CN105482552A - 一种喷墨打印用白色玻璃墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于玻璃装饰材料领域，具体涉及一种喷墨打印用白色玻璃墨水及其制备方法。所述白色玻璃墨水包括固相组分、溶剂、表面活性剂和其他助剂，各组分按质量百分比计为：固相组分25～35％，溶剂50～65％，表面活性剂3～11％，外加剂0～5％；所述固相组分是由锐钛矿型TiO2白色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉经熔制、淬冷和研磨制备得到。本发明所述玻璃墨水的固相组分均匀地分散在溶剂中，悬浮相不容易絮凝或沉淀、稳定性好，固相组分的粒径较小，不会阻塞打印机喷头或者对其造成磨损；所述白色玻璃墨水的发色效果好，制备工艺简单，生产成本低，设备要求不高，便于企业推广使用。

Description

一种喷墨打印用白色玻璃墨水及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃装饰材料领域，具体涉及一种喷墨打印用白色玻璃墨水及其制备方法。
背景技术
伴随着人类文明越来越快的发展步伐，当今的设计呈现出更为前卫的发展趋势。装饰玻璃凭着装饰性能强、功能强大等优势在现代居住空间的运用也越来越多，并且得到快速发展，被大多数人所接受和喜爱。目前，用于无模成型的新工艺-喷墨打印正成为全世界范围的研究热点，尤其是在装饰陶瓷领域异常火热，而在玻璃领域正形成一片兴起之势。喷墨打印法是一种极具潜力的新型装饰技术，该方法是将着色剂制成各色墨水用于玻璃表面装饰，并且通过计算机控制的打印机将多色墨水直接打印在玻璃表面进行装饰。
近些年来，国内国外对于陶瓷墨水的研究比较常见，对于玻璃墨水的研究还未见相关文献资料记载。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种喷墨打印用白色玻璃墨水及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，包括固相组分、溶剂、表面活性剂和外加剂，各组分按质量百分比计为：固相组分25～35％，溶剂50～65％，表面活性剂3～11％，外加剂0～5％；所述固相组分是由锐钛矿型TiO2白色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉经熔制、淬冷和研磨制备得到。
上述方案中，所述锐钛矿型TiO2白色色料占固相组分的质量百分比为5～20％，所述Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉占固相组分的质量百分比为80％～95％。
上述方案中，所述固相组分的粒径为300nm～600nm。
上述方案中，所述Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的各组分原料按质量百分比计为：Bi2O335％～65％，B2O35％～25％，Al2O32～20％，CaO0～5％，MgO0～5％，SiO215～35％，TiO20～5％，ZrO20～5％，Li2O0～10％，Na2O0～10％，K2O0～10％，将各原料组分混合均匀后，通过高温熔制、水淬、粉磨后制备得Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉。进一步地，所述高温熔制的工艺为：在熔制温度750～1200℃条件下保温0.5～2h。
上述方案中，所述溶剂为松油醇、丙二醇、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、1、2-丙二醇二乙酸酯、醋酸丁酯和聚丙烯酸酯中的一种或几种。
上述方案中，所述表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和丙烯酸树脂中的一种或几种。
上述方案中，所述外加剂包括分散剂、消泡剂和催干剂。所述分散剂为四氯乙烯和/或聚乙二醇；所述消泡剂为亚甲基双甲基苯、聚硅氧烷和丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种；所述催干剂为聚乙二醇、链状芳香族烃类、脂肪烃类和异辛酸锌中的一种或几种。
上述喷墨打印用白色玻璃墨水的制备方法，包括如下步骤：(1)称取锐钛矿型TiO2白色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉，混合均匀后熔制成熔块，将熔块破碎后，球磨至粒度为300nm～600nm，即为固相组分；(2)将固相组分分散于溶剂中，加入表面活性剂和外加剂，搅拌混合均匀后，即为喷墨打印用白色玻璃墨水。
上述方案中，所述熔制的温度为500℃～700℃。
本发明所述Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的软化点为400～600℃，膨胀系数为8.7*10-7℃-1～9.4*10-7℃-1(50～300℃)、流动温度为590～670℃、化学稳定性为3～4级。本发明通过控制熔制温度和熔制时间，制备得到的Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉为无色玻璃粉，将其应用于玻璃墨水中，有利于玻璃墨水的显色纯正；同时以Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉和白色色料为主要组分的玻璃墨水，将其喷涂在玻璃基板表面后的退火温度较低，玻璃基板不容易被软化、变形。
本发明所述喷墨打印用白色玻璃墨水的pH值为7.764～9.536，墨水的粘度为25.79～29.58mpa﹒s(转速为(12r/min)/量程(10mpa﹒s))，表面张力14.360～17.141mN/m，密度为1.200～1.413g/cm3；将其喷涂打印在玻璃基板表面，显示的色度值为L＝82.08～83.10、a＝-0.82～-0.75、b＝-2.51～-2.33。
