CN113092738B - 强触变性墨水的一种高通量筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了强触变性墨水的一种高通量筛选方法。通过非接触式喷墨点胶机对一系列组成不同的墨水进行大范围工艺参数点胶工艺的喷射，得到相应的墨水单点样品库，再根据单点样品库形貌和点胶机打印状态判断墨水打印适性和沉降稳定性，达到对强触变性墨水进行高通量筛选的目的。本发明筛选流程简单，仅需要使用非接触式点胶机，可以在短时间内筛选大量不同组成的强触变性墨水，获得强触变性墨水组成的最佳区间，与传统的流变、表面张力、沉降测试方法相比，具有测试时间短，所需样品量少，可直接表征墨水在喷射时高剪切条件下的性能等优点。
Description
技术领域
本发明属于喷墨打印和材料基因组技术领域，具体涉及强触变性墨水的一种高通量筛选方法。
背景技术
喷墨基3D打印技术是最有前途的增材制造技术之一，不仅仅应用于传统的结构材料中，也越来越多地用于开发功能材料，如感应RFID标签、光伏太阳能电池、OLED显示器件、热电材料等等。然而，新型墨水的开发却相对缓慢，制约了喷墨基3D打印技术的广泛应用。
喷墨打印墨水的开发周期过长主要有以下两方面原因：一方面是由于墨水组成中需调控参数多，因此需要测试的样品数量多；另一方面是在传统的测试方法需要样品液量多(样品制备时间长)，单次测试时间长，无法并行测试等因素的共同作用下，导致总测试时间长。根据材料基因组计划的思想，可以通过高通量筛选的方法在短时间内筛选大量样本，可以有效缩短材料从研发到应用的周期。而如果使用高通量筛选的方法筛选墨水组成，筛选过程中仅需要少量墨水，测试时间短，可以一次性测试多个样品，能极大加快新型墨水的开发速度。
然而，并不是所有墨水都有相应的高通量筛选方案。对于紫外光固化墨水、金属有机前驱物(MOD)墨水这类无固相颗粒的墨水，仅需要测试并计算墨水的打印适性z值。z值可以用以下公式表示：
其中，ρ为墨水密度，r为打印头喷嘴直径，γ为墨水表面张力，μ为墨水粘度。Zhou等(doi：10.1016/j.addma.2019.100792)采用集成粘度测试、表面张力测试等高通量测试部件的一体化液体处理站完成了紫外光固化墨水的高通量筛选，可以在13.1个工作小时内完成96个墨水组成的筛选，相较传统方法快15倍。
但是，对于悬浮液墨水这类含有固相颗粒的喷墨打印墨水，不仅需要考虑墨水的打印适性，更需要关注墨水的沉降稳定性，例如墨水中的固相颗粒是否存在团聚、沉降等不稳定现象。针对悬浮液墨水的打印适性、沉降稳定性同时进行筛选的高通量筛选方法至今仍未见报道。
尤其是对于强触变性墨水(如公布号CN 111662589 A所公开的一种强触变性喷墨打印墨水及其制备方法)而言，不同于传统的悬浮液墨水，建立相应的高通量筛选方法至少有以下几个方面的困难：
(1)墨水特性：强触变性墨水具有很强的触变性，即低剪切条件下具有高粘度，高剪切条件下具有低粘度，传统的高通量方法无法模拟墨水喷射时的高剪切条件；
(2)仪器设备：采用传统的压电式喷墨打印机，可以直接表现墨水在喷射条件下的打印适性和沉降稳定性，但是采用一般的压电式喷墨打印机打印强触变性墨水容易造成墨水断供。
(3)筛选机制：建立高通量筛选方法需要明确易实施的筛选机制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供强触变性墨水组成的一种高通量筛选方法，通过非接触式喷墨点胶机对不同组成墨水进行相同大范围工艺参数的重复喷射，高通量制备墨水单点样品库，再根据样品库的单点形貌和墨水的打印状态判断强触变性墨水的打印适性和沉降稳定性，达到对强触变性墨水进行高通量筛选的目的。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调节强触变性墨水的组成，制备一系列强触变性墨水；
