一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，属于陶瓷技术领域。本发明专利技术以硫酸锆为原料，通过溶胶凝胶法制备纳米氧化锆，再添加纳米氧化锌，制备混合陶瓷粉体颜料，纳米氧化锆为白色粉体，无色无味晶体，化学性质不活泼，具有良好的稳定性，以溶胶凝胶法制备的纳米氧化锆粉体的粒径分布集中，色料的平均粒径为纳米级，具有良好的稳定性，受溶剂和其它物质的影响小，纳米氧化锌为六角晶系晶体，常态下为白色粉末，不易分解，不溶于水、乙醇和氨水，由于纳米氧化锆比较昂贵，为节约成本，可以添加较为便宜的氧化锌与氧化锆进行复合，并且纳米氧化锌是一种优良的白色色料，添加适量的纳米氧化锌可以有效提高色料的对比度。

A preparation method of white ink for high dispersive ceramic ink jet printing

The invention relates to a preparation method of white ink for high dispersive ceramic ink jet printing, belonging to the technical field of ceramics. Zirconium sulfate is used as raw material to prepare nano zirconia by sol-gel method, and nano Zinc Oxide is added to prepare mixed ceramic powder pigments. Nano zirconia is white powder, colorless and tasteless crystal, and its chemical properties are not active. It has good stability. The size distribution of nano zirconia powder prepared by sol gel method is concentrated, and the average particle size of pigment is nanometer level. It has good stability and is little affected by solvents and other substances. Nano zinc oxide is hexagonal crystal system, which is white powder under normal condition, not easy to decompose and insoluble in water, ethanol and ammonia water. Because nano zirconia is relatively expensive, in order to save cost, it can add cheaper zinc oxide and zirconia for composite, and nano zinc oxide is a good white color The contrast of pigment can be improved by adding appropriate amount of nano zinc oxide.

【技术实现步骤摘要】
一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法
本专利技术涉及一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，属于陶瓷

