CN105153803B - 一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于陶瓷印刷技术领域，具体涉及一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉及其制备方法。所述陶瓷墨粉包括：丙烯酸酯、聚乙烯、1,6‑己二醇二丙烯酸酯、引发剂、陶瓷色料、电荷调节剂、气相二氧化硅。制备方法：将陶瓷墨粉各组分按配比混合成混合溶液后注入有氮气保护的挤出机中，混液在挤出机中进行本体聚合，挤出后进行后处理。本发明制得的墨粉粒子的形状规则，颗粒表观细腻，打印出的彩图高分辨率质量高、高层次对比度及显影密度；不使用溶剂及大量洗涤水，无后续溶剂回收问题，工艺简单，节能环保，降低了成本，具有极大的市场前景和经济价值。

Description

一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷印刷技术领域，具体涉及一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉及其制备方法。

背景技术

陶瓷数码喷墨在建筑陶瓷行业迅速发展起来，给建筑陶瓷带来了日新月异的变化。陶瓷数码喷墨不仅丰富了产品同时让个性化定制成为可能。为了提高色料利用率和避免陶瓷喷墨的扩散造成分辨率低的缺点，采用激光打印机将建筑陶瓷的纹理图案打印在胶膜上，然后，将打印有纹理图案的贴花纸在清水中浸泡，使胶膜与白纸分离，之后揭下带有纹理图案的胶膜并贴在淋面釉的砖坏上，并淋上抛釉。将贴有纹理图案胶膜的砖坯放入窑炉中在1120℃～1300℃高温烧结。

目前，墨粉的制备方法主要是熔融粉碎法和聚合法。熔融法因其技术成熟，易操作且安全，生产质量稳定，生产成本较低等优点，目前依然是工业制备墨粉的主流技术。但熔融法制得的墨粉粒子的形状不规则，颗粒表观粗糙，粒径分布较宽，无法打印出高分辨率高质量彩图。近年来，还有人采用聚合法制备彩色墨粉，该方法主要以悬浮聚合法和细乳液聚合法为主，但其生产过程中需消耗大量的洗涤水，且必须处理溶剂，环境负荷高。因此，如今本领域的研究人员不断的研究和开发新型的墨粉制备方法。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术制得的墨粉粒子的形状不规则，颗粒表观粗糙，粒径分布较宽，无法打印出高分辨率高质量彩图且成本高的技术瓶颈，从而提出一种颗粒分布均匀、彩图清晰、不使用溶剂，无后续溶剂回收问题，工艺简单，节能环保，成本低的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的公开了一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，所述彩色陶瓷墨粉包括如下组分：

其中，所述单体包括丙烯酸酯类化合物和苯乙烯单体，两者的重量比为1:4～6。

优选的，所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其中，其中丙烯酸酯类化合物为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。

优选的，所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其中，所述引发剂为低温引发剂与高温引发剂复配的复合引发剂。

更为优选的，所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其中，所述引发剂为偶氮类引发剂，或过氧化物引发剂，或偶氮类引发剂与过氧化物引发剂的混合物。

优选的，所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其中，所述陶瓷色料为油溶性改性陶瓷色料，所述陶瓷色料为镨黄、钴蓝、钴黑、金棕、红棕中的至少一种。

优选的，所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其中，所述的电荷调节剂为季胺盐、水杨酸络合物或金属偶氮络合物中的至少一种。

更为优选的，所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其中，所述蜡为聚丙烯蜡、聚乙烯蜡或棕榈蜡中的一种。

本发明还公开了任一项所述本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉的制备方法，其中，包括以下步骤：

a)陶瓷色料改性：取适量陶瓷色料研磨，喷雾干燥，粉体投入气流粉碎机中，在物料粉碎的同时，导入改性剂，最终经旋风分离器收集改性产品，得油溶性改性陶瓷色料；

b)混合：将丙烯酸酯类化合物、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、引发剂、陶瓷色料、电荷调节剂、蜡投入搅拌式混合釜中充分混合；

c)本体聚合：将混合物导入挤出机中，高速均匀混合、分散、熔融并进行聚合反应；

d)后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得到彩色陶瓷墨粉。

进一步的，所述的一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉的制备方法，其中，所述改性剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。

