本發(fā)明涉及陶瓷墨水的，尤其是涉及一種高附著高滲透陶瓷墨水及其制備和應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

1、瓷磚的結(jié)構(gòu)通常包括磚坯層、化妝土層、噴墨打印層以及拋釉層，這些層次依次相連構(gòu)成了瓷磚的整體。然而，在瓷磚的生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在噴墨打印技術(shù)的應(yīng)用中，存在一些技術(shù)難點(diǎn)，直接影響到瓷磚的美觀和質(zhì)量?，F(xiàn)階段，許多廠商采用油溶劑型墨水進(jìn)行噴墨打印，但在實(shí)際使用過(guò)程中，拋釉時(shí)常常會(huì)遇到釉墨分離的問(wèn)題，這種現(xiàn)象導(dǎo)致瓷磚表面出現(xiàn)顏色不均、釉面不平的情況，從而嚴(yán)重影響瓷磚成品的質(zhì)量。

2、釉墨分離的產(chǎn)生與墨水的組成和瓷磚的生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。油溶劑型墨水的主要成分是溶劑和顏料，其中溶劑的作用是幫助顏料在打印過(guò)程中均勻分布并快速干燥。然而，這類溶劑通常具有不溶于水的特性，當(dāng)瓷磚的釉面含有過(guò)多水分，或是生產(chǎn)線的釉線過(guò)短時(shí)，墨水的快干性就成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。所謂墨水的快干性，指的是墨水打印到瓷磚表面后，滲入釉面的速度。如果墨水滲入釉面的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能導(dǎo)致圖案滲邊，從而降低打印圖案的清晰度和分辨率。這種滲邊現(xiàn)象不僅影響圖案的美觀度，還會(huì)在全拋釉磚面上引發(fā)拋釉層的剝落現(xiàn)象，進(jìn)一步損害瓷磚的整體質(zhì)量。

3、在實(shí)際操作中，生產(chǎn)線釉線長(zhǎng)度不足或者釉面水分過(guò)高，都會(huì)影響油溶劑型墨水的快干性。由于油溶劑型墨水本身與釉面中的水分不相容，當(dāng)釉面水分較多時(shí)，墨水難以迅速干燥并滲入釉面，這使得墨水在釉面上擴(kuò)散，造成滲邊現(xiàn)象。滲邊現(xiàn)象不僅使得打印的圖案模糊不清，還會(huì)影響圖案的邊界銳度，導(dǎo)致分辨率降低。此外，在全拋釉磚的生產(chǎn)中，拋釉層的存在使得釉墨分離更加明顯，拋釉后釉層容易出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，形成不均勻的釉面，這種現(xiàn)象進(jìn)一步降低了瓷磚的視覺(jué)效果和實(shí)用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高附著高滲透陶瓷墨水及其制備和應(yīng)用方法。

2、本發(fā)明的上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

3、一種高附著高滲透陶瓷墨水，包括預(yù)涂覆料和發(fā)色料，所述預(yù)涂覆料先于發(fā)色料噴涂于瓷磚表面，待預(yù)涂覆料干燥后噴涂發(fā)色料；

4、其中，發(fā)色料包括以下重量份數(shù)的組分：

5、

6、

7、所述預(yù)涂覆料包括以下重量份數(shù)的組分：

8、去離子水???????????????????50-100份；

9、乙醇???????????????????????50-100份；

10、針狀納米碳酸鈣?????????????20-35份。

11、采用上述技術(shù)方案，通過(guò)預(yù)噴涂的方式，并結(jié)合針狀納米碳酸鈣的應(yīng)用，在滲透化妝土層時(shí)呈現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢(shì)。首先，納米碳酸鈣滲入化妝土層后，依然保持較高的孔隙率，進(jìn)而確保化妝土層整體的空隙率不受到顯著影響。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)榛瘖y土層的空隙率直接關(guān)系到發(fā)色料的滲透效果。在化妝土層具備適宜的空隙率條件下，發(fā)色料可以更加順暢地滲透，使其在化妝土層中得到均勻分布。這為后續(xù)的發(fā)色過(guò)程奠定了良好的基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)更均勻和鮮明的色彩表現(xiàn)。

