陶瓷喷墨印刷技术使用具有高精度喷头的陶瓷喷墨打印机将陶瓷墨水以微小液滴的形式喷射到工件表面，以达到装饰作用的一种新型陶瓷印刷技术。与传统丝网印刷技术和辊筒印刷技术相比，具有无压力、无接触、无印版的特点，不仅产品图案自然清晰，而且可以实现悬空印刷，突破了平面印刷的局限性，此外，由于基于数码化打印，操作也相对简单，在生产重复性上也表现出了突出的优势。然而，要充分发挥陶瓷喷墨打印技术这些优势，高质量陶瓷墨水作为关键耗材，其研发与制备是至关重要的环节。本篇文章将针对陶瓷墨水的理化性能要求，聊聊其制备技术。

来源：赛诺进口锆珠

陶瓷墨水的理化性质要求与检测

通常陶瓷墨水由陶瓷色料（一般为无机陶瓷粉体）、溶剂、分散剂结合剂、表面活性剂及其它辅料配置而成，为了实现高质量的喷墨印刷效果，陶瓷墨水对于陶瓷颜料粉体的颗粒度、体系的黏度、表面张力、pH值等理化性质都有一定的要求。

1.陶瓷色料粉体的颗粒度

色料粒径是影响陶瓷喷墨墨水性能的重要因素之一。色料尺寸的大小直接影响到墨水的打印质量，过大的粒径容易导致喷嘴堵塞，影响喷射效果；过小的粒径，虽然能够确保墨水的流畅性能，但会减弱墨水的发色能力，影响墨水的发色效果。同时，理想的色料粒径分布应该是窄而均匀的，避免出现大量粗大颗粒或细小颗粒，以确保墨水的整体稳定性和一致性。

要求：通常情况下，陶瓷墨水色料的粒径都小于850nm，平均颗粒尺寸在200-300nm之间。

表征仪器：制备过程中，可使用激光粒度仪检测，以满足亚微米级测试的应用要求。

2.墨水粘度

陶瓷墨水的粘度与液体或在流动过程中产生的内摩擦力有着直接关系，直接影响墨水的流动性能、稳定性等，因此也是影响其喷射性能、印刷质量和最终产品效果的重要指标之一。适当的粘度有助于保持色料颗粒在墨水中的均匀分散，防止沉降和团聚，提高墨水的长期稳定性，并有助于墨水在陶瓷基材表面的良好铺展和附着。而较低的粘度会使得空气会回流到喷嘴，在打印过程中出现漏墨或流墨现象，较高的粘度则增加了喷射难度，可能出现喷嘴阻塞的情况，导致供墨系统中断。

要求：一般情况下，陶瓷墨水的粘度通常应控制在1-20mPa·s之间，具体数值取决于喷墨打印机的类型和喷头的设计。

表征仪器：墨水的粘度一般用旋转粘度计测定，温度对其结果影响较大，故测试时应该控制环境温度。

3.分散稳定性

分散稳定性是指色料颗粒在墨水中长时间保持均匀分布的能力，而不发生沉降、团聚或分层等现象。良好的分散稳定性可以确保墨水在长时间存储和运输过程中保持一致的性能，避免因颗粒沉降导致的喷嘴堵塞和打印不均匀问题。

表征方法：ZETA电位法、粘度法（测量一定时间内的粘度变化）、固含量法（测量一定时间内同一位置的固含量差异）

4.表面张力

表面张力是指液体表面分子之间的相互吸引力，使得液体表面具有最小化表面积的趋势。墨水保持合适的表面张力，有助于润湿墨囊和喷头内壁，打印流畅性较好，同时对打印基材的润湿性也较好。表面张力过大，墨水不容易形成微滴，容易造成墨滴“拖尾”，而且打印后润湿性差，不易干燥，打印后容易蹭花，同时内部气泡不易排出，影响打印效果；表面张力过小会导致打印喷墨不稳定，打印在纸上后容易扩渗，不仅影响图案的清晰度，还容易造成混色。

要求：按需式陶瓷喷墨印刷机要求墨水的表面张力在35~60mN/m之间，连续式陶瓷喷墨印刷机要求墨水表面张力在25~70mN/m之间。

表征仪器：可使用表面张力仪直接测量墨水的表面张力，常见的方法包括吊环法、最大气泡压力法和悬滴法等。

5.pH值

PH值的大小会除了对陶瓷色料颗粒表面的电位产生直接的影响，继而影响体系分散稳定性外，也会对喷墨印刷机的喷头造成一定影响。强酸、强碱会不同程度地腐蚀打印机喷头，影响打印机使用寿命。

陶瓷墨水如何制备？

针对陶瓷墨水的上述理化性质要求，制备技术主要有三种：研磨分散法、反相微乳液法与溶胶-凝胶法。

1.研磨分散法

研磨分散法是最适合在工业化生产中运用的制备方法之一，成本低廉且操作简单，通过将陶瓷色料、溶剂、分散剂、稳定剂以及其它助剂进行混合，利用行星球磨机等设备进行球磨分散，即可得到悬浮稳定性能优良的陶瓷墨水。不过，该方式生产的陶瓷墨水色料粒径可能存在分布不均的情况，同时设备磨损产生的金属屑等杂质可能混入墨水中，影响墨水的纯净度和稳定性。

研磨分散法制备流程

2.反相微乳液法

微乳液通常是由表面活性剂、 助表面活性剂(醇类)、 油(碳氢化合物)和水(电解质水溶液)组成的透明或半透明的、 各向同性的热力学稳定体系。根据分散相与连续相的不同，微乳液的结构一般可分为三种:水包油型( O/W)、 油包水型(W/O)和W/O/W或O/W/O油水双连续型。 

反相微乳液法制备流程

以油包水型(W/O)反相微乳液体系为例，水相以纳米级液滴的形式分散在油相中，表面活性剂吸附在水滴表面，形成稳定的界面膜。通过控制微乳液的组成和条件，可以将色料颗粒均匀分散在微乳液中，形成具有良好的分散性能和稳定性能，并且长时间静置后也不会出现聚沉现象的纳米级分散体系。

3.溶胶凝胶法

溶胶-凝胶法的基本原理是通过前驱体（通常是金属醇盐或无机盐）在溶剂中的水解和缩合反应，形成纳米级的胶体颗粒（溶胶）。接着这些胶体颗粒开始聚集，进一步交联形成具有三维网络结构的凝胶，由于在凝胶网络中充满了溶剂，从而获得均匀稳定的凝胶体。

利用该法制备的陶瓷墨水的分散性能十分优异，但不足之处就是溶胶在长时间静置后会发生沉淀现象，同时在制备过程中，对工艺参数和反应条件十分严格，制备工艺比较复杂，所使用的原料昂贵，成本高。

溶胶凝胶法制备流程

小结

陶瓷墨水作为陶瓷喷墨打印技术的配套产品，其色料粒径、墨水粘度、表面张力、分散稳定性、pH值等都会直接影响打印质量。为满足陶瓷墨水这些应用要求，可采用研磨分散法、反相微乳液法与溶胶-凝胶法等技术制备，其中，反相微乳液法和溶胶-凝胶法制备的墨水在稳定性上表现出一定优势，但从实际应 用的角度来看，研磨分散法具有制备成本低和工艺简单等优点。

参考文献：

1、杨文静.水性陶瓷墨水的稳定性和流变性研究[D].景德镇陶瓷大学.

2、李庆宇,陈喜洋,李学敏,等.水基型喷墨打印墨水研究进展[J].染料与染色.

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