更为进一步的，所述的一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉制备方法，其中，所述搅拌式混合釜温度小于40℃；所述挤出机为有氮气保护的双螺杆挤出机，螺杆转速为250～500转/分，预混合段50～90℃，聚合反应段80～250℃，挤出段100～160℃；所述彩色陶瓷墨粉粒径为7～9μm。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明制得的墨粉粒子的形状规则，颗粒表观细腻，打印出的彩图高分辨率质量高、高层次对比度及显影密度；不使用溶剂及大量洗涤水，无后续溶剂回收问题，工艺简单，节能环保，降低了成本，具有极大的市场前景和经济价值。

具体实施方式

实施例1本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，包括如下组分：

其中，所述单体包括丙烯酸酯类化合物和苯乙烯单体，两者的重量比为1:4～6，所述单体本体聚合生成粘结树脂，通过调节单体组分间的比例，使生成的树脂的玻璃化转变温度为65～95℃，软化温度为100～160℃。

所述引发剂为低温引发剂与高温引发剂复配的复合引发剂。

所述引发剂为偶氮类引发剂，或过氧化物引发剂，或偶氮类引发剂与过氧化物引发剂的混合物。

所述偶氮类引发剂为包括偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯；

所述过氧化物引发剂包括：过氧化苯甲酰BPO、过氧化苯甲酰叔丁酯TBPB、过氧化2-乙基己酸叔丁酯TBPO、过氧化甲乙酮。

实施例2本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，包括如下组分：

其中，所述单体包括丙烯酸酯类化合物和苯乙烯单体，两者的重量比为1:5，所述单体本体聚合生成粘结树脂，通过调节单体组分间的比例，使生成的树脂的玻璃化转变温度为80℃，软化温度为130℃。

实施例3本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，包括如下组分：

其中，所述单体包括甲基丙烯酸月桂酯和苯乙烯单体，两者的重量比为1:6。所述单体本体聚合生成粘结树脂，通过调节单体组分间的比例，使生成的树脂的玻璃化转变温度为65℃，软化温度为160℃。

实施例4本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，包括如下组分：

其中，所述单体包括丙烯酸酯类化合物和苯乙烯单体，两者的重量比为1:4.1，所述单体本体聚合生成粘结树脂，通过调节单体组分间的比例，使生成的树脂的玻璃化转变温度为95℃，软化温度为100℃。

实施例5本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用蓝色陶瓷墨粉的制备方法，包括以下步骤：

混合：将丙烯酸正丁酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、AIBN、TBPO、蓝色陶瓷色料、电荷调节剂、蜡按实施例2所述重量份及其比例投入搅拌式混合釜中充分混合；

本体聚合：将混合物导入有氮气保护的挤出机中，在挤出机程序控温及螺杆高速转动下，均匀混合、分散、熔融、聚合反应，螺杆转速为450转/分，预混合段70℃，聚合反应段80℃，挤出段160℃；

后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得蓝色陶瓷墨粉。

实施例6本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用黄色陶瓷墨粉制备方法，包括以下步骤：

混合：将丙烯酸乙酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、AIBN、BPO、TBPO、黄色陶瓷色料、电荷调节剂、蜡按实施例1所述重量份和比例投入搅拌式混合釜中充分混合；

本体聚合：将混合物导入有氮气保护的挤出机中，在挤出机程序控温及螺杆高速转动下，均匀混合、分散、熔融、聚合反应，螺杆转速为400转/分，预混合段50℃，聚合反应段250℃，挤出段100℃；

后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得黄色陶瓷墨粉。

实施例7本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用金棕色陶瓷墨粉制备方法，包括以下步骤：

混合：将丙烯酸正丁酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、AIBN、BPO、TBPB、金棕色陶瓷色料、电荷调节剂、蜡投入搅拌式混合釜中充分混合；

