CN109021703B - 一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水及制备方法，该渗花墨水由有机金属盐和溶剂组成，有机金属盐为铁、钙和钠的混合盐，以金属离子计，铁的含量为5～6％，锆的含量为1～3％，钠含量为0～2.5％，有机金属盐溶于溶剂并可在高温下转化为带鲜红色的金属氧化物。本发明的墨水解决了渗花墨水红色发色暗、不够鲜艳的难题，具有鲜红色的色彩，丰富了渗花墨水的色域，可以大幅提高喷墨抛光砖的装饰效果。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷喷墨打印技术领域，具体涉及一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水及制备方法。
背景技术
利用可溶性金属盐溶于有机溶剂制备成的陶瓷墨水，称为陶瓷渗花墨水，因其制备方法简单，并且着色金属以离子形态存于墨水中，不会堵塞喷头，因此，渗花墨水从2015年的出现，很快得到了推广和应用。渗花墨水采取的发色体为金属离子，这些金属离子易与抛光砖面料中的相关组分发生化学反应，在高温时难以发出鲜艳的颜色，是渗花墨水应用进程中的技术难点。目前，应用于生产线上的颜色主要为红色(Fe)，蓝色(Co)，黄色(Ti和Cr)，黑色(Fe和Co)。在上述几种颜色渗花墨水中，利用铁离子作为发色体的红色墨水，在面料中直接显示出很浅的棕黄色，很难发出红色出来。
中国专利201711017683.1公开了一种超细氧化硅材料，利用其独特的纳米孔状结构，在高温烧成时对有机金属铁盐进行原位包裹，形成了二氧化硅包裹氧化铁的结构，避免氧化铁与釉料中的其他组份反应，从而呈现出红棕色。使用了纳米增色剂实现了墨水的稳定发色，并提高了发色强度，但是利用有机金属铁盐制备的红色渗花墨水大多发色偏棕，并且发色偏暗，鲜艳的红色仍然很难达到，从而降低了陶瓷产品的装饰效果，并制约了渗花墨水的应用。如何提高红色渗花墨水发色的鲜艳度是渗花墨水制备过程中一直努力的方向。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水及制备方法，具有鲜红色的发色效果，改变现有渗花墨水红色发暗、偏棕的状况，丰富了陶瓷渗花墨水的色域，使喷墨抛光砖的色彩更丰富颜色更鲜艳。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，由有机金属盐和溶剂组成，有机金属盐溶于溶剂并可在高温下转化为鲜红色的金属氧化物，有机金属盐为有机铁盐、有机钙盐和有机钠盐的混合金属盐中的至少两种。
进一步，以金属离子计，有机金属盐的质量百分含量为6～10％，余量为溶剂。
进一步，以金属离子计，当有机金属盐包括有机铁盐时，铁的质量百分含量为5～7％；当有机金属盐包括有机钙盐时，钙的质量百分含量为1～3％；当有机金属盐包括有机钠盐时，钠的质量百分含量为0～2.5％。
进一步，有机金属盐为金属的有机羧酸盐。
进一步，所述溶剂为烷烃溶剂、酯类溶剂中的至少一种。
进一步，鲜红色陶瓷渗花墨水中的溶剂为烷烃溶剂、酯类溶剂中的至少一种；其中烷烃溶剂为C8-C25的正构烷烃、异构烷烃或者环烷烃中的至少一种，酯类溶剂包含但不限于辛酸异丙酯、癸酸异丙酯、月桂酸异丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸异辛酯、月桂酸异辛酯、椰油酸异辛酯等，这些溶剂都可以通过商业直接购买。
鲜红色陶瓷渗花墨水中的有机羧酸，包含但不限于己酸、环烷酸、辛酸、异辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸等；优选的有环烷酸或者异辛酸，这些有机酸都可以通过商业直接购买。
鲜红色陶瓷渗花墨水中的水溶性的铁盐包含但不限于氯化铁、硝酸铁、硫酸铁等；水溶性钙盐，包含但不限于氯化钙、硝酸钙等。这些无机盐都可以通过商业直接购买。
进一步，当有机金属盐包括有机铁盐时，有机铁盐的合成方法包含如下步骤：
(1)以氢氧化钠的水溶液和有机酸为原料，温度控制在40～200℃，通过酸碱皂化反应制备出有机酸钠盐水溶液；