12、其次，針狀納米碳酸鈣不僅能有效滲透到化妝土層內(nèi)部，其部分粒子還會(huì)停留在化妝土層的表面。這一現(xiàn)象為表面特性帶來(lái)了顯著變化。針狀納米碳酸鈣具備較高的比表面積，使得化妝土層表面更為粗糙。這種表面粗糙度的增加，對(duì)于發(fā)色料的附著性具有極大幫助。當(dāng)發(fā)色料噴涂到經(jīng)過(guò)處理的化妝土層表面時(shí)，較高的比表面積能夠提供更多的附著點(diǎn)，使得發(fā)色料更牢固地固定在表層。這不僅提高了鐵紅色料的附著力，還避免了因鐵紅色料滑動(dòng)或脫落而導(dǎo)致的圖案模糊等問(wèn)題。

13、此外，針狀納米碳酸鈣獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，也為有機(jī)溶劑的滲透提供了便利。在該技術(shù)方案中，有機(jī)溶劑選用了丙二醇甲醚醋酸酯，搭配分散劑氫化蓖麻油。這兩種成分在化妝土層中的滲透性直接影響發(fā)色料的分布和最終呈現(xiàn)效果。針狀納米碳酸鈣在化妝土層中的作用類似于“通道”或“導(dǎo)流層”，它能更快地吸附和引導(dǎo)有機(jī)溶劑進(jìn)入化妝土層，從而加速了發(fā)色料的整體滲透過(guò)程。

14、一個(gè)常見(jiàn)的挑戰(zhàn)是發(fā)色料在滲透過(guò)程中可能出現(xiàn)的“滲邊”現(xiàn)象。所謂“滲邊”，是指鐵紅色料在化妝土層中擴(kuò)散不均勻，從而導(dǎo)致色彩邊界模糊，影響最終打印圖案的清晰度和分辨率。而采用針狀納米碳酸鈣作為調(diào)控材料，可以有效解決這一問(wèn)題。由于針狀納米碳酸鈣具有高比表面積，其能夠迅速吸附發(fā)色料中的有機(jī)溶劑丙二醇甲醚醋酸酯，使得溶劑在進(jìn)入化妝土層后迅速被固定，從而避免了鐵紅色料的過(guò)度擴(kuò)散。這一過(guò)程確保了色彩邊界的清晰度，最終呈現(xiàn)出高分辨率的圖案。

15、進(jìn)一步的，預(yù)涂覆料中還包括有重量份數(shù)為10-20份的硬脂酸鎳、6-10份的乙二胺四乙酸二鈉和5-8份的角蛋白水解液。

16、硬脂酸鎳是硬脂酸的金屬鹽，含有鎳離子(ni2+)。鎳離子和硬脂酸的結(jié)合使得其表面吸附更強(qiáng)，帶有金屬-羧酸鹽的特性，能夠與納米碳酸鈣顆粒表面形成更牢固的鍵合。當(dāng)硬脂酸鎳加入到預(yù)涂覆料中時(shí)，硬脂酸鎳中的鎳離子可以與納米碳酸鈣表面形成多點(diǎn)的配位結(jié)合，其羧基部分能夠與碳酸鈣表面的—oh基團(tuán)通過(guò)氫鍵作用結(jié)合，使得碳酸鈣表面的性質(zhì)發(fā)生持久的表面改性。通過(guò)這一表面改性，硬脂酸鎳在碳酸鈣顆粒表面形成了一層較強(qiáng)的疏水性保護(hù)層，顯著降低了顆粒之間的相互吸引力，從而提高了碳酸鈣的分散性。

17、這種分散性的提升在實(shí)際應(yīng)用中有著重要的意義。良好的分散性確保了碳酸鈣顆粒能夠在預(yù)涂覆料中均勻分布，避免了顆粒聚集形成的粗糙表面和不均勻性。更為關(guān)鍵的是，經(jīng)過(guò)硬脂酸鎳處理后的碳酸鈣顆粒，其表面表現(xiàn)出更高的親油性。這種親油性特征對(duì)于后續(xù)的發(fā)色料噴涂和滲透過(guò)程具有直接影響。

18、在發(fā)色過(guò)程中，發(fā)色料通常包含有機(jī)溶劑和分散劑，如丙二醇甲醚醋酸酯和氫化蓖麻油等。這些有機(jī)溶劑和分散劑的主要作用是促進(jìn)發(fā)色料在化妝土層中的均勻滲透，從而達(dá)到理想的著色效果。然而，化妝土層的孔隙結(jié)構(gòu)和表面特性決定了有機(jī)溶劑和分散劑的滲透效率。如果碳酸鈣顆粒表面親水性較強(qiáng)，溶劑在與其接觸時(shí)可能因潤(rùn)濕性不佳而難以有效滲透，這將影響發(fā)色料在化妝土層中的擴(kuò)散和分布。

