陶瓷墨水穩定性及其發展趨勢*

康 永

(陜西金泰氯堿化工有限公司 陜西 榆林 718100)

陶瓷墨水穩定性及其發展趨勢*

康 永

(陜西金泰氯堿化工有限公司 陜西 榆林 718100)

建筑陶瓷功能化是傳統建筑陶瓷產業升級的必由之路。利用噴墨技術將功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷磚上，可以實現建筑陶瓷的個性化和功能化，并且大幅度提高產品的附加值。噴印技術能大幅提高產品的仿真度和清晰度，增強產品的競爭力，幫助企業搶占終端市場。未來的陶瓷墨水產品技術創新主要集中在水性陶瓷墨水和功能化陶瓷墨水兩大領域。所以筆者對陶瓷墨水的技術特性進行了剖析，提出了陶瓷墨水穩定性的研究方向。同時，列出了陶瓷墨水未來的發展趨勢。

陶瓷墨水 分散穩定性 功能化 噴印技術

隨著計算機技術的發展，數字化技術(Digital technology)在我國傳統制造業中的應用越來越廣泛，現已成為一項非常重要的技術[1]。噴墨打印技術是20世紀70年代末開發成功的一種非接觸式的數字印刷技術(Digital printingtechnology)。其將墨水(Ink)通過打印頭上的噴嘴噴射到各種介質表面，實現了非接觸、高速度、低噪音的單色和彩色的文字和圖像印刷[2]。在噴墨打印技術的基礎上，將特殊的粉體制備成適用于陶瓷裝飾用的陶瓷墨水，通過計算機的控制，利用特制的噴墨打印裝置，可以將配制好的陶瓷墨水直接打印到陶瓷的表面上進行表面改性或表面裝飾。陶瓷噴墨打印技術(Ceramic ink-jet printing technology)的廣泛應用是陶瓷裝飾技術的一次歷史性革命，該技術具有非常廣闊的市場前景。

陶瓷裝飾用彩色噴墨打印技術是將陶瓷色料粉體制成彩色墨水，通過打印機將其直接打印到坯體、釉面或其他載體上而呈色的裝飾方法，成形體的形狀和尺寸由計算機控制[3]。噴墨打印法與現有的裝飾手段相比具有如下優點[4]：

1)能夠實現個性化設計與制造，既節省時間，又提高效率；

2)幾何形狀由計算機軟件控制，可制作各種復雜圖案；

3)有可能突破現有的裝飾手段中一些人為因素的制約，進一步提高陶瓷制品的裝飾效果；

4)有利于實現多種圖案小批量的陶瓷制品生產，特別適合于設計復雜圖案；

5)可用于塊體材料裝飾，更適合于薄膜材料裝飾。

陶瓷墨水(Ceramic ink)的制備是陶瓷噴墨打印關鍵技術之一。所謂陶瓷墨水就是含有某種特殊陶瓷粉體的懸濁液或乳濁液，通常包括陶瓷粉體、溶劑、分散劑、結合劑、表面活性劑及其他輔料[5]。陶瓷噴墨打印技術作為一種數字化技術，在研究和應用領域也主要集中在裝飾方面。在陶瓷產業結構調整的關鍵時期[6]，陶瓷噴墨打印技術應該可以作為撬起產業朝“資源化、低碳化、數字化、個性化、功能化、智能化”發展的支點。

1 陶瓷墨水的技術特點

噴墨打印技術在陶瓷制品上的應用關鍵在于陶瓷墨水的制備。所謂陶瓷墨水就是含有某種陶瓷釉料成分、陶瓷色料或陶瓷著色劑的墨水。陶瓷墨水的組成和性能與打印機的工作原理和墨水用途有關，它通常由無機非金屬顏料(色料、釉料)、溶劑、分散劑、結合劑、表面活性劑及其它輔料構成[7]。無機非金屬顏料是墨水的核心物質，要求顆粒度小于l μm，顆粒尺寸分布窄，顆粒之間不能團聚，有良好的穩定性，受溶劑等其它物質的影響小。溶劑是把無機非金屬顏料從打印機輸送到受體上的載體，同時要控制好干燥時間、墨水粘度、表面張力等不隨溫度變化而改變[8]。溶劑一般采用水溶性有機溶劑，如醇、多元醇、多元醇醚和多糖等；分散劑是幫助無機非金屬顏料均勻地分布在溶劑中，并保證在噴印前粉料不發生團聚。它的主要成分是一些水溶性和油溶性高分子類、苯甲酸及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物等；結合劑是保障打印的陶瓷坯體或色料具有一定的強度，便于生產操作，同時可調節墨水的流動性能，通常樹脂能起到結合劑和分散劑的雙重作用[9]；表面活性劑是控制墨水的表面張力在適合的范圍內；其它輔助材料主要有墨水pH值調節劑、催干劑、防腐劑等。