技术介绍
陶瓷薄板的制备，由于其规格增大，厚度变薄，使用目前常规的钟罩淋釉技术，会出现淋釉不均，淋釉过厚，影响砖型等问题，亦存在材料浪费问题，生产每平方米陶瓷砖需要用到1～2kg的白色釉料遮盖坯体。陶瓷墨水是指含有某种特殊陶瓷纳米无机材料的悬浊液或乳浊液，通常包括无机化合物、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其他辅料。按照墨水所含的陶瓷纳米无机材料的不同，陶瓷墨水可以分为功能性陶瓷墨水和陶瓷装饰墨水两类，其中功能性陶瓷墨水可赋予基体表面以力学性能、光催化性能及电学性能等。而陶瓷装饰墨水主要用于传统陶瓷的表面装饰，其利用色料对陶瓷坯料进行表面着色，不仅需要考虑与喷墨印刷机匹配，还需要考虑高温煅烧后的颜色变化是否能够满足图案的要求。白色喷墨墨水具有良好的遮蔽能力，可以掩饰基材上的缺陷，并提高彩色喷墨墨水在表面印刷模式或背面印刷模式中的对比度和鲜艳度。在表面印刷模式中，将彩色图像附着在白色喷墨墨水的涂层上，使彩色图像在白色背景中凸显出来；在背面印刷模式中，将彩色图像印刷在透明基材上，然后将白色喷墨墨水附着在该彩色图像上，再通过透明基材观察最终图像。但是UV白色喷墨墨水中的原料单体、低聚物、树脂或助剂等，常带有轻微颜色，使得对比度变低且白墨偏黄。为了解决上述技术问题，白色喷墨墨水优选采用高折射率的颜料，以达到高遮蔽率的目的。目前常见高折射率的白色颜料包括氧化锌、硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛等。但是这些无机颜料颗粒较传统有机颜料比重高出数倍，容易在低粘度喷墨墨水中发生沉降和聚集，影响墨水的分散稳定性，导致喷墨印刷喷头堵塞、斜喷、断墨等问题。此外，高折射率的颜料使紫外光无法穿透到涂层底部，造成涂层底部固化不完全，影响涂层的附着性能。因此，改进白色喷墨墨水的对比度、分散稳定性和附着性等是当务之急。目前，随着数字化喷墨技术的成熟，陶瓷数字化材料制备技术已经被完全掌握，关键的是陶瓷喷头喷墨量提升，使得国内具备了研制数字化白色环保功能墨水取代钟罩淋釉的硬件。因此，研制白色环保功能墨水以及在陶瓷薄板上的应用，前景光明。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对UV白色喷墨墨水中的原料单体、低聚物、树脂或助剂等，常带有轻微颜色，使得对比度变低且白墨偏黄；高折射率的颜料使紫外光无法穿透到涂层底部，造成涂层底部固化不完全，影响涂层的附着性能的问题，提供了一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将丙三醇、正丁醇加入无水乙醇中，常温下以120~160r/min转速搅拌混合20~30min，得混合醇溶液；（2）将改性混合纳米陶瓷、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯、柠檬酸加入混合醇溶液中，常温下以400~500r/min转速搅拌混合30~40min，得混合悬浮液；（3）将混合悬浮液置于球磨机中，常温下以100~120r/min转速球磨2~4h，再置于超声波分散机中超声分散30~40min，密封保存，得高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水。所述的改性混合纳米陶瓷、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯、柠檬酸、无水乙醇、丙三醇、正丁醇的重量份为40~60份改性混合纳米陶瓷、12~18份聚乙二醇、2~3份失水山梨醇脂肪酸酯、4~6份柠檬酸、80~120份无水乙醇、20~30份丙三醇、40~60份正丁醇。步骤（3）所述的超声分散的功率为400~500W。步骤（2）所述的改性混合纳米陶瓷的具体制备步骤为：（1）将纳米氧化锆粉体、纳米氧化锌粉体混合后置于马弗炉中，在1400~1600℃的条件下煅烧1~2h，得混合纳米陶瓷粉末；（2）将混合纳米陶瓷粉末、邻苯二甲酸加入无水乙醇中，在50~60℃的水浴条件下以300~360r/min转速搅拌反应2~4h，再置于超声波清洗机中超声震荡20~30min，得混合分散液；（3）将混合分散液置于离心机中，常温下以4000~4500r/min转速离心分离10~12min，取下层固体，用无水乙醇洗涤3~5次，置于40~60℃的烘箱中干燥2~4h，得改性混合纳米陶瓷，所述的纳米氧化锆粉体、纳米氧化锌粉体、邻苯二甲酸、无水乙醇的重量份为40~50份纳米氧化锆粉体、8~10份纳米氧化锌粉体、24~30份邻苯二甲酸、120~150份无水乙醇。步骤（2）所述的超声震荡的功率为300~400W。步骤（1）所述的纳米氧化锆粉体的具体制备步骤为：（1）将硫酸锆、无水乙醇加入去离子水中，常温下以120~160r/min转速搅拌10~15min，得硫酸锆混合溶液；（2）将碳酸氢铵加入硫酸锆混合溶液中，在40~50℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌反应30~40min，保温，得氢氧化锆悬浮液；（3）将氨水加入氢氧化锆悬浮液中，在40~60℃的水浴条件下以280~300r/min转速搅拌反应40~60min，得氢氧化锆凝胶；（4）将氢氧化锆凝胶置于马弗炉中，在500~600℃的条件下煅烧1~2h，得纳米氧化锆粉体。所述的硫酸锆、无水乙醇、氨水、碳酸氢铵、去离子水的重量份为20~30份硫酸锆、10~15份无水乙醇、40~60份质量浓度10%的氨水、12~18份碳酸氢铵、40~60份去离子水。步骤（4）所述的纳米氧化锆粉体的平均粒径为30~40nm。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以硫酸锆为原料，通过溶胶凝胶法制备纳米氧化锆，再添加纳米氧化锌，制备混合陶瓷粉体颜料，纳米氧化锆为白色粉体，无色无味晶体，化学性质不活泼，具有良好的稳定性，以溶胶凝胶法制备的纳米氧化锆粉体的粒径分布集中，色料的平均粒径为纳米级，具有良好的稳定性，受溶剂和其它物质的影响小，纳米氧化锌为六角晶系晶体，常态下为白色粉末，不易分解，不溶于水、乙醇和氨水，由于纳米氧化锆比较昂贵，为节约成本，可以添加较为便宜的氧化锌与氧化锆进行复合，并且纳米氧化锌是一种优良的白色色料，添加适量的纳米氧化锌可以有效提高色料的对比度；（2）本专利技术以邻苯二甲酸对混合陶瓷粉体进行表面改性，并提高通过超声波震荡处理，制备改性混合纳米陶瓷，邻苯二甲酸有机物小分子中的羧基官能团与纳米氧化锆粉体表面的基团发生化学反应，使粉体表面包覆一层有机物薄膜，达到稳定纳米粉体，提高分散性的作用，超声波的空化作用产生高温高压，加速了水分子的蒸发，减少了纳米粒子表面的吸附水分子，此外超声波空化作用产生的冲击波和微射流具有粉碎作用，可以将形成的团聚体击碎，释放出所包合的水分子，从而有可能阻止氢键的形成，达到防止团聚的目的，同时所得的纳米粒子在干燥时只有很小的收缩现象，因而干燥时也能达到防止团聚的效果；（3）本专利技术以聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯、柠檬酸作为分散剂，制备高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水，分散剂的高分子链能有效与颗粒表面相连，从而可以有效降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：/n（1）将丙三醇、正丁醇加入无水乙醇中，常温下以120~160r/min转速搅拌混合20~30min，得混合醇溶液；/n（2）将改性混合纳米陶瓷、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯、柠檬酸加入混合醇溶液中，常温下以400~500r/min转速搅拌混合30~40min，得混合悬浮液；/n（3）将混合悬浮液置于球磨机中，常温下以100~120r/min转速球磨2~4h，再置于超声波分散机中超声分散30~40min，密封保存，得高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水。/n