(2)向(1)中加入10～60％水溶性铁盐溶液和有机溶剂，温度控制在40～200℃，反应1小时以上；
(3)萃取分液，得到有机相；减压蒸馏除去水份得到含有溶剂的有机铁盐。
进一步，当有机金属盐包括有机钙盐时，有机钙盐的合成方法包含如下步骤：
(1)以氢氧化钠的水溶液和有机酸为原料，温度控制在40～200℃，通过酸碱皂化反应制备出有机酸钠盐水溶液；
(2)向(1)中加入10～60％水溶性钙盐溶液和有机溶剂，温度控制在40～200℃，反应1小时以上；
(3)萃取分液，得到有机相；减压蒸馏除去水份得到含有溶剂的有机钙盐。
进一步，当有机金属盐包括有机钠盐时，有机钠盐的合成方法包含如下步骤：以氢氧化钠和有机酸为原料，摩尔比为1：1.1～2和部分溶剂搅拌均匀，反应温度40～200℃，反应1小时以上，后减压蒸馏除去水份得到有机钠盐的溶液。
一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水的制备方法，其特征在于：包含如下步骤：将有机金属盐溶液和溶剂按比例混合，调至所需的金属含量和粘度，搅拌均匀，用1微米滤芯过滤，即得鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的墨水中在配方中引入钙离子和钠离子可以改变煅烧后形成的金属氧化物的结构，使其发色向深红色的方向转变，从而具有鲜红色的发色效果，改变现有渗花墨水红色发暗、偏棕的状况，丰富了陶瓷渗花墨水的色域，使喷墨抛光砖的色彩更丰富颜色更鲜艳，可大幅提高喷墨抛光砖的装饰效果。本发明的墨水，可长时间保存，不沉淀和不堵塞喷头，具有良好的喷墨打印性能。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。以下实施例中，如无特别说明，有机金属盐的含量均为金属离子的质量百分含量计。
实施例1
其中渗花墨水的粘度为18mPa s，表面张力为25mN/m。
实施例2
其中渗花墨水的粘度为25mPa s，表面张力为26.5mN/m。
实施例3
其中渗花墨水的粘度为30mPa s，表面张力为30.0mN/m。
实施例4
其中渗花墨水的粘度为28mPa s，表面张力为27.8mN/m。
实施例5
其中渗花墨水的粘度为22mPa s，表面张力为27.2mN/m。
对比例
其中渗花墨水的粘度为40mPa s，表面张力为27.2mN/m。
上述的实施例和对比例中异辛酸铁或者钙的合成包含如下步骤：
(1)以20％的NaOH水溶液和异辛酸为原料，温度控制在80℃，通过酸碱皂化反应制备出异辛酸钠水溶液；
(2)向(1)中加入20％的水溶性氯化铁溶液或者氯化钙溶液和适量的烷烃溶剂或者酯类溶剂混匀；温度升至100℃，反应2小时；
(3)反应完毕，萃取分液，120℃温度下蒸馏去除残留水分，即得发色有机异辛酸金属盐；
上述的实施例中异辛酸钠的合成包含如下步骤：以NaOH和异辛酸为原料，摩尔比为1:1.8，并加入适量的烷烃溶剂或者酯类溶剂，温度控制100℃，反应1小时以上，后减压蒸馏除去水分得到溶于烷烃溶剂或者酯类溶剂的异辛酸钠溶液。
上述实施例和对比例中渗花墨水的制备包含如下步骤：按实施例中的比例将发色有机金属盐溶液和溶剂混合，调至所需的金属含量、粘度和表面张力，搅拌均匀，用1微米滤芯过滤，即得鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水。
以上实施例和对比例的发色实验测试，按如下方式进行：
1)发色面料的组成，按如下质量百分比为：SiO2 71％，Al2O3 20％，MgO 0.5％，CaO0.5％，K2O 4％，Na2O 4％；另外还加入纳米氧化硅作为助色剂，助色剂的加入量为面料质量的4％；通过压机压在底坯上；
2)喷墨打印机为希望陶瓷喷墨打印机，喷头XAAR GS40喷头，按满灰度打印，喷墨量为40g/m2，直接打印在含有1)发色面料的砖坯中；
3)砖坯烧成温度为1210℃；
4)通过Datacolor色差仪测试墨水在砖坯表面烧成后的发色效果。
以上各实施例及对比例的试验色彩结果如表1所示：