(2)将步骤(1)所得一系列强触变性墨水分别装载到点胶机的不同喷墨单元中，采用相同的大范围工艺参数在基板上对所有墨水进行喷射，高通量制备所有待筛选强触变性墨水的单点样品库；
(3)观察步骤(2)所得单点样品库，通过单点形貌判断墨水的打印适性，根据墨水的打印状态判断墨水的沉降稳定性，完成强触变性墨水组成的高通量筛选。
按上述方案，所述步骤(1)中一系列强触变性墨水由单质粉末、溶剂、助剂组成；其中，所述单质粉末为不与溶剂反应的单质粉末，所述助剂为聚脲触变型流变助剂；所述溶剂由主溶剂和辅助溶剂组成，主溶剂为一种或多种具有伯羟基的醇系溶剂，辅助溶剂为一种或多种具有羟基的醇系或醇醚系溶剂。进一步地，所述强触变性墨水各原料按体积百分比计为：单质粉末0.1～40％(优选2～20％)，助剂0.1～8％(优选1.5～5％)，余量为溶剂。其中，所述单质粉末包括但不限于Pb粉、Bi粉、Mg粉、Mn粉、S粉、Se粉、Te粉等中的一种，所述单质粉末粒径为1～150μm；所述主溶剂占溶剂总体积75～100％，辅助溶剂占溶剂总体积0～25％；所述主溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等中的一种或多种；所述辅助溶剂包括但不限于乙二醇、丙三醇、乙二醇丙醚、三乙二醇甲醚等中的一种或多种；所述聚脲触变型流变助剂包括但不限于BYK-420、DA-420等中的一种。
按上述方案，所述步骤(1)的一系列强触变性墨水的组成不同，包括单质粉末、溶剂、助剂中的至少一种的种类不同，也包括单质粉末、溶剂、助剂中的至少一种的含量不同。为了方便筛选，通常情况下待筛选的一系列强触变性墨水中的单质粉末、溶剂、助剂的种类相同，但是含量不完全相同，即单质粉末占墨水的体积百分比、不同溶剂占溶剂总体积的体积百分比、助剂占墨水的体积百分比中至少有一个不同。
按上述方案，步骤(1)中，强触变性墨水的制备方法为：在手套箱中称量单质粉末；配制混合溶剂，边搅拌边加入助剂和单质粉末，然后采用360rpm以上的搅拌速率继续搅拌0.5～2小时，最后静置4～24小时，得到强触变性墨水。
按上述方案，步骤(2)中，所述点胶机为非接触式喷墨点胶机，优选多通道非接触式喷墨点胶机，喷墨单元为撞针式结构。进一步地，所述多通道非接触式喷墨点胶机具有多个喷墨单元(两个以上)，喷墨单元并列排布，具有相同的撞针式结构。
按上述方案，步骤(2)中，所述大范围工艺参数范围需调节工艺参数包括行程、点胶时间、点胶高度等中的一种以上，大范围工艺参数的范围需覆盖点胶机的常用工艺参数范围。进一步地，所述的大范围工艺参数范围可以是但不限于：行程0.15～0.55mm，点胶时间2.0～10.0ms，点胶高度1.0～5.0mm。对于确定原料的墨水，可以进一步缩小大范围工艺参数的范围，以得到更加精确的可打印工艺窗口。例如，对于Bi强触变性墨水，优选地，所述的大范围工艺参数的范围可以为行程0.25～0.45mm，点胶时间2.5～3.5ms，点胶高度2.0～4.0mm。
按上述方案，步骤(2)中，所述的基板包括但不限于Al2O3陶瓷基板、SiO2毛玻璃基板、Cu金属基板等中的任意一种。
按上述方案，步骤(3)中，单点样品库形貌的采集方式包括但不限于照相机、光学显微镜、电子显微镜等中的任意一种。
按上述方案，步骤(3)中，强触变性墨水打印适性判断依据如下：根据墨水单点样品库的单点形貌判断墨水的打印适性，若墨水在大范围工艺参数的所有工艺参数范围内均未出现连续、完整的单点，则说明墨水打印适性不合格；若墨水在部分工艺参数范围为连续、完整的单点，则说明墨水打印适性合格，该部分工艺参数范围为墨水的可打印工艺窗口。