19、硬脂酸鎳的引入有效改變了這一局面。隨著硬脂酸鎳覆蓋在碳酸鈣顆粒表面，碳酸鈣的親油性增強(qiáng)，這意味著有機(jī)溶劑和分散劑在接觸改性后的碳酸鈣時(shí)能夠更加順暢地滲透。這種親油性的提升促使發(fā)色料中的有機(jī)成分更容易遷移至化妝土層的內(nèi)部，從而確保發(fā)色料能夠深入土層并在其中均勻分布，最終實(shí)現(xiàn)色彩的穩(wěn)定呈現(xiàn)。

20、另一方面，硬脂酸鎳改性后的碳酸鈣不僅改善了發(fā)色料的滲透性，還在一定程度上提升了發(fā)色料在化妝土層表面的附著力。在噴涂過(guò)程中，發(fā)色料首先與化妝土層表面接觸并逐漸滲透，如果表面顆粒親油性不足，發(fā)色料可能會(huì)出現(xiàn)“滑落”現(xiàn)象，影響其均勻性和附著效果。硬脂酸鎳通過(guò)改變碳酸鈣表面的物理化學(xué)特性，使其更易與有機(jī)溶劑形成良好的潤(rùn)濕作用，從而避免了這一問(wèn)題。

21、其次，添加的角蛋白水解液中含有的復(fù)合氨基酸，一方面復(fù)合氨基酸具有多種官能團(tuán)(如氨基、羧基、羥基等)，這些官能團(tuán)可以與納米碳酸鈣表面形成多點(diǎn)吸附，可以有效控制納米碳酸鈣表面形成親水親油相對(duì)的強(qiáng)弱，以更有利于與發(fā)色料中的有機(jī)溶劑和分散劑之間形成更強(qiáng)的相互作用，使得發(fā)色料的滲透性更高。另一方面，硬脂酸鎳的金屬離子與復(fù)合氨基酸在納米碳酸鈣表面也會(huì)產(chǎn)生協(xié)同吸附，提供更穩(wěn)定的表面。

22、進(jìn)一步的，角蛋白水解液中含有的復(fù)合氨基酸可以影響碳酸鈣晶體的形態(tài)，而硬脂酸鎳則具有穩(wěn)定納米碳酸鈣形態(tài)的作用，在本發(fā)明的配比下，經(jīng)過(guò)改性后的納米碳酸鈣除了本身的針狀結(jié)構(gòu)外，還可能使得納米碳酸鈣表面或者納米碳酸鈣之間形成更多復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)，這有利于提高納米碳酸鈣的導(dǎo)流效應(yīng)，從而使得溶劑和分散劑更快進(jìn)入化妝土層，發(fā)色料能夠更加穩(wěn)定的發(fā)色。

23、本發(fā)明中還添加一定量的乙二胺四乙酸二鈉，與硬脂酸鎳以及角蛋白水解液中的多種復(fù)合氨基酸可以形成多層次的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，提高納米碳酸鈣的分散穩(wěn)定性。乙二胺四乙酸二鈉通過(guò)螯合作用能夠?yàn)榧{米碳酸鈣的表面提供額外的配位位點(diǎn)，使表面改性更加均勻穩(wěn)定。

24、進(jìn)一步的，所述預(yù)涂覆料的制備方法包括以下步驟：

25、步驟a1：將硬脂酸鎳溶于乙醇溶液中，并將乙二胺四乙酸二鈉、角蛋白水解液加入后攪拌混合均勻；

26、步驟a2：將針狀納米碳酸鈣、乙醇和去離子水按比例混合得到漿料，并升溫至40-50℃；

27、步驟a3：將步驟a1中制備得到的溶液加入到步驟a2的漿料中，攪拌混合8-10h后，冷卻至室溫。

28、進(jìn)一步的，所述預(yù)涂覆料噴涂后且在發(fā)色料噴涂之前還設(shè)置有二次預(yù)噴涂，所述二次預(yù)噴涂的涂覆料包括以下重量份數(shù)的組分：

