釉料噴墨墨水分散穩定性研究

王小妹，伍雪芬，蔣莉

摘 要：陶瓷釉料是釉料墨水的核心物質，墨水的粘度、粒徑和儲存穩定性是墨水實現噴墨打印首要解決的問題。本文采用分散劑JD910分別與表面活性劑A、108和T-80復配制備釉料噴墨墨水，優選出表面活性劑A和108。然后將分散劑JD910分別與表面活性劑A、108按質量比8：2復配，研究了復配分散劑用量為8%、10%、12%時，對墨水粒徑、粘度、沉淀率的影響。結果顯示：分散劑JD910和表面活性劑A復配，用量為12%時，所制備墨水老化前后D50粒徑基本不變，粒徑變化率為0.3%，粘度變化率小于10%，硬沉淀最小，綜合性能最優。

關鍵詞：釉料噴墨墨水;噴墨打印;分散劑;表面活性劑;穩定性

1 引 言

陶瓷噴墨打印是使用陶瓷色料粉體配制成墨水，經噴嘴高速噴出沉積在坯體、釉面等載體上。陶瓷粉體即無機非金屬顏料色料、釉料，是墨水的核心物質，一般要求其顆粒度小于1μm，顆粒尺寸分布要窄，顆粒之間不能有強團聚，具有良好的穩定性等[1]。釉料墨水的制備方法為采用合適的分散劑，通過機械研磨的方式將釉料研磨分散至1μm以下[2]，因此，釉料墨水中分散劑起著至關重要的作用，包括提高研磨效率，降低漿料的粘度以及提高墨水的懸浮穩定性和打印性能[3]。另外，釉料噴墨墨水需添加表面活性劑，控制墨水的表面張力在適合的范圍內。但是表面活性劑分子量較小，起不到穩定分散作用，而表面活性劑對釉料的吸附使得吸附在釉料表面的分散劑減少，會影響分散穩定性。

因此，選擇適宜的分散劑和表面活性劑復配，提高墨水懸浮液穩定性能，制備性能優良的釉料噴墨墨水，對陶瓷打印行業的發展具有一定意義和貢獻。

2實驗

2.1 實驗原料

分散劑JD910（佛山英捷力新材料科技有限公司，化學純）;表面活性劑A（廣州泰辰科技有限公司，化學純）;表面活性劑108（廣州市瑞洋表面活性劑有限公司，化學純）;表面活性劑T-80（廣州泰辰科技有限公司，化學純）;3#白油（東莞市鵬潤星潤滑油有限公司，工業級）;乙二醇丁醚（南京億隆科技有限公司，分析純）;月桂酸異丙酯（上海源葉生物科技有限公司，分析純）;油酸甲酯（上海泛笛油脂科技有限公司，工業級）;釉料（佛山英捷力新材料科技有限公司，工業級）。

2.2性能測試

（1）粒徑測試

采用3#白油為分散介質，珠海真理光學儀器有限公司LT 3600Plus粒徑儀測試墨水的D50粒徑。

（2）粘度測試

墨水置于水浴中恒溫40℃，測試30rpm及60rpm轉速下墨水粘度。

（3）沉降穩定性實驗

稱取一定量墨水于10mL試管中，60℃烘箱中老化70h;老化后將試管中墨水倒出并倒置3min，記錄試管中剩余樣品質量，即為總沉淀質量;將倒出的墨水倒回試管中震搖，再次倒出墨水并倒置3min，記錄試管中剩余樣品質量，即為硬沉淀質量。用總沉淀質量減去硬沉淀質量，即得軟沉淀質量。計算總沉淀率、硬沉淀率、軟沉淀率。

3結果與討論

3.1表面活性劑種類對墨水性能的影響

分散劑JD910對釉料具有良好分散性能，為使釉料噴墨達到適合打印的表面張力范圍，噴墨體系中需加入表面活性劑進行調節。本實驗固定釉料用量為42%，分散劑JD910分別與表面活性劑A、表面活性劑108和表面活性劑T-80按質量比8：2復配，復配分散劑用量為釉料質量的10%，測試表面活性劑種類對墨水粒徑、粘度的影響（見表1），以及對墨水老化穩定性的影響（見圖1）。