按上述方案，步骤(3)中，强触变性墨水沉降稳定性判断依据如下：根据墨水单点样品库制备过程中墨水的打印状态判断墨水的沉降稳定性，若墨水在喷墨打印开始时堵塞喷头(主要是阀座或针头堵塞)，则该墨水沉降稳定性不合格；若墨水在打印过程中堵塞喷头，则该墨水沉降稳定性处于临界状态；若墨水在完成单点样品库制备后仍未见堵塞，则该墨水沉降稳定性合格。
本发明首次采用点胶机对悬浮液类墨水的打印适性和沉降稳定性进行高通量筛选，可以快速、准确、高通量地筛选强触变性墨水组成。与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明开发出了一套针对悬浮液墨水的高通量筛选方法。与现有的紫外光固化墨水的高通量筛选方法相比，现有方法通过高通量测试墨水的粘度和表面张力，对墨水打印适性进行筛选，只适合于筛选无固相颗粒的墨水。而悬浮液墨水需要考察墨水的打印适性和沉降稳定性。本发明可以直接表现墨水在喷射条件下的打印适性和沉降稳定性，同时对悬浮液墨水的打印适性和沉降稳定性进行高通量筛选；
2)针对强触变性墨水的特性，本发明采用了具有撞针式结构的多通道非接触式喷墨点胶机。强触变性墨水是一类特殊的悬浮液墨水，在低剪切条件下容易形成凝胶，在有效防止沉降的同时也存在流动性差的缺点。本发明采用了具有撞针式结构的多通道非接触式喷墨点胶机有利于墨水向下流动，方便连续供墨，解决了强触变性墨水难以供墨的问题。
3)本发明采用大范围的点胶工艺制备墨水单点样品库，通过对不同组成墨水采用同样的大范围工艺参数进行喷射，即可对强触变性墨水的打印适性和沉降稳定性同时进行高通量筛选，与传统的流变、表面张力、沉降测试方法相比，具有测试时间短，所需样品量少，可直接表现出墨水在喷射时高剪切条件下的性能等优点。
4)本发明提出了一种根据单点样品库形貌和点胶机打印状态判断墨水打印适性和沉降稳定性的方法，该方法简便易行且可靠性高。
总的来说，本发明涉及一种高通量筛选方法，其高通量特点体现在墨水组成参数多元，筛选性能多元，筛选样品数量大，样品库制备工艺相同，可并行化制备。该高通量筛选方法流程简单，仅需要使用点胶机，可以在短时间内筛选大量不同组成的强触变性墨水，获得强触变性墨水组成的最佳区间，有较强的应用价值。
附图说明
图1为多通道非接触式喷墨点胶机和拆解的喷墨单元示意图。
图2为撞针式压电喷墨单元和传统压电喷墨单元的比较示意图。其中，图2(a)为具有撞针式结构的压电喷墨单元，图2(b)为挤压式的压电喷墨单元，图2(c)为弯曲式的压电喷墨单元。
图3为实施例1中大范围工艺参数筛选工艺示意图。
图4为实施例1中固含量10vol％，乙二醇占溶剂含量2～15vol％墨水的样品库图片。
图5为实施例2中高通量筛选结果图片。
图6为打印适性验证方法中墨水打印适性z值随固含量变化的曲线图。
图7为沉降稳定性验证方法中(a)沉降质量测试的装置示意图和(b)不同组成墨水和溶剂的沉降质量随时间变化的曲线图。
图8为喷射稳定性验证方法中墨水干燥后总质量(平均质量)随喷射墨滴数目变化的曲线图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，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。