【技术特征摘要】
1.一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将丙三醇、正丁醇加入无水乙醇中，常温下以120~160r/min转速搅拌混合20~30min，得混合醇溶液；
（2）将改性混合纳米陶瓷、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯、柠檬酸加入混合醇溶液中，常温下以400~500r/min转速搅拌混合30~40min，得混合悬浮液；
（3）将混合悬浮液置于球磨机中，常温下以100~120r/min转速球磨2~4h，再置于超声波分散机中超声分散30~40min，密封保存，得高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水。


2.根据权利要求1所述的一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，其特征在于，所述的改性混合纳米陶瓷、聚乙二醇、失水山梨醇脂肪酸酯、柠檬酸、无水乙醇、丙三醇、正丁醇的重量份为40~60份改性混合纳米陶瓷、12~18份聚乙二醇、2~3份失水山梨醇脂肪酸酯、4~6份柠檬酸、80~120份无水乙醇、20~30份丙三醇、40~60份正丁醇。


3.根据权利要求1所述的一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的超声分散的功率为400~500W。


4.根据权利要求1所述的一种高分散性陶瓷喷墨打印用白色墨水的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的改性混合纳米陶瓷的具体制备步骤为：
（1）将纳米氧化锆粉体、纳米氧化锌粉体混合后置于马弗炉中，在1400~1600℃的条件下煅烧1~2h，得混合纳米陶瓷粉末；
（2）将混合纳米陶瓷粉末、邻苯二甲酸加入无水乙醇中，在50~60℃的水浴条件下以300~360r/min转速搅拌反应2~4h，再置于超声波清洗机中超声震荡20~30min，得混合分散液；
（3）将混合分散液置于离心机中，常温下以4000~4500r/min转速离心分离10~12min...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙庆文，
申请(专利权)人：孙庆文，
类型：发明
国别省市：湖南;43