陶瓷墨水的性能要求除普通墨水的顆粒度、粘度、表面張力、電導率、pH值外，根據陶瓷應用特點還要求一些特殊性能[10]。要求陶瓷粉料(色劑)在溶劑中能保持良好的化學和物理穩定性。經過長時間存放，不會發生化學反應和顆粒團聚沉淀。要求在打印過程中，陶瓷色料顆粒能在短時間內以最有效的堆積結構排列，附著牢固，獲得較大密度的打印層，以便煅燒后具有較高的燒結密度。要求打印的色劑具有高溫燒成后穩定和良好的呈色性能以及與坯釉的匹配性能[11]。

目前，由于采用按需噴墨工藝。對電導率要求不高。但如果采用連續噴墨工藝，對電導率就會要求較高。當然墨水與噴頭材料的適應性、噴頭材料和孔徑及壓電特征等決定了陶瓷墨水的技術特征。

2 提高陶瓷墨水穩定性的途徑

2.1 降低色料顆粒的沉降速率

首先，要求色料的粒度較小，并且需經過良好的分散，而不能團聚在一起，所以分散設備、分散方法、分散介質、分散時間等因素很重要。色料顆粒越小，布朗運動越強，顆粒會克服重力影響而不下沉。

其次，可嘗試降低分散相與分散介質的密度差，可通過調整色料制備工藝降低色料的密度[12]，或通過加入添加劑(如殼聚糖等糖類物質)增加分散介質的密度。但前提是陶瓷墨水的密度需達到1.0～1.5 g/cm3。最后，在適應噴墨打印(進口陶瓷墨水要求打印溫度下粘度為l～13 mPa·s，表面張力為30～32 mN/m)的前提下，可以添加適量的粘度調節劑以提高分散介質的粘度η來降低vs。制備陶瓷墨水可以嘗試使用的粘度調節劑有：丙烯酸樹脂、乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、三乙二醇甲醚、聚乙二醇甲醚、聚乙二醇、羧甲基纖維素、N，N-二甲基間甲苯胺、乙二醇芐醚、殼聚糖、四氫糠醇、嗎琳等[13]。

2.2 選擇合適的陶瓷色料種類

盡管目前已經研發出十余種陶瓷墨水，陶瓷墨水的彩色范圍仍較窄，鮮艷的紅色色系、黃色色系和黑色色系陶瓷墨水高溫燒成后的發色效果仍不是很理想。制約了陶瓷墨水在陶瓷磚裝飾上的應用。

首先，陶瓷色料的發色主要取決于微觀結構，即離子的結構、電價、半徑、配位數及離子間相互極化作用等。陶瓷色料的著色主要可分成三大類：晶體著色、離子著色和膠體著色[14]。第一類是晶體著色，它占了大多數，如剛玉型的鉻鋁紅、金紅石型的釩錫黃、鋯英石型的釩鋯藍、尖晶石型的鈷鐵鉻鋁黑、石榴石型的維多利亞綠等；第二類是離子著色，我國傳統的鐵青釉就是典型的離子著色；第三類是膠體著色，銅紅釉的著色就是依靠氧化亞銅膠體粒子。