下述实施例中，所述点胶机为改装的三通道Cyber Jet2型点胶机，如图1所示，仅对现有Cyber Jet2型点胶机通过改造加装两个喷墨单元，以实现可以同时进行三种墨水的喷墨打印。每个喷墨单元由控制棒、针筒、鲁尔锁、阀座、针头组成，该喷墨单元与其他压电式喷墨单元的区别如图2所示，图2(a)为具有撞针式结构的压电喷墨单元，图2(b)为挤压式的压电喷墨单元，图2(c)为弯曲式的压电喷墨单元。强触变性墨水在无剪切振动时会转变成固态凝胶，图2(b)和图2(c)仅在压电陶瓷附近存在剪切振动，同时墨水流道较为狭窄，容易堵塞造成供墨问题；而图2(a)中控制棒贯穿整个墨仓，控制棒工作时的剪切振动及墨水的重力可以使墨水保持流动，同时在这种结构下沉降的墨水颗粒会到达针头，可以直接影响墨水喷射状态。另外，喷头为可拆卸结构，可拆卸为鲁尔锁、阀座、针头，堵塞后容易更换和清洗。
实施例1
Bi强触变性墨水(固含量10vol％)的一种高通量筛选方法，包括以下步骤：
(1)调节强触变性墨水的组成，制备一系列强触变性墨水，该系列强触变性墨水由Bi粉、BYK-420和溶剂组成，溶剂采用无水乙醇和乙二醇的混合物；
具体地，该系列强触变性墨水的固含量以单质粉末Bi粉占墨水的体积百分比来计为10vol％，助剂BYK-420占墨水的体积百分比为2.5vol％，余量为溶剂。该系列强触变性墨水在组成上的区别在于乙二醇占溶剂总体积比例不同，具体组成如表1所示。墨水的制备过程如下：1.称量粉末：在手套箱中称取Bi粉末(纯度99.9％，1000目)；2.配制溶剂：量取无水乙醇、乙二醇，混合均匀后倒入烧杯备用；3.混合搅拌：将Bi粉末从手套箱取出，缓慢加入到混合溶剂中，将烧杯置于磁力搅拌器上，边搅拌边加入触变助剂BYK-420，然后继续搅拌1h，得到悬浮液；4.静置：将悬浮液装入密闭容器中，静置24h，得到强触变性墨水。
表1
(2)将步骤(1)所得一系列强触变性墨水分别装载到点胶机的不同喷墨单元中，采用大范围工艺参数在毛玻璃基板上进行对所有墨水进行喷射，大范围工艺参数的范围需覆盖点胶机的常用工艺参数范围，得到所述一系列强触变性墨水的单点样品库；
该步骤中点胶工艺如图3所示，行程指控制棒抬起离开阀座的高度，吐胶时间是控制棒离开阀座到撞击阀座的时间，针头高度是针头距离基板的高度。其中，图3方阵1为吐胶时间2.8ms，针头高度3.0mm不变，改变行程；方阵2、3为行程0.35mm，针头高度3.0mm不变，改变吐胶时间；方阵4为行程0.35mm，吐胶时间2.8ms不变，改变针头高度。
采用图3中的点胶工艺制备表1中1～7号墨水的样品库。
(3)观察步骤(2)所得单点样品库，通过单点形貌判断墨水的打印适性，根据墨水的打印状态判断墨水的沉降稳定性，完成强触变性墨水组成的高通量筛选。
图4是表1中1～6号墨水样品库的图片，其中1～5号墨水完成了打印过程，得到墨水样品库；6号墨水在试打印过程中堵塞喷头，得到试打印墨水图样；7号墨水在墨水开始打印就出现堵塞现象，未能得到墨水样品库。
打印适性判断：观察图4中墨水样品库。以图4(a)为例，墨水的单点随行程的增加，直径逐渐增大，在行程0.15～0.55mm内，均为连续、完整单点；墨水的单点随吐胶时间的增加，由连续变得不连续(出现漏点)，在吐胶时间2.6～2.9ms内，均为连续、完整单点；墨水的单点在2.0～4.0mm范围内受针头高度影响不大，均为连续、完整单点。因此，对于1号墨水，打印适性合格，可打印工艺窗口为行程0.15～0.55mm，吐胶时间2.6～2.9ms，针头高度2.0～4.0mm。根据以上方法分析其他墨水，发现1～5号墨水打印适性合格，它们的可打印工艺窗口如表2所示；6号墨水由于堵塞喷头，未能获得可打印窗口，但从有限的墨水单点图样可以发现，墨水为连续、完整单点，打印适性合格；7号墨水由于堵塞喷头，未能获得任何墨水图样，打印适性未知。
沉降稳定性判断：观察墨水打印状态，发现1～5号墨水在喷射过程中始终没有堵塞喷头，得到墨水单点样品库，沉降稳定性良好；6号墨水喷射一段时间后堵塞喷头，得到打印墨水图样，沉降稳定性处于临界状态；7号墨水喷射开始时出现堵塞情况，未能得到墨水样品库，沉降稳定性差。
