CN105482553A - 一种喷墨打印用蓝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蓝色玻璃墨水及其制备方法。所述蓝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30～60％，溶剂35～65％，表面活性剂3～5％，其他助剂2～6％；所述固相组分是由无机Co-Al蓝色色料和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；所述蓝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

一种喷墨打印用蓝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蓝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蓝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：
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，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30～60％，溶剂35～65％，表面活性剂3～5％，其他助剂2～6％；所述固相组分是由无机Co-Al蓝色色料和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，所述无机Co-Al蓝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200nm～600nm。
上述方案中，所述无机Co-Al蓝色色料的原料组分按质量百分比计为：Co2O320％～52％，Al2O345％～78％，ZnO2％～10％，将各原料组分混合并研磨均匀后，于1200～1400℃的高温环境中固相反应2～4h，制备得到无机Co-Al蓝色色料。所述无机Co-Al蓝色色料的色度值为L＝30.89～58.55、a＝-0.87～-4.09、b＝-18.95～-42.67。
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％，B2O34％～22％，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、粉磨后制备得到Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉。
上述方案中，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、1,2-丙二醇二乙酸酯、二乙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚和环己酮中的一种或几种。
上述方案中，所述表面活性剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠中的一种或几种。
上述喷墨打印用蓝色玻璃墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取无机Co-Al蓝色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉，混合均匀后，置于500～800℃温度下熔制得到熔块，将熔块破碎后，球磨至粒度为200nm～600nm，即为固相组分；
(2)将固相组分分散与溶剂中，加入表面活性剂和其他助剂，搅拌混合均匀后，即为喷墨打印用蓝色玻璃墨水。
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，有利于玻璃墨水的显色纯正；同时以Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉和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，使得玻璃基板不容易被软化、变形。
本发明所述喷墨打印用蓝色玻璃墨水的固含量为20％～60％，pH值为7.825～8.424，粘度为15.5～45.5mPas(室温)，表面张力20.6～70.4mN/m，密度为1.549～1.634g/ml。
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蓝色玻璃墨水，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)本发明所述蓝色玻璃墨水的发色效果好，打印喷涂在玻璃基板后，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。
以下实施例中，所述无机Co-Al蓝色色料的色度值为L＝30.89～58.55、a＝-0.87～-4.09、b＝-18.95～-42.67。
实施例1
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)无机Co-Al蓝色色料的制备：称取18.45gCo2O3、33.02gAl2O3和1.37gZnO，酒精混匀，研磨半小时，直至酒精挥发完全，原料混合均匀，于1300℃高温环境中固相反应，保温4h，制得无机Co-Al蓝色色料；
(2)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，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；
(3)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：无机Co-Al蓝色色料的质量比为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450nm，即得到固相组分；
(4)蓝色玻璃墨水的制备：按照如下质量百分比称取各原料组分：固相组分40％，溶剂50％，表面活性剂4.5％，其他助剂5.5％，将固相组分分散在松油醇溶剂中，再加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、其他助剂(pH调节剂、流平剂、消泡剂、防腐剂和催干剂)，搅拌混合均匀后，即得蓝色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的蓝色玻璃墨水打印应喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入580℃温度环境中退火10分钟，冷却至室温。
实施例2
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)无机Co-Al蓝色色料的制备：称取17.96gCo2O3、32.08gAl2O3和1.28gZnO，酒精混匀，研磨半小时，直至酒精挥发完全，原料混合均匀，于1200℃高温环境中固相反应，保温4h，制得无机Co-Al蓝色色料；
(2)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，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；
(3)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：无机Co-Al蓝色色料的质量比为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；
(4)蓝色玻璃墨水的制备：按照如下质量百分比称取各原料组分：固相组分45％，溶剂48％，表面活性剂3％，其他助剂4％，将固相组分分散在松油醇和1,2-丙二醇二乙酸酯组成的混合溶剂中，再加入表面活性剂三聚磷酸钠、其他助剂(pH调节剂、流平剂、消泡剂、防腐剂和催干剂)，搅拌混合均匀后，即得蓝色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的蓝色玻璃墨水打印应喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入580℃温度环境中退火10分钟，冷却至室温。
实施例3
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)无机Co-Al蓝色色料的制备：称取18.08gCo2O3、32.77gAl2O3和1.34gZnO，酒精混匀，研磨半小时，直至酒精挥发完全，原料混合均匀，于1350℃高温环境中固相反应，保温2h，制得无机Co-Al蓝色色料；
(2)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，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；
(3)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：无机Co-Al蓝色色料的质量比为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500nm，即得到固相组分；
