【论文精选】喷墨打印用陶瓷墨水制备方法
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陶瓷喷墨打印技术是借鉴了现有桌面办公系统，通过陶瓷喷墨打印机将陶瓷墨水打印到承印物上形成图案。由于陶瓷喷墨打印可满足线条精准、简繁无忧、频繁变化和重组快捷等多样化的特殊设计思想，在我国陶瓷行业受到高度关注。和传统的陶瓷印刷技术相比，陶瓷喷墨打印技术对颜料的粒径分布、平均粒径、形貌和分散性以及油墨的制备等提出了更高的要求。
陶瓷墨水的制备方法
分散法
分散法是将所拥有的色料先通过球磨的方法球磨到喷墨打印所需求的颗粒粒径，再将球磨好的色料通过加入分散剂的形式均匀分散于墨水溶剂中来获得稳定不沉降的陶瓷墨水。
Kimura等申请了粘度为50mPa·s色料粒径为859nm的墨水专利，将所制备出来的墨水应用在陶瓷喷墨打印机上，墨水在使用过程中不会阻塞喷嘴。Kosmala R.Wright等报告将AgNO3与表面活性剂溶于水中，再加入N2H4OH，以F127为分散剂将得到的纳米级颗粒溶于水中再用高强度聚焦超声进行分散，团聚的颗粒较好得分散开了。Teng等使用Hypermer KD1作为分散剂、以乙酸乙酯作为墨水的溶剂制备出了ZrO2陶瓷墨水，并考察了分散剂用量对于分散效果的影响以及分散剂的用量对于整个墨水体系粘度的影响。
优缺点：使用分散法制备陶瓷墨水虽然工艺简单，但是要使墨水的分散性且稳定性好仍然很困难。对于颗粒较大的粒子，虽然不易团聚，但是其重力大于其粘性阻力导致颗粒沉降；对于超细颗粒的粒子，颗粒越细布朗运动越剧烈并同时造成更大的颗粒位移，最终靠近别的颗粒。颗粒间的吸引力将使得他们碰撞并最终导致团聚形成颗粒较大的粒子，其结果就是沉降。从目前的制备手段来看，球磨分散法是制备陶瓷打印墨水可行的办法。
溶胶—凝胶法
溶胶-凝胶法将所需离子组成离子的金属盐或氢氧化物溶于水，再经过水解以及缩聚反应后最后形成稳定的透明溶胶体系，然后通过喷墨机打印到承印物上并经过热处理，最终在陶瓷坯体上呈现最终的所需要的颜色。溶胶是化学法合成的交替颗粒分散体系，使得颗粒分散得更加均匀，避免了机械研磨制备的缺点，胶体的粒径是纳米级的，由于颗粒分散的较好并且颗粒粒径小，因此用溶胶—凝胶法制备的墨水在经过热处理后仍有较好的呈色能力。
周松青等通过测试几种分散剂对于墨水分散性能的影响以及这几种分散剂的最佳添加量，确定了适合作者本人通过溶胶—凝胶法制备出的陶瓷墨水分散体系的稳定的分散剂种类和用量。郭艳杰等利用溶胶法制备了喷墨打印用CYMK四种颜色的陶瓷墨水。
优缺点：溶胶凝胶法制备的陶瓷墨水虽然分散性较好并且稳定性较高，其理化性能也可以方便地调节，但是其制备过程相较分散法更为复杂且价钱更高，而且墨水中色料的含量较低，缩聚过程中易产生不稳定现象。此外，由于溶胶是一种热力学不稳定体系，虽然其对比分散法存放时间较长，但是依然会发生沉降。
反相微乳液法
微乳液法是一种制备纳米材料的新方法。微乳液是由水相、油相、大量表面活性剂和助表面活性剂混合后形成的热力学稳定的透明体系。微乳液的类型根据其微观形态大致可以分为3种，即O/W（水包油）、W/O（油包水）以及双连续型（油水互为连续相)，而且为了改变微乳液的类型可以通过改变微乳液体系中油与水的比例。
郭瑞松等制备出的氧化锆陶瓷墨水就是通过反向微乳液法合成的 ，采用脂肪醇聚氧乙烯醚AEO7/正丁醇/正辛烷/乙醇反向微乳液的体系，得到澄清的微乳液。在微乳液中加入不同的分散剂和醇。研究了不同的分散剂和醇对微乳液体系稳定性和相关物理性能的影响。使用氨水溶液代替体系中的水制得了各项性能都较好的陶瓷墨水。但由于微乳液法制备的墨水的连续相为油，导致电导率较低，不能满足连续式喷墨打印机的打印要求。
优缺点：反相微乳液法制备的陶瓷墨水稳定性和分散性很好，能够满足喷墨打印对颗粒度、稳定性、分散性的要求，但由于固相含量和电导率较低，且制备成本较高所以并不适合工业生产。
喷墨打印技术与传统印刷的比较
三种印刷技术的比较
技术 类别 | 优点 | 缺点 |
喷墨打印 | 在不接触基板和不污染的情况下根据电脑里设定好的喷打所需用量的功能材料 | 添加剂过多容易堵塞喷头导致图案会有很多小孔；每个喷头只能打印单一颜色墨水，打印多色图案所需打印机喷头数多，打印机体积庞大。 |
丝网印刷 | 不受承印物大小限制、版面柔软不仅适用于纸张和布料等还适用于玻璃陶瓷灯 | 一次只能印刷一种颜色；多色图案需要多次套印，定位难度大；只能针对比较平面的产品、墨量无法控制 |
滚筒印刷 | 印版耐印力高适合大批量生产、承印材料广泛、制版周期短 | 印刷清晰度不够，容易使油墨拖曳、制作滚筒费用高、滚筒图案单一 |
展 望
喷墨打印技术可以运用的方面很广泛，根据所使用的领域使用不同的材料进行喷墨打印。例如有清洁作用的二氧化钛材料就可以制备成陶瓷墨水进行打印，只要材料的特性满足喷墨要求，墨水的各项指标能满足打印要求即可打印。同时由于喷墨打印可大面积打印并根据电脑设定的图案进行打印，这就使得喷墨打印拥有超强的生产能力，这为印刷型电子产品提供了基础。只要将有导电性能的材料制备成陶瓷墨水并满足喷墨条件即可打印，并且由于喷墨打印对于基板并没有特定的要求，所以可以选择能弯曲的材料作为打印基板，这就是柔性电子。它是一种无需接触基板就能将液滴保留在物质表面的一种技术，所以它可以应用于很多种材料。
喷墨打印所用陶瓷墨水的当前制备技术，还存在许多有待解决的问题，诸如：中高温（1100℃以上）大红等颜色墨水匮乏、墨水的亲水性与亲脂性的简单有效的调节方法、如何使用有限数量的墨盒来实现混色和多色打印等。这就要求研究人员不能仅局限于无机材料科学方面的知识，更多的需要嫁接有机材料科学、电子科学技术等相关学科技术，将喷墨打印技术从最初的打印文本和图片延伸到陶瓷装饰技术中来，变成了一种便捷、快速、高效、高质的装饰技术。
来源：中国陶瓷2016年2期 《喷墨打印用陶瓷墨水的研究现状》（精选）
作者：莫云杰 杨天睿 郑乃章