention adopts two kinds of inorganic pigment white Zinc Oxide and nano hydroxyapatite powders were mixed by two kinds of powder particles of different properties, weaken the interaction between particles, so as to avoid the aggregation of the particles, so under the action of the dispersant, ceramic ink particle size uniformity, the average particle size of less than 290nm, standing for 8 days no, the ink layer and settlement, good stability, decoration in glaze Hunter after the whiteness of the average value is greater than 92, in line with the requirements of the ink jet printing with.

【技术实现步骤摘要】
一种无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水及其制备方法
本专利技术涉及一种无锆超白陶瓷墨水及其制备方法，主要用于陶瓷喷墨打印，属于陶瓷墨水领域。
技术介绍
陶瓷喷墨打印技术是一种非接触式、无印版的印刷技术，可将电子图像直接在陶瓷表面上成像，通过智能化配色，使图案层次分明，在短时间内即可完成小批量、多花色的试验或生产。较之丝网印花和辊筒印花，喷墨打印技术具有高效便捷、节能环保的优势，是一种极具应用价值的陶瓷装饰技术。陶瓷墨水是陶瓷喷墨打印技术的核心，目前已研发成功的陶瓷墨水有14种之多，包括蓝色、棕色、黄色、粉色等。比如，中国专利技术专利《一种喷墨打印用红色陶瓷墨水及其使用方法》(CN103045003A)公开了一种由可溶性金属配合物和有机溶剂组成的喷墨打印用红色陶瓷墨水。中国专利技术专利《喷墨打印用黄色陶瓷墨水》(CN103342917B)公开了一种由无机色料粉体、表面活性剂、溶剂和分散剂组成的喷墨打印用黄色陶瓷墨水。中国专利技术专利《一种蓝色陶瓷墨水的制备方法》(CN106009897A)公开了一种喷墨打印用蓝色陶瓷墨水的制备方法。目前，有关白色陶瓷墨水的研究多为以有机物为添加剂的含锆、含钛油性墨水，白度和稳定性难以得到保证。比如，中国专利技术专利《喷墨记录用油性白色油墨》(CN101027370B)公开了一种以氧化钛为陶瓷色料，添加树脂、有机溶剂以及非离子表面活性剂配成油性白色墨水。中国专利技术专利《一种陶瓷喷墨打印用白色釉料油墨及其制备方法》(CN103224725B)公开了一种以氧化硅、氧化铝等多种氧化物复合的油性白色墨水。油性墨水存在有机溶剂有毒等问题，水溶性有机溶剂是今后陶瓷墨水的发展方向。中国专利技术专利《一种特白水性陶瓷喷墨油墨及其制备方法》(CN103804993B)公开了一种采用溶胶凝胶法制备氧化锆和氧化硅混合色料的水性白色墨水。氧化锆作为喷墨打印用白色料具有白度高、稳定性好等优点，但是锆易与铪共生，铪具有一定放射性，且氧化锆制备成本高，故研制少锆或无锆的白色水性陶瓷墨水具有节能环保的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种白度高、墨水流变性好，适用于陶瓷喷墨打印的超白无锆水性喷墨打印用陶瓷墨水及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，所述水性陶瓷墨水由纳米氧化锌粉末和纳米羟基磷灰石粉末混合球磨后加入溶剂和分散剂再球磨并超声分散得到。按上述方案，所述纳米氧化锌粉末平均晶粒尺寸为21.9～61.8nm，由以下方法制备得到：向浓度为0.1～0.3mol/L的乙酸锌溶液中加入柠檬酸三铵粉末，搅拌均匀得到透明溶液，加入无水乙醇后得到氢氧化锌悬浮液，用氨水溶液调节氢氧化锌悬浮液pH值至8～10，然后将氢氧化锌悬浮液于60～80℃加热2～4h得到溶胶，将溶胶干燥后煅烧得到纳米氧化锌粉末。按上述方案，所述透明溶液中乙酸锌与柠檬酸三铵质量比为50～60：40～50。按上述方案，所述干燥温度为80～100℃，干燥时间为5～10h，所述煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为8～12h。按上述方案，所述纳米羟基磷灰石粉末平均晶粒尺寸为21.9～61.8nm，由以下方法制备得到：将Ca(NO3)2溶液和(NH4)2HPO4溶液混合得到混合液，用氨水溶液调节混合液pH值至8～10，然后将混合液于60～80℃加热2～4h得到凝胶，将凝胶干燥后煅烧得到纳米羟基磷灰石粉末。按上述方案，所述Ca(NO3)2溶液和(NH4)2HPO4溶液体积浓度均为40～60％。按上述方案，所述干燥温度为80～100℃，干燥时间为5～10h，所述煅烧温度为600～700℃，煅烧时间为8～12h。本专利技术还提供上述无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水的制备方法，其步骤如下：将纳米氧化锌粉末和纳米羟基磷灰石粉末按质量比10～90：10～90混合后球磨3～6h得到复合粉料，向所得复合粉料中加入溶剂和分散剂，继续球磨混合2～4h得到悬浮液，然后将悬浮液超声分散均匀得到白色陶瓷墨水。