吴娇

一、陶瓷油墨制备

陶瓷油墨是由陶瓷材料和无危险介质以及添加剂所配制的，以上所述的制备方法中均是由微米级的陶瓷材料的的颗粒为原料进行加工制备的，而要制得陶瓷墨水，其最终的目标都是将这些颗粒制成陶瓷超细粉体，陶瓷超细粉体良好的分散于介质或添加剂中是得到良好性能的陶瓷墨水的关键。

超细粉体是指尺度介于分子，原子与块状材料之间，通常泛指1-100nm范围内的微小固体颗粒.包括金属，非金属，有机，无机和生物等多种材料颗粒。

目前主要研究单位与代表性的相关论文有如下：

天津大学 “Sol-Gel 法制备连续式喷墨打印用彩色陶瓷墨水的理化性能” 、 “反相微乳液法制备高浓度 ZrO2 陶瓷墨水” 、 “BaTiO3 陶瓷墨水的制备与性能” ;

南昌航空工业学院 “喷打用蓝色及红色陶瓷表面装饰墨水的制备与性能” ;

陕西科技大学 “反相微乳液法制备陶瓷装饰用彩喷墨;

大连理工大学 “Al2O3 陶瓷墨水的乳化分散制备工艺”;

中国地质大学 “纳米氧化锆陶瓷墨水的制备” 等。

目前制备陶瓷墨水的方法主要有分散法、溶胶法和反相微乳液法。

分散法

是制备分散体系的一种方法。其原则是从大块物质出发，利用机械研磨或超声分散等分散手段将其粉碎，制成分散体系。常用的机械研磨设备有球磨机、砂磨机和胶体磨等，但它们通常只能将物质磨细到1μm左右。

溶胶法

简单的讲Sol—Gel溶胶凝胶法，溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

反相微乳液法

反相微乳液是W/ O（ 油包水） 型的微乳液， 就是将表面活性剂和助表面活性剂溶解在非极性或极性很低的有机溶剂中， 当表面活性剂超过一定量的CMC（ 临界胶束浓度） 时， 溶液能显著地增溶极性液体（ 如水以及水溶液） 。但是用反相微乳液法制备陶瓷墨水是一种新的尝试， 关键是要获得溶水量尽可能高的微乳液体系， 才能使陶瓷墨水具有实用性。

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） 要求陶瓷粉料在溶剂中能保持良好的化学和物理稳定性， 不会出现化学反应和颗粒团聚沉淀;  （2） 要求在打印过程中， 陶瓷粉料颗粒能在短时间内以最有效的堆积结构排列， 附着牢固， 获得较大密度的打印层， 以便煅烧后获得较高的烧结密度; （3） 要求打印的色剂高温烧成后具有良好的呈色性能以及与坯釉的匹配性能。

三、纳米陶瓷材料的性能

传统的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。

纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级（1～100nm）尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的特殊的效应。

具体地说纳米粉体材料具有以下的优良性能：极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能，可以显著降低材料的烧结温度、节能能源;使陶瓷材料的组成结构致密化、均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性;可以从纳米材料的结构层次（l～100nm）上控制材料的成分和结构，有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。另外，由于陶瓷粉料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观结构和宏观性能。如果粉料的颗粒堆积均匀，烧成收缩一致且晶粒均匀长大，那么颗粒越小产生的缺陷越小，所制备的材料的强度就相应越高，这就可能出现一些大颗粒材料所不具备的独特性能。

四、应用思路：

1、将微米级的陶瓷颗粒制备成纳米级的颗粒，再用做制备陶瓷油墨的原料。

2、有些物质在纳米级时，粒度不同颜色也不同，或用不同的物质呈现不同的颜色。由于陶瓷超细粉体的高度微细且具有很好的流动性与润滑性，可以达到更好的分散悬浮和稳定。

3、可用纳米级的原材料制成陶瓷油墨中的各种成分，如树脂、颜料、填料等。用作颜料，则会使颜料用量减少反而遮盖力高、光泽好，树脂粒度细腻、成膜连续、均匀性好、膜层薄， 使印刷的图像更加清晰。