吳嬌

一、陶瓷油墨制備

陶瓷油墨是由陶瓷材料和無危險(xiǎn)介質(zhì)以及添加劑所配制的，以上所述的制備方法中均是由微米級(jí)的陶瓷材料的的顆粒為原料進(jìn)行加工制備的，而要制得陶瓷墨水，其最終的目標(biāo)都是將這些顆粒制成陶瓷超細(xì)粉體，陶瓷超細(xì)粉體良好的分散于介質(zhì)或添加劑中是得到良好性能的陶瓷墨水的關(guān)鍵。

超細(xì)粉體是指尺度介于分子，原子與塊狀材料之間，通常泛指1-100nm范圍內(nèi)的微小固體顆粒.包括金屬，非金屬，有機(jī)，無機(jī)和生物等多種材料顆粒。

目前主要研究單位與代表性的相關(guān)論文有如下：

天津大學(xué) “Sol-Gel 法制備連續(xù)式噴墨打印用彩色陶瓷墨水的理化性能” 、 “反相微乳液法制備高濃度 ZrO2 陶瓷墨水” 、 “BaTiO3 陶瓷墨水的制備與性能” ;

南昌航空工業(yè)學(xué)院 “噴打用藍(lán)色及紅色陶瓷表面裝飾墨水的制備與性能” ;

陜西科技大學(xué) “反相微乳液法制備陶瓷裝飾用彩噴墨;

大連理工大學(xué) “Al2O3 陶瓷墨水的乳化分散制備工藝”;

中國地質(zhì)大學(xué) “納米氧化鋯陶瓷墨水的制備” 等。

目前制備陶瓷墨水的方法主要有分散法、溶膠法和反相微乳液法。

分散法

是制備分散體系的一種方法。其原則是從大塊物質(zhì)出發(fā)，利用機(jī)械研磨或超聲分散等分散手段將其粉碎，制成分散體系。常用的機(jī)械研磨設(shè)備有球磨機(jī)、砂磨機(jī)和膠體磨等，但它們通常只能將物質(zhì)磨細(xì)到1μm左右。

溶膠法

簡單的講Sol—Gel溶膠凝膠法，溶膠-凝膠法就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。

反相微乳液法

反相微乳液是W/ O（ 油包水） 型的微乳液， 就是將表面活性劑和助表面活性劑溶解在非極性或極性很低的有機(jī)溶劑中， 當(dāng)表面活性劑超過一定量的CMC（ 臨界膠束濃度） 時(shí)， 溶液能顯著地增溶極性液體（ 如水以及水溶液） 。但是用反相微乳液法制備陶瓷墨水是一種新的嘗試， 關(guān)鍵是要獲得溶水量盡可能高的微乳液體系， 才能使陶瓷墨水具有實(shí)用性。

二、陶瓷墨水性能要求

1.陶瓷墨水的一般性能

2.特殊性能要求： ?（1） 要求陶瓷粉料在溶劑中能保持良好的化學(xué)和物理穩(wěn)定性， 不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)和顆粒團(tuán)聚沉淀; ?（2） 要求在打印過程中， 陶瓷粉料顆粒能在短時(shí)間內(nèi)以最有效的堆積結(jié)構(gòu)排列， 附著牢固， 獲得較大密度的打印層， 以便煅燒后獲得較高的燒結(jié)密度; （3） 要求打印的色劑高溫?zé)珊缶哂辛己玫某噬阅芤约芭c坯釉的匹配性能。

三、納米陶瓷材料的性能

傳統(tǒng)的陶瓷材料中晶粒不易滑動(dòng)，材料質(zhì)脆，燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運(yùn)動(dòng)，因此，納米陶瓷材料具有極高的強(qiáng)度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進(jìn)行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規(guī)陶瓷材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，而內(nèi)部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。

納米陶瓷粉體是介于固體與分子之間的具有納米數(shù)量級(jí)（1～100nm）尺寸的亞穩(wěn)態(tài)中間物質(zhì)。隨著粉體的超細(xì)化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了塊狀材料所不具有的特殊的效應(yīng)。

具體地說納米粉體材料具有以下的優(yōu)良性能：極小的粒徑、大的比表面積和高的化學(xué)性能，可以顯著降低材料的燒結(jié)溫度、節(jié)能能源;使陶瓷材料的組成結(jié)構(gòu)致密化、均勻化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性;可以從納米材料的結(jié)構(gòu)層次（l～100nm）上控制材料的成分和結(jié)構(gòu)，有利于充分發(fā)揮陶瓷材料的潛在性能。另外，由于陶瓷粉料的顆粒大小決定了陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能。如果粉料的顆粒堆積均勻，燒成收縮一致且晶粒均勻長大，那么顆粒越小產(chǎn)生的缺陷越小，所制備的材料的強(qiáng)度就相應(yīng)越高，這就可能出現(xiàn)一些大顆粒材料所不具備的獨(dú)特性能。

四、應(yīng)用思路：

1、將微米級(jí)的陶瓷顆粒制備成納米級(jí)的顆粒，再用做制備陶瓷油墨的原料。

2、有些物質(zhì)在納米級(jí)時(shí)，粒度不同顏色也不同，或用不同的物質(zhì)呈現(xiàn)不同的顏色。由于陶瓷超細(xì)粉體的高度微細(xì)且具有很好的流動(dòng)性與潤滑性，可以達(dá)到更好的分散懸浮和穩(wěn)定。

3、可用納米級(jí)的原材料制成陶瓷油墨中的各種成分，如樹脂、顏料、填料等。用作顏料，則會(huì)使顏料用量減少反而遮蓋力高、光澤好，樹脂粒度細(xì)膩、成膜連續(xù)、均勻性好、膜層薄， 使印刷的圖像更加清晰。