其次，發色效果除了與著色離子等因素有關外，還與載體的形式有關。若形成固溶體、包裹體、尖晶石等載體結構，可提高色料的呈色穩定性。

再次，陶瓷墨水要求具備超強的發色飽和度和穩定性，而陶瓷色料的粒徑對發色效果的影響很大。黑色色料的呈色機理主要是通過顏色的減色混合原理實現的，即通過幾種色料顆粒對不同波段的可見光進行選擇性吸收，最終將400～700 nm波段的可見光全部吸收，從而使釉面呈現黑色。特別是含鈷的黑色料，粒度越小，黑度越好。棕色色料隨著粒度的減小，一般紅、黃調會增大，但顏色深度會明顯變淺。由于人眼對棕色的色差敏感，即使在AE很小的情況下也能觀察出來。鋯系三原色色料存在結構不穩定的問題，隨著粒徑的減小，在釉料中的發色飽和度明顯降低[15]。鋯系灰色色料隨著粒度的減小，呈色更加均勻。釩鋯黃色料屬“媒染型”色料，結構穩定性差，粒度的減小對色調影響明顯。包裹色料受粒度的影響非常大，長時間研磨易使包裹結構受到破壞，缺陷增多，導致發色變淺[16]。Co-Si系統的寶藍色料屬離子著色，在乳濁釉中粒度越小，呈色越均勻；在透明釉中，隨著粒度減小，游離到釉中的Co2+轉化為四配位的機會增多，其紫紅調減小，藍調增大。在陶瓷色料結構體系中，尖晶石型陶瓷色料的晶體結構致密、發色穩定、氣氛敏感度小，特別是高溫穩定性和化學穩定性好。如鈷藍系列、棕黃系列和黑色系列，而且尖晶石結構色料的細度越小飽和度反而越好。

因此，陶瓷墨水最好選擇尖晶石等結構類型的陶瓷色料。目前陶瓷墨水色料的生產主要采用固相法，原料的活性、粒度、混料的均勻程度、表面活性劑、礦化劑種類及用量、燒成制度等因素對色料的合成至關重要。由于納米級原料的表面吸附、團聚作用較大[17]。混料的均勻程度較難控制，且固體反應時組分擴散只能在微米級，因此產品的質量不理想，存在色料色彩明度低，著色能力差，顯色穩定性差和色差等問題。由于固相法具有制備工藝簡單、成本較低、技術成熟等優點，所以它被廣泛地使用。制備時也可考慮以均勻系統代替非均相系統，即采用化學共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法、微乳液法等方法制備高性能陶瓷墨水顏料[18]。也有許多專家在利用化學共沉淀法、溶膠-凝膠法等液相法來制備陶瓷墨水色料，但當前存在所制備的墨水發色較淺、中位粒徑>1 μm，且粒徑分布不均勻等問題，還需要進行深入研究。可用于加工陶瓷墨水色料的設備，主要有干法氣流磨和濕法攪拌式球磨機。其中，氣流磨是以氣流作為介質，通過環形超音速噴嘴加速形成高速氣流，帶動顆粒加速，相互碰撞導致顆粒粉碎[19]。粉碎后的顆粒經過渦輪氣流分級機分級，合格顆粒進入收集系統，不合格顆粒返回粉碎機繼續粉碎。若使用攪拌式球磨機對顏料粗品進行球磨，需要粉體處理至亞微米級之后，再通過分級設備的分離，以得到亞微米級的產品。

2.3 對色料顆粒進行表面改性

目前，針對納米SiO2、納米TiO2、納米ZnO、納米CaCO3、納米Fe2O3、納米SiC等納米級無機粉體的改性技術已經較為成熟。制備陶瓷墨水時可借鑒這些技術對陶瓷色料進行改性。按改性原理的不同，納米無機粉體表面改性可分為物理法和化學法兩大類。物理法表面改性技術包括表面活性劑法、表面沉積法和高能表面改性等。化學法表面改性技術包括機械力化學改性和表面化學改性。表面化學改性是利用改性劑中的有機官能團，與無機粉體表面進行化學吸附或反應進行表面改性[20]。它可以分為偶聯劑法、酯化反應法、表面接枝改性法。偶聯劑法是通過偶聯劑與納米粒子表面的化學反應，使得兩者通過范德華力、氫鍵、配位鍵、離子鍵或共價鍵相結合；酯化反應是指金屬氧化物與醇的反應，利用酯化反應法可使得粒子親水疏油的表面變為親油疏水的表面；表面接枝改性法是通過化學反應在無機納米粒子表面接枝高聚物。接枝可分為3種類型：聚合與接枝同步進行、顆粒表面聚合生長接枝和偶聯接枝。