本发明的有益效果如下：(1)本发明提供了一种效果优良、环境友好、生产成本低、便于推广应用的喷墨打印用白色玻璃墨水，该玻璃墨水的固相组分均匀地分散在溶剂中，悬浮相不容易絮凝或沉淀、稳定性好，固相组分的粒径较小，不会阻塞打印机喷头或者对其造成磨损；(2)本发明所述白色玻璃墨水的发色效果好，喷涂在玻璃基板后退火工艺温度低，不容易使玻璃基板发生软化变形；(3)本发明制备工艺简单，生产成本低，设备要求不高，便于企业推广使用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的制备：称取200gBi2O3，50gB2O3(由HBO3引入)，40gAl2O3，15gMgO，75gSiO2，10gZrO2，4gTiO2，30gLi2O(由Li2CO3引入)，32.5gNa2O(由Na2CO3引入)，32.5gK2O(由K2CO3引入)，混合均匀，于950℃高温环境中熔制2h，得到均一的玻璃液；将高温的玻璃液直接倒入冷水中淬冷，将淬冷后的玻璃烘干、研磨，得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉；
(2)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：锐钛矿型TiO2白色色料的质量比为85:15的比例称取原料，混合均匀后，经600℃熔制，淬冷并研磨至粒径为450nm，即得到固相组分；
(3)白色玻璃墨水的制备：将8g固相组分分散在10g松油醇溶剂和8g二乙二醇丁醚中，再加入1g丙烯酸树脂、1g聚硅氧烷，搅拌混合均匀后，即得白色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的白色玻璃墨水打印喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入600℃温度环境中退火20分钟，冷却至室温。
实施例2
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的制备：称取180gBi2O3，50gB2O3(由HBO3引入)，50gAl2O3，20gCaO，75gSiO2，10gZrO2，20gLi2O(由Li2CO3引入)，37.5gNa2O(由Na2CO3引入)，37.5gK2O(由K2CO3引入)，混合均匀，于1100℃高温环境中熔制0.5h，得到均一的玻璃液，将高温的玻璃液直接倒入冷水中淬冷，将淬冷后的玻璃烘干、研磨，得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉；
(2)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：锐钛矿型TiO2白色色料的质量比为88:12的比例称取原料，混合均匀后，经600℃熔制，淬冷并研磨至粒径为300nm，即得到固相组分；
(3)白色玻璃墨水的制备：将8g固相组分分散在10松油醇中和8g二乙二醇丁醚中，再加入1g烷基聚氧乙烯醚、1g聚硅氧烷，搅拌混合均匀后，即得白色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的白色玻璃墨水打印喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入600℃温度环境中退火20分钟，冷却至室温。
实施例3
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的制备：称取220gBi2O3，50gB2O3(由HBO3引入)，50gAl2O3，15gMgO，85gSiO2，5gTiO2，30gLi2O(由Li2CO3引入)，35gNa2O(由Na2CO3引入)，35gK2O(由K2CO3引入)，混合均匀，于850℃高温环境中熔制2h，得到均一的玻璃液，将高温的玻璃液直接倒入冷水中淬冷，将淬冷后的玻璃烘干、研磨，得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉；
(2)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：锐钛矿型TiO2白色色料的质量比为91:9的比例称取原料，混合均匀后，经600℃熔制，淬冷并研磨至粒径为500nm，即得到固相组分；
(3)白色玻璃墨水的制备：将8g固相组分分散在10g松油醇和8g二乙二醇丁醚中，再加入1g十二烷基硫酸钠、1g聚硅氧烷，搅拌混合均匀后，即得白色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的白色玻璃墨水打印喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入600℃温度环境中退火20分钟，冷却至室温。
实施例4
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的制备：称取200gBi2O3，50gB2O3(由HBO3引入)，40gAl2O3，15gMgO，75gSiO2，10gZrO2，4gTiO2，30gLi2O(由Li2CO3引入)，混合均匀，于1050℃高温环境中熔制1h，得到均一的玻璃液，将高温的玻璃液直接倒入冷水中淬冷，将淬冷后的玻璃烘干、研磨，得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉；
(2)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：锐钛矿型TiO2白色色料的质量比为85:15的比例称取原料，混合均匀后，经600℃熔制，淬冷并研磨至粒径为450nm，即得到固相组分；
(3)白色玻璃墨水的制备：将7g固相组分分散在18g松油醇中，再加入2g丙烯酸树脂、1g聚硅氧烷，搅拌混合均匀后，即得白色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的白色玻璃墨水打印喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入600℃温度环境中退火20分钟，冷却至室温。
实施例5
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的制备：称取180gBi2O3，50gB2O3(由HBO3引入)，50gAl2O3，20gCaO，75gSiO2，10gZrO2，20gLi2O(由Li2CO3引入)，37.5gNa2O(由Na2CO3引入)，37.5gK2O(由K2CO3引入)，混合均匀，于900℃高温环境中熔制2h，得到均一的玻璃液，将高温的玻璃液直接倒入冷水中淬冷，将淬冷后的玻璃烘干、研磨，得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉；