本体聚合：将混合物导入有氮气保护的挤出机中，在挤出机程序控温及螺杆高速转动下，均匀混合、分散、熔融、聚合反应，螺杆转速为450转/分，预混合段70℃，聚合反应段80℃，挤出段160℃；

后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得金棕色陶瓷墨粉。

实施例8本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用红棕陶瓷墨粉制备方法，包括以下步骤：

混合：将丙烯酸乙酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、AIBN、BPO、TBPB、红棕陶瓷色料、电荷调节剂、蜡投入搅拌式混合釜中充分混合；

本体聚合：将混合物导入有氮气保护的挤出机中，在挤出机程序控温及螺杆高速转动下，均匀混合、分散、熔融、聚合反应，螺杆转速为450转/分，预混合段50℃，聚合反应段250℃，挤出段10℃；

后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得红棕色陶瓷墨粉。

实施例9本实施例公开了一种本体聚合建筑陶瓷用黑色陶瓷墨粉制备方法，包括以下步骤：

混合：将丙烯酸正丁酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、AIBN、BPO、TBPB、黑色陶瓷色料、电荷调节剂、蜡投入搅拌式混合釜中充分混合；

本体聚合：将混合物导入有氮气保护的挤出机中，在挤出机程序控温及螺杆高速转动下，均匀混合、分散、熔融、聚合反应，螺杆转速为450转/分，预混合段70℃，聚合反应段80℃，挤出段100℃；

后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得黑色陶瓷墨粉。

色料利用率测试

取上述实施例2～9制备的陶瓷墨粉及现在市面上普遍使用的陶瓷墨水(即对比例)，分别打印8片瓷砖(800×800)，对比其打印一片瓷砖所需平均用量，实验结果如下所示：

实施例	2	3	4	5	6	7	8	9	对比例
										平均用量(g)	15	15	16	15	17	16	15	15	30

实验结果表明，本发明所述的陶瓷墨粉比现有技术的陶瓷墨水能显著提高色料利用率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，所述彩色陶瓷墨粉包括如下组分：

其中，所述单体为丙烯酸酯类化合物和苯乙烯单体，两者的重量比为1:4～6，所述的丙烯酸酯类化合物为不包括1,6-己二醇二丙烯酸酯的丙烯酸酯类化合物。

2.根据权利要求1所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，其中丙烯酸酯类化合物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，所述引发剂为低温引发剂与高温引发剂复配的复合引发剂。

4.根据权利要求3所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，所述引发剂为偶氮类引发剂，或过氧化物引发剂，或偶氮类引发剂与过氧化物引发剂的混合物。

5.根据权利要求1所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，所述陶瓷色料为油溶性改性陶瓷色料，所述陶瓷色料为镨黄、钴蓝、钴黑、金棕、红棕中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，所述的电荷调节剂为季胺盐、水杨酸络合物或金属偶氮络合物中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉，其特征在于，所述蜡为聚丙烯蜡、聚乙烯蜡或棕榈蜡中的一种。

8.如权利要求1-7任一项所述本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)陶瓷色料改性：取适量陶瓷色料研磨，喷雾干燥，粉体投入气流粉碎机中，在物料粉碎的同时，导入改性剂，最终经旋风分离器收集改性产品，得油溶性改性陶瓷色料；

b)混合：将丙烯酸酯类化合物、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、引发剂、油溶性改性陶瓷色料、电荷调节剂、蜡投入搅拌式混合釜中充分混合；

c)本体聚合：将混合物导入挤出机中，高速均匀混合、分散、熔融并进行聚合反应；

d)后处理：挤出物经冷却、切片、真空干燥脱单、粉碎，后添加二氧化硅混合，得到彩色陶瓷墨粉。

9.根据权利要求8所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉的制备方法，其特征在于，所述改性剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。

10.根据权利要求9所述的本体聚合建筑陶瓷用彩色陶瓷墨粉制备方法，其特征在于，所述搅拌式混合釜温度小于40℃；所述挤出机为有氮气保护的双螺杆挤出机，螺杆转速为250～500转/分，预混合段50～90℃，聚合反应段80～250℃，挤出段100～160℃；所述彩色陶瓷墨粉粒径为7～9μm。