综上所述，该系列强触变性墨水，在固含量为10vol％，BYK-420为2.5vol％，乙醇和乙二醇为87.5vol％时，通过筛选得到乙二醇占溶剂的含量为2～10vol％，有较好的打印适性和沉降稳定性，可以正常喷墨打印。
表2
实施例2
Bi强触变性墨水(固含量2～20vol％)的一种高通量筛选方法，包括以下步骤：
(1)调节强触变性墨水的组成，制备一系列强触变性墨水，该系列强触变性墨水由Bi粉、BYK-420和溶剂组成，溶剂采用无水乙醇和乙二醇的混合物；
具体地，该系列强触变性墨水助剂BYK-420占墨水的体积百分比为2.5vol％，余量为Bi粉末和溶剂。该系列强触变性墨水在组成上的区别在于单质粉末Bi粉占墨水的体积百分比和乙二醇占溶剂总体积比例不同，具体组成如表2所示。墨水的制备过程如下：1.称量粉末：在手套箱中称取Bi粉末(纯度99.9％，1000目)；2.配制溶剂：量取无水乙醇、乙二醇，混合均匀后倒入烧杯备用；3.混合搅拌：将Bi粉末从手套箱取出，缓慢加入到混合溶剂中，将烧杯置于磁力搅拌器上，边搅拌边加入触变助剂BYK-420，然后继续搅拌40min，得到悬浮液；4.静置：将悬浮液装入密闭容器中，静置18h，得到强触变性墨水。
表3
(2)将步骤(1)所得一系列强触变性墨水分别装载到点胶机的不同喷墨单元中，采用大范围工艺参数在毛玻璃基板上对所有墨水进行喷射，大范围工艺参数的范围需覆盖点胶机的常用工艺参数范围得到所述一系列强触变性墨水的单点样品库；
样品库的高通量制备方法与实施例1相同，采集所有墨水在可打印工艺参数(行程0.35mm，吐胶时间2.8ms，针头高度3.0mm)下的喷墨单点形貌，如图5所示。
(3)根据步骤(2)中墨水单点样品库形貌和点胶机打印状态分析墨水的打印适性和沉降稳定性：观察步骤(2)所得单点样品库，通过单点形貌判断墨水的打印适性，根据墨水的打印状态判断墨水的沉降稳定性，完成强触变性墨水组成的高通量筛选。
1～4、8～11、15～19、22～23号墨水完成了打印过程，得到墨水样品库；5、12、20、24、29号墨水在试打印过程中堵塞喷头，得到试打印墨水图样；6-7、13～14、21、25～28、30～35号墨水在墨水开始打印就出现堵塞现象，未能得到墨水样品库。
打印适性判断：发现1～4、8～11、15～19、22～23号墨水打印适性合格；5、12、20、24、29号墨水由于堵塞喷头，未能获得可打印窗口，但从有限的墨水单点图样可以发现，墨水为连续、完整单点，打印适性合格；6-7、13～14、21、25～28、30～35号墨水由于堵塞喷头，未能获得任何墨水图样，打印适性未知。
沉降稳定性判断：观察墨水打印状态，发现处于图5临界线下方的1～4、8～11、15～19、22～23号墨水在喷射过程中始终没有堵塞喷头，得到墨水单点样品库，沉降稳定性良好；在图5临界线上的5、12、20、24、29号墨水喷射一段时间后堵塞喷头，得到打印墨水图样，沉降稳定性处于临界状态；6-7、13～14、21、25～28、30～35号墨水喷射开始时出现堵塞情况，未能得到墨水样品库，沉降稳定性差。
综上所述，该系列强触变性墨水，在固含量为2vol％，BYK-420为2.5vol％，乙醇和乙二醇为95.5vol％时，通过筛选得到乙二醇占溶剂的含量为2～8vol％时，有较好的打印适性和沉降稳定性，可以正常喷墨打印；在固含量为6vol％，BYK-420为2.5vol％，乙醇和乙二醇为91.5vol％时，通过筛选得到乙二醇占溶剂的含量为2～8vol％时，有较好的打印适性和沉降稳定性，可以正常喷墨打印；在固含量为10vol％，BYK-420为2.5vol％，乙醇和乙二醇为87.5vol％时，通过筛选得到乙二醇占溶剂的含量为2～10vol％时，有较好的打印适性和沉降稳定性，可以正常喷墨打印；在固含量为15vol％，BYK-420为2.5vol％，乙醇和乙二醇为82.5vol％时，通过筛选得到乙二醇占溶剂的含量为2～4vol％时，有较好的打印适性和沉降稳定性，可以正常喷墨打印；在固含量为20vol％，BYK-420为2.5vol％，乙醇和乙二醇为77.5vol％时，通过筛选发现乙二醇占溶剂的含量为2vol％以上时，墨水无法正常打印。