(2)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：锐钛矿型TiO2白色色料的质量比为85:15的比例称取原料，混合均匀后，经600℃熔制，淬冷并研磨至粒径为450nm，即得到固相组分；
(3)白色玻璃墨水的制备：将8g固相组分分散在5g松油醇、5g1,2-丙二醇二乙酸酯和6g二乙二醇丁醚中，再加入3g丙烯酸树脂、1g聚硅氧烷，搅拌混合均匀后，即得白色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的白色玻璃墨水打印喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入600℃温度环境中退火20分钟，冷却至室温。
实施例6
一种喷墨打印用白色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的制备：称取220gBi2O3，50gB2O3(由HBO3引入)，50gAl2O3，15gMgO，85gSiO2，5gTiO2，30gLi2O(由Li2CO3引入)，35gNa2O(由Na2CO3引入)，35gK2O(由K2CO3引入)，混合均匀，于1050℃高温环境中熔制1.5h，得到均一的玻璃液，将高温的玻璃液直接倒入冷水中淬冷，将淬冷后的玻璃烘干、研磨，得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉；
(2)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：锐钛矿型TiO2白色色料的质量比为85:15的比例称取原料，混合均匀后，经600℃熔制，淬冷并研磨至粒径为550nm，即得到固相组分；
(3)白色玻璃墨水的制备：将9g固相组分分散在8g1,2-丙二醇二乙酸酯和9g二乙二醇丁醚中，再加入1g丙烯酸树脂、1g聚硅氧烷，搅拌混合均匀后，即得白色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的白色玻璃墨水打印喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入600℃温度环境中退火20分钟，冷却至室温。
将本发明实施例1～6打印覆涂了白色玻璃墨水的玻璃基板进行性能指标测试，测试结果见下表1，从表1可以看出，白色玻璃墨水的发色效果好(发色纯正)，退火工艺温度低使得玻璃基板不容易发生软化变形；所述玻璃墨水的固相组分均匀地分散在溶剂中，悬浮相不容易絮凝或沉淀、稳定性好，固相组分的粒径较小，不会阻塞打印机喷头或者对其造成磨损。
表1使用实施例1～6制备得到的白色墨水打印涂覆的玻璃基板的性能指标
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。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。而因此所引申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内。

Claims (10)

1.一种喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，包括固相组分、溶剂、表面活性剂和外加剂，各组分按质量百分比计为：固相组分25～35％，溶剂50～65％，表面活性剂3～11％，外加剂0～5％；所述固相组分是由锐钛矿型TiO2白色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉经熔制、淬冷和研磨制备得到。
2.根据权利要求1所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述锐钛矿型TiO2白色色料占固相组分的质量百分比为5％～20％，所述Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉占固相组分的质量百分比为80％～95％。
3.根据权利要求1所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述固相组分的粒径为300nm～600nm。
4.根据权利要求1所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉的各组分原料按质量百分比计为：Bi2O335％～65％，B2O35％～25％，Al2O32～20％，CaO0～5％，MgO0～5％，SiO215～35％，TiO20～5％，ZrO20～5％，Li2O0～10％，Na2O0～10％，K2O0～10％，将各原料组分混合均匀后，通过高温熔制、水淬、粉磨后制备得Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉。
5.根据权利要求4所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述高温熔制的工艺为：在熔制温度750～1200℃条件下保温0.5～2h。
6.根据权利要求1所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述溶剂为松油醇、丙二醇、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、1、2-丙二醇二乙酸酯、醋酸丁酯和聚丙烯酸酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和丙烯酸树脂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的喷墨打印用白色玻璃墨水，其特征在于，所述外加剂包括分散剂、消泡剂和催干剂。
9.权利要求1～8任一所述喷墨打印用白色玻璃墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)称取锐钛矿型TiO2白色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉，混合均匀后熔制成熔块，将熔块破碎后，球磨至粒度为300nm～600nm，即为固相组分；(2)将固相组分分散于溶剂中，加入表面活性剂和外加剂，搅拌混合均匀后，即为喷墨打印用白色玻璃墨水。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述熔制的温度为500℃～700℃。
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