(4)蓝色玻璃墨水的制备：按照如下质量百分比称取各原料组分：固相组分50％，溶剂45％，表面活性剂3％，其他助剂2％，将固相组分分散在溶剂1,2-丙二醇二乙酸酯、二乙二醇丁醚中，再加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、其他助剂(pH调节剂、流平剂、消泡剂、防腐剂和催干剂)，搅拌混合均匀后，即得蓝色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的蓝色玻璃墨水打印应喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入580℃温度环境中退火10分钟，冷却至室温。
实施例4
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)无机Co-Al蓝色色料的制备：称取18.45gCo2O3、32.02gAl2O3和1.37gZnO，酒精混匀，研磨半小时，直至酒精挥发完全，原料混合均匀，于1300℃高温环境中固相反应，保温4h，制得无机Co-Al蓝色色料；
(2)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1050℃高温环境中熔制1h，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；
(3)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：无机Co-Al蓝色色料的质量比为80:20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；
(4)蓝色玻璃墨水的制备：按照如下质量百分比称取各原料组分：固相组分40％，溶剂50％，表面活性剂4.5％，其他助剂5.5％，将固相组分分散在松油醇和二丙二醇单甲醚的混合溶剂中，再加入表面活性剂三聚磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠、其他助剂(pH调节剂、流平剂、消泡剂、防腐剂和催干剂)，搅拌混合均匀后，即得蓝色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的蓝色玻璃墨水打印应喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入580℃温度环境中退火10分钟，冷却至室温。
实施例5
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)无机Co-Al蓝色色料的制备：称取17.96gCo2O3、32.08gAl2O3和1.28gZnO，酒精混匀，研磨半小时，直至酒精挥发完全，原料混合均匀，于1300℃高温环境中固相反应，保温4h，制得无机Co-Al蓝色色料；
(2)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，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；
(3)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：无机Co-Al蓝色色料的质量比为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；
(4)蓝色玻璃墨水的制备：按照如下质量百分比称取各原料组分：固相组分45％，溶剂48％，表面活性剂3％，其他助剂4％，将固相组分分散在1,2-丙二醇二乙酸酯和二乙二醇丁醚的混合溶剂中，再加入表面活性剂甘油酸钠、其他助剂(pH调节剂、流平剂、消泡剂、防腐剂和催干剂)，搅拌混合均匀后，即得蓝色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的蓝色玻璃墨水打印应喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入580℃温度环境中退火10分钟，冷却至室温。
实施例6
一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，通过如下方法制备得到：
(1)无机Co-Al蓝色色料的制备：称取18.08gCo2O3、32.77gAl2O3和1.34gZnO，酒精混匀，研磨半小时，直至酒精挥发完全，原料混合均匀，于1300℃高温环境中固相反应，保温4h，制得无机Co-Al蓝色色料；
(2)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，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；
(3)固相组分的制备：按照Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉：无机Co-Al蓝色色料的质量比为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；
(4)蓝色玻璃墨水的制备：按照如下质量百分比称取各原料组分：固相组分50％，溶剂45％，表面活性剂3％，其他助剂2％，将固相组分分散在松油醇、1,2-丙二醇二乙酸酯和环己酮的混合溶剂中，再加入表面活性剂三聚磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠、其他助剂(pH调节剂、流平剂、消泡剂、防腐剂和催干剂)，搅拌混合均匀后，即得蓝色玻璃墨水。
将本实施例制备得到的蓝色玻璃墨水打印应喷涂在玻璃基板上，再放入真空干燥箱中烘干后转入580℃温度环境中退火10分钟，冷却至室温。
将本发明实施例1～6打印覆涂了蓝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，蓝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制备得到的蓝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)

1.一种喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，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30～60％，溶剂35～65％，表面活性剂3～5％，其他助剂2～6％；所述固相组分是由无机Co-Al蓝色色料和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所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，所述无机Co-Al蓝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所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，所述固相组分的粒径为200nm～600nm。
4.根据权利要求1所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，所述无机Co-Al蓝色色料的各原料组分按质量百分比计为：Co2O320％～52％，Al2O345％～78％，ZnO2％～10％，将各原料组分混合并研磨均匀后，于1200～1400℃的高温环境中固相反应2～4h，制备得到无机Co-Al蓝色色料。
5.根据权利要求4所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，所述无机Co-Al蓝色色料的色度值为L＝30.89～58.55、a＝-0.87～-4.09、b＝-18.95～-42.67。
6.根据权利要求1所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，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％，B2O34％～22％，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。
7.根据权利要求6所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，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。
8.根据权利要求1所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，所述溶剂为松油醇、1,2-丙二醇二乙酸酯、二乙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚和环己酮中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的喷墨打印用蓝色玻璃墨水，其特征在于，所述表面活性剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠中的一种或几种。
10.权利要求1～9任一所述喷墨打印用蓝色玻璃墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)称取无机Co-Al蓝色色料和Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃粉，混合均匀后，置于500～800℃温度下熔制得到熔块，将熔块破碎后，球磨至粒度为200nm～600nm，即为固相组分；(2)将固相组分分散于溶剂中，加入表面活性剂和其他助剂，搅拌混合均匀后，即为喷墨打印用蓝色玻璃墨水。
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