优选地，可打印的Bi强触变性墨水的组成为BYK-420含量2.5vol％，固含量2～10vol％，余量为溶剂乙醇和乙二醇，其中乙二醇占溶剂含量为2～6vol％。
验证本发明所述强触变性墨水的高通量筛选方法的有效性
为了验证本发明所述强触变性墨水的高通量筛选方法的有效性，包括以下几部分：
(a)墨水打印适性的验证方法如下：测试不同墨水粘度(高剪切条件)、表面张力，并根据测试结果计算得到打印适性z值，与本发明所述高通量筛选结果比较。其中，粘度测试采用流变仪测试，需墨水至少30mL，测试条件为剪切速率变化(低剪切速率～高剪切速率～低剪切速率)，测试得到粘度随剪切速率变化曲线。其中，低剪切速率可以为0.01～0.1s-1，高剪切速率可以为100～1000s-1。表面张力测试采用铂金板法，需墨水至少30mL。
(b)墨水沉降稳定性的验证方法如下：测试不同墨水的沉降质量，计算沉降速率，与本发明所述高通量筛选结果比较；其中，沉降质量测试采用改装的密度测试装置，需墨水至少100mL。
(c)墨水喷射稳定性的验证方法如下：测试墨水单点质量，验证墨水能否稳定打印。其中，所述墨水单点质量测试需墨水1～3mL，测试200～2000点墨水质量，计算单点质量。
具体地，强触变性墨水的一种高通量筛选方法的验证方法，包括以下步骤：
(a)配制BYK-420含量2.5vol％，乙二醇占溶剂含量为6vol％，固含量分别为4vol％、6vol％、8vol％、10vol％、15vol％、20vol％共6种Bi强触变性墨水各30mL，使用赛默飞Mars 40动态剪切流变仪测试墨水剪切速率800s-1时的粘度；另外配制以上6种墨水各30mL，使用上海方瑞QBZY-2全自动表面张力仪采用铂金板法测试墨水的表面张力。根据以上测试的结果计算各墨水的打印适性z值。
图6为以上6种墨水打印适性z值随固含量变化的曲线图。从图中可以看出乙二醇占溶剂含量6vol％，固含量4～20vol％的Bi强触变墨水，其打印适性z值均在可打印区间(1<z<10)内，与高通量筛选结果相符。
因此，本发明的高通量筛选方法对于打印适性的筛选是有效的。
(b)在密度测试装置中增加铝片，如图7(a)图所示，当墨水中颗粒落到铝片上，电子天平的示数就会产生变化，从而计算得到墨水在该范围内的沉降质量。配制溶液，组成如表4所示，将溶液倒入测试装置，测试得到不同溶液的随时间变化的沉降质量，并根据以下公式计算沉降速率υs。
其中，υs为沉降速率，m0是初始时间t0＝0s时的天平示数，ms是沉降时间ts时的天平示数。
表4
图7(b)是以上10个样品的沉降质量随时间变化曲线。
其中，无粉末颗粒的1#、2#样品沉降质量不随时间改变，说明该装置可有效测量沉降质量。
观察3#～5#样品的沉降质量变化趋势，无添加剂的3#样品在90s内完全沉降，加入分散剂、增稠剂PVP的4#样品沉降变慢，但最终完全沉降，加入BYK-420的5#样品基本不沉降。这说明加入BYK-420的强触变性墨水有着良好的沉降稳定性。