2.4 選擇合適的墨水分散劑

分散劑可以幫助陶瓷色料顆粒均勻地分布在溶劑中，并保證在噴墨打印之前微粒不發生團聚。制備陶瓷墨水可以嘗試使用的分散劑有：亞甲基雙萘磺酸鈉(NNO)、聚羧酸類化合物、聚乙二醇20000、海藻酸鈉、聚丙烯酸(PAA-20000)、聚丙烯酸銨、焦磷酸鈉等。EF-FA-4300為聚丙烯酸酯型高分子，主鏈的多個點位上懸掛有羧基官能團。一般含有N、O等官能團的有機物對無機物都有一定親和性，能夠和無機物的羧基形成氫鍵，錨固在無機物顆粒表面；另一方面主鏈上大分子可溶性基團在溶劑中充分伸展，形成位阻層，充當穩定部分，阻礙顆粒碰撞聚集和重力沉降，起到穩定墨水的作用。制備陶瓷墨水可嘗試埃克森美孚、空氣化工等公司已經成熟的商品化超分散劑，如Solsperse-13940、EFKA-4010、EFFA-4300等。其不僅分散效果好，而且具有性能穩定、不腐蝕噴頭等優點。超分散劑的分子結構含有兩個在溶解性和極性上相對的基團，分別產生錨固作用和溶劑化作用[21]。其中一個是較短的極性基，稱為親水基，其分子結構能使其很容易定向排列在物質表面或兩相界面上。降低界面張力，對水性分散體系有很好的分散效果。超分散劑的另一部分為溶劑化聚合鏈，聚合鏈的長短是影響超分散劑分散效果的重要因素。聚合鏈長度過短時，不能產生足夠的空間位阻，效果不明顯；如果過長，將對介質親和力過高。這樣不僅會導致超分散劑從粒子表面解吸，而且還會引起在粒子表面過長的鏈發生反折疊現象，從而壓縮了空間位阻層或者造成與相鄰分子的纏結，最終發生顆粒的再聚集或絮凝。

2.5 對色料顆粒進行聚合物微膠囊包覆

采用長鏈聚合物對色料顆粒進行聚合物微膠囊包覆，能夠有效阻隔色料粒子團聚，提高與聚合物基體的界面相容性和在介質中的分散性能。包覆后的顆粒可以看成是由核層和殼層組成的復合顆粒。聚合物微膠囊包覆可采用物理和化學包覆法。溶液蒸發法、噴霧造粒法或靜電吸附法都屬于物理包覆過程。溶液蒸發法是將囊壁材料以適當的溶劑溶解后，與色料充分混合，再通過加熱等方法使溶劑揮發掉，色料與聚合物一直保持在液相狀態，直至溶劑蒸發掉[22]。隨著溶劑的不斷減少，聚合物不斷被吸附在顏料表面，形成微膠囊。噴霧造粒法是將色料粉碎至一定細度后，與一定濃度的聚合物溶液混合，制成懸濁的漿料。把該漿料經噴霧裝置高速噴出，同時向其中鼓入熱空氣，顏料再噴出，下落過程中顆粒表面的溶劑迅速蒸發掉，囊材沉積在顏料表面，形成微膠囊。化學包覆的方法有微乳液聚合法、懸浮聚合法和分散聚合法等。化學包覆成功的關鍵是聚合物和色料粒子間必須有某種結合力產生。但陶瓷色料微粒表面一般為惰性，很難和聚合物產生化學接枝。可在色料顆粒表面通過偶聯反應接上一些有機基團，如-OH、-RNH2、-RSH、-NHR、-C=C-R-N=N-R、-R-O-O-R等，或者通過氧化還原或加熱使聚合物與色料顆粒產生化學反應，直接在粒子表面產生自由基，引發乙烯基單體聚合。在陶瓷墨水的研發過程中可嘗試使用的包裹聚合物有：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯和聚吡咯等。

