[發明專利]一種陶瓷顏料水性分散劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710896456.4
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107793839A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 柯凱;文帥濤;常鷹
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C09D11/38
• 分類號: C09D11/38;C08F283/06;C08F230/08;C08F220/06;C08F226/04;C08F220/34
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武,周瑾

技術領域：

本發明涉及到有機/無機復合功能材料技術領域，特別涉及到噴墨墨水技術領域，具體涉及到一種陶瓷顏料水性分散劑及其制備方法。

背景技術：

利用噴墨打印技術與計算機技術，首先把陶瓷顏料制備成陶瓷墨水，然后利用直徑約幾十微米的噴嘴，將小墨滴從噴嘴噴出，并高速沉積于載體上，類似于打印的原理，這樣就可以在玻璃以及陶瓷的表面上印刷任意復雜的花色，從而隨意裝飾玻璃陶瓷等無機材料的表面。與輥筒印花和絲網印花相比，噴墨打印擁有者精度高、清晰度高的特點。噴墨打印的核心部分為陶瓷墨水，而陶瓷墨水的核心部分即為陶瓷顏料及其分散劑。

陶瓷墨水在國外的研究起步比較早，陶瓷顏料主要以CeO₂、BaTiO₃、ZrO₂、SnO₂、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃及PZT等為核心物質。主要的制備方法有兩種，包括直接分散法和溶膠法。美國的A. B. Dick公司申請了“用于玻璃的噴墨打印墨水混合物的專利，其組成為：質量百分比為3-7 %的防揮發劑（乙二醇乙醚或乙二醇酯）、質量百分比為20%的酚醛清漆樹脂、乙醇、水（水的質量百分比為乙醇的50 %）、可電離可溶性鹽。意大利的Colorobbia Italia S. P. A．公司申請了“納米懸浮液形式的陶瓷著色劑的專利。此專利介紹了懸浮液狀陶瓷著色劑，該著色劑由納米級顆粒組成。陶瓷顏料分散劑就是將陶瓷顏料粉體穩定的分散在溶劑中。為了實現陶瓷墨水在打印機的良好的打印，就必須具有符合打印的某些性質，如顆粒的大小、粘度、導電率等，分散劑的種類、pH值以及粘度等對墨水性能的影響最大。

常見的無機分散劑不存在空間位阻作用，排斥能力有限，無法有效排斥分散；而常見高分子聚合物分散劑多應用于其他行業，其分子結構、尺寸無法適應該陶瓷顏料納米顆粒應用體系；此外，經Zeta電位測定，陶瓷顏料納米顆粒帶電電性不一，采用陰、陽離子兩性離子方可錨固于表面，利用靜電斥力和空間位阻進行分散，分散性適應性有效提升。

專利CN 106147397 A公開一種顏料墨水分散體系配方，所述顏料墨水分散體系配方，以質量百分比計，包括以下組分：炭黑10-30%、分散劑0-50%，德固賽A200納米白炭黑0.001-0.002%、助劑0.0001-0.0004%，其余為水；該發明通過在墨水體系中添加納米白炭黑和分散劑并控制墨水體系的適當的計量比，從而可以起到很好減少分散劑使用量增加體系穩定性效果。

專利CN 106189514 A公開了一種用于噴墨打印的黑青花色料水性分散劑及其制備方法和應用方式。該分散劑含有柔性的聚硅氧烷主鏈，主鏈上含有多巴胺單元和伯氨基，同時還有含有羧基的聚醚側鏈。多巴胺單元和伯氨基能夠牢固和錳系、鐵系、鉻系氧化物色料顆粒表面產生穩定的配合作用；聚硅氧烷主鏈則能保證分散劑分子盡可能的附著在色料顆粒表面，并且能夠使得陶瓷墨水的表面張力得以降低；含有羧基的聚醚側鏈能夠在水中分散，同時在微堿性條件下，羧基電離，在色料粒子表面產生負電層，進一步抑制色料粒子的團聚沉降。

專利CN 104861101 A公開了一種中性墨水用水溶性分散劑及其制備方法， 該方法以乙二醇胺和磷酸氫二銨對具有雙親結構的苯乙烯-馬來酸酐共聚酯進行改性，制備得到具有大空間位阻和多電荷結構的苯乙烯-馬來酸酐共聚酯類分散劑，該分散劑對顏料分散效果好，尤其適用于中性墨水高濃度色漿制備中，可制備濃度大于40wt. %的中性墨水高濃度色漿，且體系粘度低，穩定性好，應用范圍廣、適用于中性墨水的高濃度色漿制備具有巨大的市場前景。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種陶瓷顏料水性分散劑及其制備方法。

本發明的設計思想是所采用的醚類兩性聚羧酸系分散劑，通過磷酸基、異氰酸酯末端基團、硅烷偶聯劑水解低聚物在潤濕劑的協助下，以離子鍵、共價鍵、氫鍵、范德華力等作用以單點或多點錨固的方式吸附在陶瓷顏料顆粒表面，且長支鏈醚類大單體伸展于陶瓷顏料納米顆粒中，當表面吸附分散劑的顆粒相接近時，顆粒表面之間的距離小于該長支鏈兩倍長度時，兩個吸附層間產生空間位阻效應。

陶瓷墨水是一種具有良好穩定性的懸浮液，作為陶瓷顏料分散劑，除醚類兩性聚羧酸系分散劑、潤濕劑，還復合懸浮劑、pH值緩沖劑、粘度改性劑，以確保其持久分散性和抗沉降性。

為實現上述目的，本發明的技術方案為:

一種陶瓷顏料水性分散劑，所述的分散劑包含如下除水外的重量份組分：