CN111732855A - 一种防静电的陶瓷墨水、制备方法及陶瓷砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种防静电的陶瓷墨水、制备方法及陶瓷砖，其特征在于，陶瓷墨水按重量组份主要包括以下原料：釉粉35‑45份，甘油5‑10份，树脂3‑7份，分散剂2‑5份，粘结剂0.8‑1.5份，表面活性剂0.8‑3份，水20‑30份，有机溶剂10‑20份；所述釉粉为氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛的混合物，所述二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:（0.3‑0.5）:（0.1‑0.3）:（0.05‑0.1）:（0.1‑0.2）：（0.03‑0.08）：（0.08‑0.2）。本发明提供的陶瓷墨水热稳定性高，不聚沉；将其喷涂在陶瓷砖上，制得的陶瓷具有非常优异的抗静电性能，耐磨损，防污等级高。

Description

一种防静电的陶瓷墨水、制备方法及陶瓷砖
技术领域
本发明涉及陶瓷釉料技术领域，尤其涉及一种防静电的陶瓷墨水、制备方法及陶瓷砖。
背景技术
陶瓷墨水，是一种含有一些特殊陶瓷粉体的悬浊液或乳浊液，通常包括陶瓷粉体、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其它辅料。利用喷墨机可将无机颜料功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷砖上，实现建筑陶瓷的个性化和功能化。
目前，陶瓷砖的应用也越来越广泛，例如：家用的地砖、墙砖，商用的地砖、墙砖，实验室用的地砖、墙砖等等。陶瓷砖在使用过程中由于与其他物体进行接触，陶瓷砖经常会带上静电。陶瓷砖带上静电后，会与空气中的带电灰尘、油污进行静电力作用，将灰尘、油污吸附到陶瓷砖表面，造成陶瓷砖体非常脏，且实验室的陶瓷砖带上静电后会造成实验数据的不精确，甚至由于静电作用造成实验仪器报废。
现有技术中，虽然有较多的防静电陶瓷墨水，但现有的防静电墨水大都通过添加导电填料铝粉、炭黑和/或石墨烯来达到防静电的目的，普遍存在热稳定性差的问题。另外，现有的防静电陶瓷墨水在喷涂到砖坯上后，容易导致陶瓷砖的耐磨度、防污性能变差，使用过程中很容易磨损而失去防静电效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种热稳定性好、无需添加专门的导电填料、且喷涂在陶瓷砖坯体上后能有效提高陶瓷砖耐磨、防污性能的陶瓷墨水。
本发明的另一个目的在于提供一种上述陶瓷墨水的制备方法。
本发明的在一个目的在于提供一种使用了上述陶瓷墨水的陶瓷砖。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，按重量组份主要包括以下原料：釉粉35-45份，甘油5-10份，树脂3-7份，分散剂2-5份，粘结剂0.8-1.5份，表面活性剂0.8-3份，水20-30份，有机溶剂10-20份。
所述釉粉为氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛的混合物，所述二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:（0.3-0.5）:（0.1-0.3）:（0.05-0.1）:（0.1-0.2）：（0.03-0.08）：（0.08-0.2）。
更为优选的是，所述陶瓷墨水按重量组份主要包括以下原料：釉粉38-42份，甘油6-9份，树脂4-6份，分散剂3-4份，粘结剂1-1.4份，表面活性剂1-2.5份，水25-28份，有机溶剂12-17份。
更为优选的是，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂以及羧甲基纤维素钠中的至少一种。
更为优选的是，所述分散剂为聚丙烯酸、苯甲酸以及Afcona4590中的一种。
更为优选的是，所述粘结剂为a-氰基丙烯酸酯或者环氧改性β-环糊精。
更为优选的是，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯以及脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种。
更为优选的是，所述有机溶剂为异丙醇、 咯烷酮、乙醇、环己基吡、醋酸乙酯以及醋酸丁酯中的一种或多种。
一种防静电的陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，用来制备如上所述的防静电的陶瓷墨水，包括以下步骤：S1.将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散30-50min，制得混料a；S2.将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径100-300nm，得到浆料b；S3.将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为40-50℃，200-500r/min的搅拌速度下，搅拌20-30min，进行10000-12000目过滤，得到陶瓷墨水。
一种陶瓷砖，其特征在于，在陶瓷砖的砖坯表面喷涂如上所述的防静电的陶瓷墨水。
更为优选的是，陶瓷砖的砖坯在温度1200-1350℃下烧成，烧成时间为45-70分钟。
本发明的有益效果是。
一、本发明提供的陶瓷墨水具有十分优异的热稳定。经实际测试，在60℃条件下放置10h不聚沉。
二、本发明提供的陶瓷砖具有十分优异的防静电能力。经实际测试，陶瓷砖初始表面电阻可以达到5×103Ω，且耐磨测试后，陶瓷砖表面电阻仍可基本维持不变，电阻稳定、持久，抗静电性能大幅度提高。
三、本发明提供的陶瓷砖具有十分优异的耐磨、防污性能。经实际测试，陶瓷砖的初始耐污等级可达5级，且耐磨测试后，防污等级基本维持不变，非常耐磨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例1：
