Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｆｒｏｎｔ技术前线ｌ耗材天地 陶瓷喷墨墨水制备的探讨 陶瓷喷墨墨水是陶瓷喷墨技术发展的绊脚石之一。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。 陶瓷喷墨墨水是陶瓷喷墨 密度大，以保证煅烧后烧结密度 技术发展的绊脚石之一。因为国 较高。 内应用陶瓷喷墨技术的企业依赖 （３）显色性。要求打印的 于从外国进口昂贵的墨水。业界 色剂高温烧成后具有良好的呈色 周知其所用墨水的价格是普通色 性能以及与坯釉的匹配性能。 釉料价格的３０倍，这一问题也一 ２．现有陶瓷墨水的不足 直困扰着众多应用喷墨技术生产 （１）色差明显。在油画艺 的陶瓷生产企业。据业内人士了 术品复制和打印人物图像上，陶 解，上述墨水并非需要昂贵的原 瓷喷墨印花存在明显的色差，在 料才能制得，国内企业要付出的 色彩的色相、明度、饱和度方 高成本是由于目前国内未能掌握 面，都与油画有明显差异，暗调 自主研发生产的技术。 层次不明显，细节与原稿差异较 大，严重影响画面效果。 陶瓷墨水性能要求 （２）保存稳定性和打印流 １．特殊性能要求 畅性不足。陶瓷喷墨墨水的着色 （１）稳定性。陶瓷粉末材 剂以微粒状态存在，通过分散 料在溶剂中能保持良好的化学稳 剂分散于介质中，容易发生团 定性，不会出现化学反应。以及 聚、沉降，难以稳定保存，在打 需要物理稳定性，不会发生颗粒 印过程中，容易堵塞喷头。专用 团聚沉淀。 陶瓷喷墨打印机的，喷头价格昂 （２）快速堆积且牢固附 贵，墨水堵塞喷头无疑会增加陶 着。喷墨打印时，陶瓷粉料颗粒 瓷喷墨印花成本。陶瓷墨水保存 能在短时间内以最有效的堆积结 稳定性和打印流畅性受到原料、 构排列，附着牢固，使得打印层 生产技术等多因素影响，其中一 文／吴娇 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 技术前线 耗材天地 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 ｔｔ 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 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 等，但它们通常只能将物质磨细 到１ ｍ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 业界周知其所用墨水 性。例如，在最佳溶水量处，配 的价格是普通色釉料价 出ＦｅＣ１ （氯化铁）反相微乳液和 格的３ ０倍，这一问题也 ＮＨ３ｅＨ Ｏ（氨水）反相微乳液。 一直困扰着众多应用喷 将这２种反相微乳液边混合边搅 墨技术生产的陶瓷生产 拌，通过反应得￣ＵＪＦｅ：Ｏ，（氧化 铁）的反相微乳液，在此过程中 企业。 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 备出分子乃至纳米亚结构的材 危险介质以及添加剂所配制的， 料。例如，把等摩尔比的异丙醇 以上所述的制备方法中均是由微 钛和醋酸钡分别溶于乙酸和水 米级的陶瓷材料的颗粒为原料进 中，在室温中把两种溶液搅拌并 行加工制备的，而要制得陶瓷墨 混合均匀。用ＫＯＨ（氢氧化钾） 水，其最终的目标都是将这些颗 稀溶液把ｐＨ值调整到１３．５。在电 粒制成陶瓷超细粉体，陶瓷超细 磁搅拌下加入少量聚乙烯醇缩丁 粉体良好的分散于介质或添加剂 醛做结合剂。加入少量的铵 中是得到良好性能的陶瓷墨水的 增加溶胶的导电性。最后把溶胶 关键。超细粉体是指尺度介于分 浓缩，得到具有不同ＢａＴｉＯ （钛 子，原子与块状材料之间，通常 酸铁）含量的陶瓷墨水。 泛指ｌ～１００纳米的微小固体颗 （３）反相微乳液法：反相 粒。包括金属、非金属、有机、 微乳液是Ｗ／Ｏ（油包水）型的微 无机和生物等多种材料颗粒。陶 乳液，就是将表面活性剂和助表 瓷颗粒的微小程度及其在介质中 面活性剂溶解在非极性或极性很 的良好分散是影响陶瓷墨水质量 低的有机溶剂中，当表面活性剂 的关键因素。ｄｐ 超过一定量的ＣＭＣ（临界胶束浓 度）时，溶液能显著地增溶极 吴娇国家知识产权局专利局专 性液体（如水以及水溶液）。 利审查协作广东中心 ４９