由表1可見，與單獨采用分散劑JD910制備的墨水相比，JD910分別與表面活性劑A 、表面活性劑108復配后制備的墨水粘度略有下降，變化不大。其中，JD910和A復配制備的墨水粒徑明顯減小;JD910和108復配制備的墨水，老化前后粒徑和粘度變化率均最低，穩定性好。

分散劑JD910與表面活性劑T-80復配后，墨水粘度明顯增大，粒徑大小、寬度系數以及老化前后粒徑變化率均明顯增大，墨水穩定性下降，復配效果差。

由圖1可知，JD910與表面活性劑108復配制備的釉料墨水沉淀率最小，與單獨采用分散劑JD910時接近;而添加表面活性劑T-80所制備釉料墨水的軟、硬沉淀率均明顯增大，老化穩定性差。

綜上所述，JD910與表面活性劑108復配制備的墨水綜合性能最優。

雖然分散劑JD910與表面活性劑A復配后墨水沉淀率增大，穩定性變差，但表面活性劑A的添加可使墨水粘度和粒徑減少，并且起到降低表面張力作用，因此后續實驗中繼續研究JD910和表面活性劑A復配對墨水性能的影響。

3.2復配分散劑含量對墨水性能的影響

固定釉料用量為42%，分別采用質量比JD910：表面活性劑A=8：2，JD910：表面活性劑108= 8：2作為復配分散劑，改變復配分散劑總量分別占釉料用量的8%、10%和12%，測試復配分散劑含量對墨水粒徑、粘度的影響（見表2），以及對墨水老化穩定性的影響（見圖2）。

由表2可見，JD910與表面活性劑A復配所制備墨水的粒徑均小于JD910和表面活性劑108復配所制備墨水，即JD910與表面活性劑A復配所制備墨水的粒徑更小，且分布更窄。其中，當JD910：A=8：2分散體系用量為12%時，墨水老化前后粒徑變化最小，穩定性最好。

隨著復配分散劑用量的增大，墨水粘度稍有增大。在30rpm條件下，不同的復配分散劑及不同用量所制備釉料墨水的粘度均在12～15cp之間，粘度差別不大，除JD910：A=8：2的用量為10%所制備墨水外，其他墨水的粘度變化率均低于10%。其中，JD910：108=8：2，復配分散劑用量為10%時，老化前后粘度變化最小。

由圖2可知，JD910和表面活性劑108按質量比8：2復配，復配分散劑用量為10%時，所制備的釉料墨水軟沉淀率和總沉淀率最小，而JD910和表面活性劑A按8：2復配，復配分散劑用量為12%時，所制備的釉料墨水硬沉淀率最小。由于使用過程中，軟沉淀經震搖可重新分散于墨水中，硬沉淀則不可恢復，因此，硬沉淀率越小越好。

綜上所述，JD910和表面活性劑A按質量比8：2復配，復配分散劑用量為12%時，所制備墨水綜合性能最佳，分散穩定性好。

4結論

本文采用分散劑JD910分別與表面活性劑A、108和T-80復配制備釉料噴墨墨水，研究了表面活性劑種類、復配分散劑用量等對釉料噴墨墨水粒徑、粘度、沉淀率的影響。最終得出當JD910和分散劑A按質量比8：2復配，復配分散劑用量為12%時，釉料墨水穩定性和綜合性能最好，墨水老化前后D50粒徑基本不變，變化率為0.3%，粘度變化率小于10%，硬沉淀最小，硬沉淀率為0.8%。

參考文獻

[1]蔡曉峰.打印技術與陶瓷墨水的制備[J].佛山陶瓷，2006，（7）：35-37.

[2]石教藝，李向鈺，張翼.淺析陶瓷墨水中的分散劑[J].佛山陶瓷，2017，27，（8）：44-47.

[3] J. H. Spinelli. Polymeric dispersants in ink jet technology [J].Adv. Mater.， 1998， 10：1215- 1218.