一种防静电的陶瓷墨水，按重量组份计主要包括以下原料：釉粉35份，甘油10份，树脂3份，分散剂5份，粘结剂0.8份，表面活性剂3份，水20份，有机溶剂20份。
其中，所述釉粉由氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛混合而成；本实施例中，二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:0.5:0.1:0.05:0.2：0.08：0.08。
本实施例中，所述树脂为环氧树脂；分散剂为聚丙烯酸；粘结剂采用a-氰基丙烯酸酯；表面活性剂为非离子表面活性剂，非离子表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚；有机溶剂采用异丙醇、咯烷酮。
实际制备上述陶瓷墨水时，步骤如下：1）将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散30min，制得混料a；2）将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径300nm，得到浆料b；3）将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为40℃，500r/min的搅拌速度下，搅拌20min，进行10000目过滤，得到陶瓷墨水。
实际利用上述陶瓷墨水来制备防静电陶瓷砖时，步骤如下：1）制备砖坯；2）在砖坯表面喷涂上述的陶瓷墨水，喷涂均匀；3）在温度为1200℃，烧成时间为70分钟，制得陶瓷砖。
实施例2：
一种防静电的陶瓷墨水，按重量组份计主要包括以下原料：釉粉42份，甘油6份，树脂6份，分散剂3份，粘结剂1.4份，表面活性剂1份，水28份，有机溶剂12份。
其中，所述釉粉采用氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛混合而成；本实施例中，二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:0.5:0.1:0.1:0.2：0.08：0.08。
本实施例中，所述树脂采用丙烯酸树脂；分散剂采用Afcona 4590；粘结剂采用a-氰基丙烯酸酯；表面活性剂为非离子表面活性剂，非离子表面活性剂采用脂肪酸甲酯乙氧基化物；有机溶剂采用醋酸乙酯醋酸丁酯。
实际制备上述陶瓷墨水时，步骤如下：1）将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散35min，制得混料a；2）将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径250nm，得到浆料b；3）将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为42℃，450r/min的搅拌速度下，搅拌22min，进行11500目过滤，得到陶瓷油墨。
实际利用上述陶瓷墨水来制备防静电陶瓷砖时，步骤如下：1）制备砖坯；2）在砖坯表面喷涂上述的陶瓷墨水，喷涂均匀；3）在温度为1320℃，烧成时间为48分钟，制得陶瓷砖。
实施例3：
一种防静电的陶瓷墨水，按重量组份计主要包括以下原料：釉粉45份，甘油5份，树脂7份，分散剂2份，粘结剂1.5份，表面活性剂0.8份 ，水30份，有机溶剂10份。
其中，所述釉粉采用氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛混合而成；本实施例中，二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:0.3:0.3:0.05:0.1：0.03：0.2。
本实施例中，所述树脂采用酚醛树脂、丙烯酸树脂；分散剂采用苯甲酸；粘结剂采用环氧改性β-环糊精；表面活性剂为非离子表面活性剂，非离子表面活性剂采用脂肪酸聚氧乙烯酯；有机溶剂采用乙醇、环己基吡。
实际制备上述陶瓷墨水时，步骤如下：1）将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散50min，制得混料a；2）将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径100nm，得到浆料b；3）将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为50℃，200r/min的搅拌速度下，搅拌30min，进行12000目过滤，得到陶瓷墨水。
实际利用上述陶瓷墨水来制备防静电陶瓷砖时，步骤如下：1）制备砖坯；2）在砖坯表面喷涂上述的陶瓷墨水，喷涂均匀；3）在温度为1350℃，烧成时间为45分钟，制得陶瓷砖。
实施例4：
一种防静电的陶瓷墨水，按重量组份计主要包括以下原料：釉粉38份，甘油9份，树脂4份，分散剂4份，粘结剂1份，表面活性剂2.5份，水25份，有机溶剂17份。
其中，所述釉粉采用氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛混合而成。本实施例中，二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:0.4:0.2:0.08:0.12：0.05：0.09。
所述树脂采用羧甲基纤维素钠；分散剂采用聚丙烯酸；粘结剂采用a-氰基丙烯酸酯；表面活性剂为非离子表面活性剂，非离子表面活性剂采用脂肪酸甲酯乙氧基化物；有机溶剂采用异丙醇、醋酸丁酯中的一种或多种。
实际制备上述陶瓷墨水时，步骤如下：1）将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散45min，制得混料a；2）将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径120nm，得到浆料b；3）将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为45℃，240r/min的搅拌速度下，搅拌28min，进行目过滤，得到陶瓷油墨。