3 陶瓷墨水的未來發展趨勢

綜觀國內外噴墨技術的現狀與發展，噴頭、設備與墨水創新不斷，并且創新空間仍然十分巨大。陶瓷墨水的創新將驅動建筑陶瓷產品的轉型升級。目前，陶瓷墨水朝著水性體系和功能化兩大創新技術方向發展。水性陶瓷墨水又將細分為拋光磚墨水和大墨量墨水，而功能墨水又包括具有環境友好型的負離子功能、抗菌殺菌功能、自潔功能、防靜電功能等和特殊裝飾效果功能的下陷3D效果、貴金屬效果、閃光效果等墨水。陶瓷墨水的創新，將促進五位一體釉線技術。實現施釉+炫彩+裝飾+功能+噴釉為一體的釉線裝飾材料墨水化，使得建筑陶瓷產品更具個性化、功能化、藝術化，成為美化人居環境的首選建材。

功能墨水是指用于瓷磚的釉面表層，賦予瓷磚有益于人身體健康或特殊效果、特定環境特殊要求的附加功能，是色料墨水成熟應用之后發展起來的陶瓷墨水新品。利用噴墨技術將功能性陶瓷墨水打印在陶瓷磚上，可以實現建筑陶瓷的個性化和功能化，順應了國家政策和消費的主流，對于陶瓷企業研制新產品，打造品牌具有十分重大的意義[23]。

近年來，國內墨水企業專注于功能墨水的研發，并成功研發出負離子墨水、下陷墨水、爆花墨水、金屬效果墨水、閃光墨水、自潔墨水、變色墨水等功能性墨水。目前，在各大產區以及海外一些大型品牌企業已經應用功能墨水進行產品創新取得了重大的成效。另外，在一些適合我國國情的功能墨水方面，負離子墨水在國際上未見相關報道。

3.1 特殊陶瓷墨水及其加工技術

傳統陶瓷墨水在亮度強度、彩色范圍、印刷質量、均勻性和穩定性等方面還有許多問題需要研究[24]。陶瓷墨水噴墨時要求墨滴小、噴墨快、墨滴可變，能實現8級灰度，因為這些方面決定陶瓷墨水的流速、粘度與容重等物理參數，低比容決定了墨水的亮度強度，研究高強度發色色料是今后的重要課題。

盡管目前已經研發出11種陶瓷墨水，陶瓷墨水的彩色范圍仍較窄，絢艷的紅色色系、黃色色系和黑色色系陶瓷墨水仍極少見，其制約了陶瓷墨水在陶瓷磚裝飾上的應用。此外，陶瓷墨水的加工技術具有局限性，如分散法雖然色系較多、彩色范圍較廣、成本較低，但由于其顆粒度較大，陶瓷墨水的穩定性問題仍有待進一步探索。研究陶瓷墨水加工方法和在亮度強度、彩色范圍、印刷質量、均勻性和穩定性上有明顯優勢的產品仍是未來陶瓷墨水研發的主要方向。

3.2 負離子功能墨水

負離子陶瓷墨水數碼技術是將負離子材料研制成陶瓷墨水并應用陶瓷噴墨機打印在陶瓷磚表面，經燒成后能夠永久產生負離子的技術。它具有成本低廉、不影響磚面圖案效果、負離子發生量高、放射性達到A類合格水平、應用方便等優點。經建筑材料工業環境監測中心按照負離子陶瓷磚的檢測標準檢測得到的報告，空白樣品負離子濃度(本底負離子濃度)平均值為230個/s·cm2，而負離子磚的負離子濃度平均值為2 022個/s·cm2，負離子增量為1 792個/s·cm2。

負離子磚就是使用數碼噴墨打印技術將負離子材料打印在磚面上，再經燒成得到的功能陶瓷磚。磚面上的負離子材料通過微元素的輻射和放電作用。使得空氣發生電離產生自由離子，自由電子與其它中性氣體分子結合后，就形成帶負電荷的空氣負離子。磚面上的負離子材料通過高溫熔入到磚面，通過技術處理后，不會被磨掉，并且具有永久激發空氣產生負離子的功效。空白樣品也能檢測到能釋放一些負離子的原因就是陶瓷磚配方本身就有一些能夠釋放負離子的材料[25]。負離子磚產生的負離子可以凈化空氣；能讓人精力充沛，提高人們的工作效率，在一些公共場所，如：學校、醫院、辦公樓、養老院、娛樂場所等地方將能發揮很好的作用，有利于改善人們的居住環境。