29、去離子水?50-100份；

30、乙醇?50-100份；

31、針狀納米碳酸鈣?20-35份。

32、二次涂覆料在預(yù)涂覆料后，這使得化妝土層表面及靠近表面的化妝土內(nèi)部的針狀納米碳酸鈣在沿化妝土的厚度方向由外至內(nèi)分別為含有較多相對(duì)親水的納米碳酸鈣層和含有較多相對(duì)親油的納米碳酸鈣層。通過(guò)使得針狀碳酸鈣在化妝土層表面及靠近表面的化妝土內(nèi)部在梯度上具有親水親油差異，從而有助于發(fā)色料在噴涂后有機(jī)溶劑和分散劑在化妝土層表面先通過(guò)大量相對(duì)親水的針狀納米碳酸鈣層的大比表面積吸附發(fā)色料，再同時(shí)通過(guò)化妝土更深層處的相對(duì)親油的針狀納米碳酸鈣的親油性快速引導(dǎo)這些有機(jī)溶劑和分散劑更加快速地滲入化妝土層內(nèi)，而鐵紅色料則可以在表面吸附更加穩(wěn)定，從而使得噴涂發(fā)色料后鐵紅色料可以更快發(fā)色，發(fā)色更加清晰。

33、進(jìn)一步的，所述二次預(yù)噴涂步驟前先對(duì)預(yù)涂覆料形成的表面進(jìn)行打磨。

34、打磨步驟有利于二次預(yù)噴涂的涂覆料與預(yù)涂覆料之間形成更好的銜接，從而使得共同形成的針狀碳酸鈣層過(guò)渡更加順暢，有利于提高發(fā)色料中的有機(jī)溶劑和分散劑的滲透效率。

35、進(jìn)一步的，所述分散劑為氫化蓖麻油。

36、進(jìn)一步的，所述有機(jī)溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯。

37、進(jìn)一步的，所述消泡劑為磷酸三丁酯。

38、一種高附著高滲透陶瓷墨水的制備方法，包括以下步驟：

39、s1：發(fā)色料的制備；

40、(1)將有機(jī)溶劑、分散劑、消泡劑攪拌1-2h，得有機(jī)分散液；

41、(2)將鐵紅色料和2/3比例的有機(jī)分散液加入球磨機(jī)，球磨至d100為0.5-1μm；

42、(3)加入余下有機(jī)分散液，攪拌均勻后得發(fā)色料；

43、s2：預(yù)涂覆料的制備。

44、一種高附著高滲透陶瓷墨水的應(yīng)用方法，包括以下步驟：

45、步驟b1：將預(yù)涂覆料涂覆于磚坯表面，并在室溫下陰干；重復(fù)2-5次；

46、步驟b2：將發(fā)色料打印于磚坯表面；

47、步驟b3：將釉料通過(guò)噴釉柜噴于步驟b2得到的磚坯上。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

49、本發(fā)明通過(guò)采用預(yù)噴涂方式，利用針狀納米碳酸鈣提升陶瓷墨水的滲透性和附著力，從而有效解決了釉墨分離的問(wèn)題。預(yù)涂覆料中的針狀納米碳酸鈣滲入化妝土層后，既保持了層內(nèi)的孔隙率，又在表面形成高比表面積，確保發(fā)色料良好附著，并避免鐵紅色料滲邊。加入硬脂酸鎳進(jìn)一步改善了碳酸鈣的分散性和表面親油性，有助于發(fā)色料中的有機(jī)溶劑和分散劑更快滲透。此外，進(jìn)一步通過(guò)設(shè)置二次預(yù)噴涂等優(yōu)化，使得針狀碳酸鈣在化妝土層表面及靠近表面的化妝土內(nèi)部在梯度上具有親水親油差異，從而有助于發(fā)色料在噴涂后有機(jī)溶劑和分散劑在化妝土層表面先通過(guò)大量相對(duì)親水的針狀納米碳酸鈣層的大比表面積吸附發(fā)色料，再同時(shí)通過(guò)化妝土更深層處的相對(duì)親油的針狀納米碳酸鈣的親油性快速引導(dǎo)這些有機(jī)溶劑和分散劑更加快速地滲入化妝土層內(nèi)，而鐵紅色料則可以在表面吸附更加穩(wěn)定，進(jìn)一步提高了發(fā)色效果和打印圖案的清晰度。本發(fā)明的陶瓷墨水具備優(yōu)異的附著性和滲透性，顯著提升了陶瓷圖案的清晰度和分辨率。