实际利用上述陶瓷墨水来制备防静电陶瓷砖时，步骤如下：1）制备砖坯；2）在砖坯表面喷涂上述的陶瓷墨水，喷涂均匀；3）在温度为1320℃，烧成时间为65分钟，制得陶瓷砖。
实施例5：
一种防静电的陶瓷墨水，按重量组份计主要包括以下原料：釉粉40份，甘油8份，树脂5份，分散剂3份，粘结剂1.2份，表面活性剂2份，水26份，有机溶剂15份。
其中，所述釉粉采用氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛混合而成。本实施例中，二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:0.4:0.2:0.06:0.15：0.06：0.1。
本实施例中，所述树脂采用环氧树脂、羧甲基纤维素钠；分散剂采用聚丙烯酸、苯甲酸；粘结剂采用环氧改性β-环糊精；表面活性剂为非离子表面活性剂，非离子表面活性剂采用脂肪酸聚氧乙烯酯以及脂肪酸甲酯乙氧基化物；有机溶剂采用乙醇、醋酸乙酯。
实际制备上述陶瓷墨水时，步骤如下：1）将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散38min，制得混料a；2）将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径180nm，得到浆料b；3）将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为44℃，320r/min的搅拌速度下，搅拌25min，进行11000目过滤，得到陶瓷油墨。
实际利用上述陶瓷墨水来制备防静电陶瓷砖时，步骤如下：1）制备砖坯；2）在砖坯表面喷涂上述的陶瓷墨水，喷涂均匀；3）在温度为1250℃，烧成时间为50分钟，制得陶瓷砖。
性能测试：
对实施例1-5提供的陶瓷墨水分别进行热稳定性测试。对实施例1-5制得的陶瓷砖进行抗静电性能、耐磨损、防污等性能的测试。
热稳定性测试标准为：将陶瓷墨水置于60℃条件下放置10h；抗静电性能测试标准为：测试陶瓷砖表面电阻；耐磨损测试标准为：选用莫氏硬度为4的磨料，在瓷砖上摩擦1000次，保有率；防污测试标准为：选用铁锈为污染剂，最高级为5级，最低为1级。
测试结果如下：
Figure 192451DEST_PATH_IMAGE001
。
由上表可以看出：具体实施例1-5的陶瓷墨水以及其制得的陶瓷砖热稳定强，在60℃条件下放置10h不聚沉；初始表面电阻可以达到5×103Ω，且耐磨测试后，表面电阻仍可基本维持不变，电阻稳定、持久，抗静电性能大幅度提高；且非常耐磨，防污等级可以达到5级。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，按重量组份主要包括以下原料：釉粉35-45份，甘油5-10份，树脂3-7份，分散剂2-5份，粘结剂0.8-1.5份，表面活性剂0.8-3份，水20-30份，有机溶剂10-20份；
所述釉粉为氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化镁、以及二氧化钛的混合物，所述二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钙、氧化镁、二氧化钛的重量比为1:（0.3-0.5）:（0.1-0.3）:（0.05-0.1）:（0.1-0.2）：（0.03-0.08）：（0.08-0.2）。
2.根据权利要求1所述的一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，按重量组份主要包括以下原料：釉粉38-42份，甘油6-9份，树脂4-6份，分散剂3-4份，粘结剂1-1.4份，表面活性剂1-2.5份，水25-28份，有机溶剂12-17份。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂以及羧甲基纤维素钠中的至少一种。
4.根据权利要求1-2任一所述的一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸、苯甲酸以及Afcona4590中的一种。
5.根据权利要求1-2任一所述的一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，所述粘结剂为a-氰基丙烯酸酯或者环氧改性β-环糊精。
6.根据权利要求1-2任一所述的一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯以及脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种。
7.根据权利要求1-2任一所述的一种防静电的陶瓷墨水，其特征在于，所述有机溶剂为异丙醇、 咯烷酮、乙醇、环己基吡、醋酸乙酯以及醋酸丁酯中的一种或多种。
8.一种防静电的陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，用来制备如权利要求1-2任一所述的防静电的陶瓷墨水，包括以下步骤：
S1.将釉粉以及树脂加入至有机溶剂中，在超声分散机下分散30-50min，制得混料a；
S2.将混料a加入至研磨机中研磨，研磨至粒径100-300nm，得到浆料b；
S3.将甘油、分散剂、粘结剂、表面活性剂以及浆料b加入至水中，在温度为40-50℃，200-500r/min的搅拌速度下，搅拌20-30min，进行10000-12000目过滤，得到防静电的陶瓷墨水。
9.一种陶瓷砖，其特征在于，在陶瓷砖的砖坯表面喷涂如权利要求1-2任一所述的防静电的陶瓷墨水。
10.根据权利要求9所述的一种陶瓷砖，其特征在于，在温度1200-1350℃下烧成，烧成时间为45-70分钟。
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