3.3 變色功能墨水

變色功能墨水是將稀土元素的發光特性充分應用在陶瓷噴墨墨水中。利用稀土獨特的光學性能作為著色或助色原料。近些年來，稀土在高級建筑裝飾材料和藝術陶瓷、日用陶瓷等方面的應用越來越廣泛，能夠達到一些傳統色料不能達到的效果。使用稀土原料燒制成的陶瓷制品是采用一般著色劑的產品難以比擬的，其色澤艷麗、柔潤、均勻，如：桔黃、嬌黃、淺藍、銀灰、紫色等玲瓏精美，且獨有的變色和發光效果，更是精絕。隨著照射光線強弱的不同而變化的各種顏色異彩紛呈、瑰麗多姿。變色功能墨水噴印在陶瓷磚表面經燒結后[26]，由于稀土氧化物譜線繁多，其在可見光區具有多個明顯狹窄吸收峰，在不同光照下能呈現出不同的色彩，其中以釹稀土為變色材料的墨水在日光燈下呈現出藍色色彩，而在弱光下呈現出粉紅調的色彩。變色功能墨水經過對粉體進行改性，墨水具有良好的使用穩定性和高溫呈色穩定性，墨水適應現在市面上流行的各種噴頭和噴墨設備。

3.4 下陷功能墨水

下陷墨水是使用在高溫條件下能夠產生溶蝕效果的材料制得的墨水，其下陷效果深淺可調節，下陷線條寬度可減小到1 mm以下。達到相同的瓷磚圖案，相比下陷釉節省至少50%以上的用量。燒成溫度范圍廣，在1 000～1 200 ℃的范圍均可，一次燒、二次燒墻地磚均可[27]。墨水不會影響磚面色彩的發色，其表現的立體、簡潔、高貴的效果，是新一輪開發新產品高峰的首選科技產品。目前，已在一些知名陶瓷品牌廠家應用，在開發拋釉磚類、墻紙類產品和一些小地磚產品上效果明顯。形成異彩紛呈的圖案，圖案逼真，市場反饋很好，下陷功能墨水開啟3D打印新時代。

3.5 自潔功能墨水

隨著居住要求不斷提高，人們對生態環境的重視程度也越來越高，致力于利用自然條件和人工手段來創造一個更舒適、健康的生活環境，同時又要控制自然資源的使用，保持建筑外觀的美麗潔凈。自潔陶瓷在日本國家已得到大量的應用。其主要原理是瓷磚表面有一層經高溫燒成后能夠使得瓷磚表面細膩光亮平滑的材料，即憎水材料，從而使得污垢極難附著在瓷磚表面上，進而非常容易清潔。一個很簡單的檢測方法可以對比噴印了自潔墨水的瓷片磚與普通瓷片磚的自潔效果，即在磚面上倒100 g左右的水，然后用嘴吹磚面的水，將會發現具有自潔效果的磚能夠使得水很容易流動，而普通的亮面磚很難使得水流動[28]。所以，對于外墻磚和應用在廚房、衛生間的瓷磚就具有很好的清潔效果。自潔功能墨水是使用特殊材料制得的陶瓷墨水，經噴墨打印后均勻施在陶瓷磚表面上。

3.6 其他功能墨水

閃光墨水開啟噴墨打印金碧輝煌的時代，噴印在瓷磚釉面，高溫燒成后析出礦物晶體而使釉面強烈反光。金屬墨水點石成金，打造陶瓷中的土豪金，墨水噴印在瓷磚釉面上，有金屬般的光澤，有金色、黃、黑色、銀灰色等系列[29]。夜光墨水噴印在瓷磚表面后經燒成，瓷磚在黑暗的條件下能夠發光[30]。銀離子和二氧化鈦材料能起到抗菌殺菌的作用，所以把一些銀離子和二氧化鈦材料制作成墨水噴印在瓷磚表面經燒成，使得瓷磚具有抗菌殺菌的效果。除此之外，還有一些珠光效果的墨水，可噴大墨量的親水釉料墨水[31]。使得瓷磚表面具有凹凸效果的憎水墨水，可粘顆粒的膠水墨水等。