计算5#～10#样品的沉降速率，当沉降时间为600s时，六种墨水的沉降速率有明显的区别：处于临界线上方的21号墨水和35号墨水的沉降速率分别为88.81g·h-1、56.91g·h-1，处于临界线上的24号墨水和29号墨水的沉降速率分别为0.64g·h-1、0.62g·h-1，处于临界线下方的17号墨水和22号墨水的沉降速率分别为0.15g·h-1、0.13g·h-1。可以发现，高通量筛选方法筛选出沉降稳定性不同的墨水确实有不同的沉降速率，沉降稳定性相同的墨水沉降速率相差不大。
因此，本发明的高通量筛选方法对于沉降稳定性的筛选是有效的。
(c)配制BYK-420含量2.5vol％，乙二醇占溶剂含量6vol％，固含量分别为2vol％、6vol％、10vol％的Bi强触变性墨水各7mL，装载到点胶机中在毛玻璃基板上进行200、400、800、1200、1600、2000点的喷墨打印，自然干燥后称量质量，计算增加的总质量和单点平均质量。
图8为以上墨水干燥后总质量(平均质量)随喷射墨滴数目变化的曲线图。可以发现，经筛选出具有良好的打印适性和沉降稳定性的墨水，墨水干燥后总质量随墨滴数目呈线性变化，单点平均质量保持稳定。
因此，高通量筛选出的强触变性墨水具有良好的喷射稳定性。
综上所述，本发明所述高通量筛选方法有效，所筛选出的强触变性墨水具有良好的打印适性和沉降稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调节强触变性墨水的组成，制备一系列组成不同的强触变性墨水；
(2)将步骤(1)所得一系列强触变性墨水分别装载到点胶机的不同喷墨单元中，采用相同的大范围工艺参数在基板上对所有墨水进行喷墨，高通量制备所有待筛选强触变性墨水的单点样品库；
(3)根据步骤(2)所得单点样品库，通过单点形貌判断墨水的打印适性，根据墨水的打印状态判断墨水的沉降稳定性，完成强触变性墨水组成的高通量筛选；
步骤(3)对于墨水打印适性和沉降稳定性的判断依据分别如下：
根据墨水单点样品库的单点形貌判断墨水的打印适性，若墨水在大范围工艺参数的所有工艺参数下均未出现连续、完整的单点，则说明墨水打印适性不合格；若墨水在部分工艺参数范围为连续、完整的单点，则说明墨水打印适性合格，该部分工艺参数范围为墨水的可打印工艺窗口；
根据墨水单点样品库制备过程中墨水的打印状态判断墨水的沉降稳定性，若墨水在喷墨打印开始时堵塞喷嘴，则该墨水沉降稳定性不合格；若墨水在打印过程中堵塞喷嘴，则该墨水沉降稳定性处于临界状态；若墨水在完成单点样品库制备后仍未见堵塞，则该墨水沉降稳定性合格 。
2.根据权利要求1所述的强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，步骤(1)所述的强触变性墨水的组成调节包括单质粉末、溶剂、助剂的种类调节，也包括单质粉末、溶剂、助剂的含量调节。
3.根据权利要求1所述的强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，所述点胶机为非接触式喷墨点胶机，具有多个喷墨单元，喷墨单元并列排布，具有相同的撞针式结构。
4.根据权利要求1所述的强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，大范围工艺参数的调节范围为：行程0.15～0.55mm，点胶时间2.0～10.0ms，点胶高度1.0～5.0mm。
5.根据权利要求1所述的强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，所述的基板包括但不限于Al2O3陶瓷基板、SiO2毛玻璃基板、Cu金属基板中的一种。
6.根据权利要求1所述的强触变性墨水的一种高通量筛选方法，其特征在于，步骤(3)所述的单点形貌的采集方式包括但不限于照相机、光学显微镜、电子显微镜中的一种。
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