表1实施例和对比例试验色彩结果
| L<sup>*</sup> | a<sup>*</sup> | b<sup>*</sup> | 颜色描述 | |
| 实施例1 | 57.8 | 18.6 | 15.0 | 颜色略鲜 |
| 实施例2 | 57.2 | 22.4 | 16.9 | 颜色鲜红 |
| 实施例3 | 57.0 | 20.8 | 15.9 | 颜色鲜红 |
| 实施例4 | 58.0 | 23.4 | 17.5 | 颜色鲜红 |
| 实施例5 | 57.0 | 24.0 | 18.4 | 颜色鲜红 |
| 对比例1 | 56.6 | 16.3 | 14.1 | 颜色暗 |
从色彩对比结果可以看出，本发明实施例中的墨水具有鲜红色的发色效果。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，其特征在于：由有机金属盐和溶剂组成，有机金属盐溶于溶剂并在1210℃下转化为鲜红色的金属氧化物，有机金属盐为有机铁盐，以及选自有机钙盐和有机钠盐中的至少一种；所述有机金属盐为金属的有机羧酸盐，所述有机羧酸包括己酸、环烷酸、辛酸、异辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的至少一种；所述溶剂为烷烃溶剂、酯类溶剂中的至少一种；所述鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水用于掺有纳米氧化硅助色剂的底坯的上色。
2.根据权利要求1所述一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，其特征在于：以金属离子计，有机金属盐的质量百分含量为6～10％，余量为溶剂。
3.根据权利要求1所述一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，其特征在于：以金属离子计，所述有机铁盐中铁的质量百分含量为5～7％；当有机金属盐包括有机钙盐时，钙的质量百分含量为1～3％；当有机金属盐包括有机钠盐时，钠的质量百分含量为0～2.5％。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，其特征在于：所述有机铁盐的合成方法包含如下步骤：
(1)以氢氧化钠的水溶液和有机酸为原料，温度控制在40～200℃，通过酸碱皂化反应制备出有机酸钠盐水溶液；
(2)向(1)中加入10～60％水溶性铁盐溶液和有机溶剂，温度控制在40～200℃，反应1小时以上；
(3)萃取分液，得到有机相；减压蒸馏除去水份得到含有溶剂的有机铁盐。
5.根据权利要求1至3任一项所述一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，其特征在于：当有机金属盐包括有机钙盐时，有机钙盐的合成方法包含如下步骤：
(1)以氢氧化钠的水溶液和有机酸为原料，温度控制在40～200℃，通过酸碱皂化反应制备出有机酸钠盐水溶液；
(2)向(1)中加入10～60％水溶性钙盐溶液和有机溶剂，温度控制在40～200℃，反应1小时以上；
(3)萃取分液，得到有机相；减压蒸馏除去水份得到含有溶剂的有机钙盐。
6.根据权利要求1至3任一项所述一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水，其特征在于：当有机金属盐包括有机钠盐时，有机钠盐的合成方法包含如下步骤：以氢氧化钠和有机酸为原料，摩尔比为1：1 .1～2和部分溶剂搅拌均匀，反应温度40～200℃，反应1小时以上，后减压蒸馏除去水份得到有机钠盐的溶液。
7.根据权利要求1所述一种鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水的制备方法，其特征在于：包含如下步骤：将有机金属盐溶液和溶剂按比例混合，调至所需的金属含量和粘度，搅拌均匀，用1微米滤芯过滤，即得鲜红色陶瓷喷墨渗花墨水。
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