4 結語

噴墨打印技術在今后的陶瓷裝飾材料中將起到越來越重要的作用，陶瓷墨水的制備會越來越受到陶瓷生產廠家的重視[32]。陶瓷墨水制備中存在兩個問題：一是陶瓷顆粒在墨水中的分散性穩定；二是陶瓷墨水理化性能與打印機硬件要求的匹配。為了實現陶瓷墨水能像普通打印墨水一樣，經高頻壓電式振動，通過微型噴管形成高速的液滴流，不僅要嚴格控制陶瓷墨水的電導率、pH值、粘度和表面張力，更重要的是陶瓷粉體在陶瓷墨水中須為無團聚的單分散狀態，穩定性好、無絮凝效應，要保證噴射液滴落向載體后，單分散顆粒在溶劑揮發過程中形成最大密度堆積從而獲得高密度陶瓷成形坯體。因此，使陶瓷粉體達到均勻穩定的分散狀態是成功配制陶瓷墨水的關鍵。

目前制備高性能的陶瓷墨水的3種方法中，分散法的主要問題是工藝簡單粗糙，固相顆粒過大，分散效果不好，導致噴墨的噴頭堵塞；溶膠法是比較成熟的合成方法，但是制備的陶瓷墨水固相含量低，長期放置會出現沉淀，導致其穩定性很差；反相微乳液法屬于比較新穎的方法，但制備難度大，生產成本較高，不適應大規模工廠化生產。如何改進陶瓷墨水的制備方法讓其更好地適應噴墨打印機的要求仍然是現階段亟待解決的技術難題。隨著噴墨打印機和陶瓷墨水制造加工技術的日益完善和成熟，這種新技術和材料必將在我國陶瓷墻地磚行業獲得廣泛的應用。同時我們也建議陶瓷墻地磚行業積極采用這種先進的技術與材料，創造條件使用國產陶瓷墨水，讓國產陶瓷墨水能夠健康快速地發展!

1 胡俊,區卓琨.陶瓷墨水的制備技術.佛山陶瓷,2011,21(9):23～26

2 Atkinson A,Doobrar J,Hudd A,et a1.Continuous ink-jet printing using sol-gel ceramic inks.Joumal of Sol-gel Science and Technology,1997,24(8):1 093～1 097