优选的是，所述溶剂为乙醇，所述分散剂为聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、聚维酮K30、丙三醇中的一种或任意二种以上按任意比例的混合物。优选的是，所述悬浮液中复合粉料与溶剂、分散剂的质量百分比为：复合粉料30～40％，溶剂50～60％，分散剂5～10％。优选的是，超声分散时间为30～60min。本专利技术采用溶胶凝胶法制备尺寸均匀、纯度高的纳米氧化锌和纳米羟基磷灰石粉体，再添加溶剂、悬浮液、分散剂等制成了无锆、不含重金属的超白喷墨打印用水性陶瓷墨水。羟基磷灰石能有效抑制氧化锌在煅烧过程中长大，两种纳米粉体的混合能够最大限度地发挥对光的反射与散射作用，故其白度与含锆白色料相当。同时，添加剂的选择加入能很好地起到抗沉淀、促悬浮、保白度的作用，如STTP能够消除粉体颗粒间的静电引力，增加排斥力，打破胶团凝聚，使包裹的自由水释放，釉浆粘度下降，流变性增加，最终得到白度高、墨水流变性好，适用于陶瓷喷墨打印的超白无锆水性喷墨打印用陶瓷墨水。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术采用两种无机纳米氧化锌和羟基磷灰石粉体进行混合，由于两种粉体颗粒特性不同，羟基磷灰石中存在羟基，易与有机添加剂作用形成表面包裹，使颗粒间的相互作用减弱，乙醇作为溶剂则进一步减弱了羟基磷灰石颗粒之间的吸引力，从而避免了颗粒聚集，因此在分散剂的作用下，陶瓷墨水的粒径均匀，平均粒径小于290nm，静置8天后，墨水无没分层与沉降，稳定性好，装饰于釉面后的亨特白度平均值大于92，符合陶瓷喷墨打印用墨水的要求。2、本专利技术的超白无锆陶瓷墨水制备工艺简单，其中复合白色料的煅烧温度仅600～700℃，而现有技术中氧化锆颜料需在1500℃高温下灼烧制得。因此，本专利技术的白色陶瓷墨水的成本仅为含锆墨水的1/3～1/2。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的氧化锌与羟基磷灰石复合白色料的XRD谱图；图2为实施例1所制备的陶瓷墨水的粒径分布曲线。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。实施例1制备无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，具体步骤如下：1)复合白色料的制备①纳米氧化锌粉体的制备在浓度为0.1mol/L的乙酸锌溶液中加入柠檬酸三铵粉末，磁力搅拌混合30min得到透明溶液，加入无水乙醇后得到氢氧化锌悬浮液，加入体积百分数为5％的氨水调节pH至8，80℃水浴2h后得到溶胶，在电热恒温干燥箱中经80℃干燥8h，在电阻炉中经500℃煅烧12h得到纳米氧化锌粉末。上述透明溶液中乙酸锌的质量分数为60％，柠檬酸三铵的质量分数为40％。②纳米羟基磷灰石粉体的制备将Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液混合30min得到混合液，用体积百分数为5％的氨水调节pH至8，60℃水浴2h后得到凝胶，在电热恒温干燥箱中经80℃干燥5h，在电阻炉中经600℃煅烧9h得到纳米羟基磷灰石粉末。上述混合液中Ca(NO3)2溶液和(NH4)2HPO4溶液的体积百分数均为50％。③纳米氧化锌和羟基磷灰石复合粉末制备将①和②中得到的纳米氧化锌和纳米羟基磷灰石粉体按质量百分数混合：氧化锌70％、羟基磷灰石30％，混合，球磨3h后得到复合白色料。2)白色陶瓷墨水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，其特征在于：所述水性陶瓷墨水由纳米氧化锌粉末和纳米羟基磷灰石粉末混合球磨后加入溶剂和分散剂再球磨并超声分散得到。

【技术特征摘要】
1.一种无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，其特征在于：所述水性陶瓷墨水由纳米氧化锌粉末和纳米羟基磷灰石粉末混合球磨后加入溶剂和分散剂再球磨并超声分散得到。2.根据权利要求1所述的无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，其特征在于：所述纳米氧化锌粉末平均晶粒尺寸为21.9～61.8nm，由以下方法制备得到：向浓度为0.1～0.3mol/L的乙酸锌溶液中加入柠檬酸三铵粉末，搅拌均匀得到透明溶液，加入无水乙醇后得到氢氧化锌悬浮液，用氨水溶液调节氢氧化锌悬浮液pH值至8～10，然后将氢氧化锌悬浮液于60～80℃加热2～4h得到溶胶，将溶胶干燥后煅烧得到纳米氧化锌粉末。3.根据权利要求2所述的无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，其特征在于：所述透明溶液中乙酸锌与柠檬酸三铵质量比为50～60：40～50。4.根据权利要求2所述的无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，其特征在于：所述干燥温度为80～100℃，干燥时间为5～10h，所述煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为8～12h。5.根据权利要求1所述的无锆超白喷墨打印用水性陶瓷墨水，其特征在于：所述纳米羟基磷灰石粉末平均晶粒尺寸为21.9～61.8nm，由以下方法制备得到：将Ca(NO3)2溶液和(NH4)2HPO4溶液混合得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建锋，徐晓虹，张亚祥，任潇，解庆，李坤，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42