3 韓復興,范新暉,王太華,等.淺析陶瓷墨水的發展方向.佛山陶瓷,2011,21(6):1～3

4 江紅濤,王秀峰,牟善勇.陶瓷裝飾用彩噴墨水研究進展.硅酸鹽通報,2004,23(2):57～59

5 劉付勝,肖漢寧,李玉平,等.納米TiO2表面吸附聚乙二醇及其分散穩定性的研究.無機材料學報,2005,20(2):310～316

6 楊靜,漪李理,藺玉勝,等.納米ZrO2水懸浮液穩定性的研究.無機材料學報,1997,12(5):665～670

7 柯林剛,屠天民,武祥珊,等.陶瓷表面裝飾墨水的制備研究.中國陶瓷,2009,45(1):30～34

8 何迎勝,田永中,張翼.用于在陶瓷表面形成圖像的油墨組合、油墨及方法.中國專利,201010117934.5,2010-3-4

9 張信貞,許士杰,陳世浚,等.高色濃度微細化無機顏料、其制法及無機顏料墨水組合物.中國專利,200610106160.X,2006-7-20

10 郭艷杰,周振君,楊正方.Sol-gel法制備連續式噴墨打印用彩色陶瓷墨水的理化性能.中國陶瓷,2002,38(1):17～19

11 周松青, 賴悅騰, 潘信輝, 等. 分散劑對陶瓷噴墨裝飾用墨水靜置穩定性影響的研究.全國性科技核心期刊——陶瓷, 2008,35(9):18～23

12 劉輝彪,李玉良.一種無機顏料水溶膠及制備方法和應用.中國專利,200410001432.0,2004-1-8

13 郭瑞松,齊海濤,李金有,等.AEO9/醇/烷/水系反相微乳液陶瓷墨水制備與性能研究.無機材料學報, 2003,18(3):645～652

14 江紅濤, 王秀峰, 牟善勇, 等. 反相微乳液法制備陶瓷裝飾用彩噴墨水.全國性科技核心期刊——陶瓷,2004(4):15～18

15 王蘋,魏明坤,等.高固體含量陶瓷料漿穩定機理及粉體表面改性方法.佛山陶瓷,2001,11(4):6～8

16 任俊,戶壽慈.固體顆粒的分散.粉體技術,1998,4(1):25～33

17 馬文有,田秋,曹茂盛,等.納米顆粒分散技術研究進展.中國粉體技術,2002,8(3):28～31

18 任俊,盧壽慈,沈健,等.微細顆粒在水、乙醇及煤油中的分散行為特征.科學通報,2000,45(6):583～587

19 郝成偉,吳伯麟,李繼彥,等.聚乙二醇分散劑對高純超細Al2O3制備的影響.材料導報,2007,21(8):163～164

20 郭瑞松,齊海濤,郭多力,等.噴射打印成型用陶瓷墨水制備方法.無機材料學報,2001,16(6):1 049～1 054

21 秦威,胡冬娜.陶瓷噴墨色料的生產及其工藝探討.佛山陶瓷, 2011, 21(8): 23～25

22 蔡曉峰.噴墨打印技術與陶瓷墨水的制備.佛山陶瓷, 2006, 17(7):35～37

23 汪麗霞,何臣,侯書恩.納米氧化鋯陶瓷墨水的制備. 礦產保護與利用, 2005, 25(1): 29～32

24 郭瑞松,趙丹,齊海濤.反相微乳液法非水相ZrO2陶瓷墨水的制備與性能.天津大學學報,2004,37(5):428～433

25 林海浪.“負離子”陶瓷墨水的作用及應用.佛山陶瓷,2015,25(2):28～30

26 王利峰.噴墨打印用陶瓷表面裝飾墨水的制備及其性能分析:[碩士學位論文].天津:天津大學,2014

27 胡俊,區卓琨.淺談陶瓷噴墨用色料的制備技術.佛山陶瓷,2013, 23(12): 1～4

28 鄭樹龍,張緹,林海浪.陶瓷墨水的技術創新及功能化發展.佛山陶瓷, 2015, 25(10): 1～4, 18

29 靳博.硅酸鋯色料及噴墨打印用陶瓷墨水的制備和研究:[碩士學位論文].西安:西安電子科技大學,2014

30 賀帆.鈷藍顏料的合成、表面改性以及藍色陶瓷墨水的初步配制:[碩士學位論文].廣州:華南理工大學,2014

31 張兆宏.水性藍色陶瓷墨水的制備及穩定性研究:[碩士學位論文].廣州:廣東工業大學, 2014

32 曹坤武.鐠摻雜硅酸鋯黃色顏料以及陶瓷墨水的制備和研究:[碩士學位論文].上海:華東理工大學, 2011

Stability & Development Trend of Ceramic Ink

Kang Yong

(Shaanxi Jintai Chlor-alkali Chemical Industry Co.,Ltd,Shanxi,Yulin,718100)

Building ceramics function is the only way for the upgrading of traditional building ceramics industry. Using ink jet technology, functional ceramic ink is printed on the ceramic tiles, which can realize the personalized and functional of building ceramics, and greatly improve the added value of the product. Spray printing technology can greatly improve the product's degree of simulation and clarity. Enhance the competitiveness of products, help enterprises to seize the terminal market. Future ceramic ink product technology innovation. Mainly concentrated in the two major areas of water based ceramic ink and functional ceramic ink. So this paper analyzes the technical characteristics of ceramic ink, and puts forward the research direction of the stability of ceramic ink. At the same time, the development trend of the future development of ceramic ink is also listed.

Ceramic ink; Dispersion stability; Functionalization; Jet printing technology

康永(1981-)，碩士研究生，工程師；主要從事復合材料研究工作。

TQ174.4

B

1002-2872(2016)04-0009-07