[发明专利]一种陶瓷颜料水性分散剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及到有机/无机复合功能材料技术领域，特别涉及到喷墨墨水技术领域，具体涉及到一种陶瓷颜料水性分散剂及其制备方法。

背景技术：

利用喷墨打印技术与计算机技术，首先把陶瓷颜料制备成陶瓷墨水，然后利用直径约几十微米的喷嘴，将小墨滴从喷嘴喷出，并高速沉积于载体上，类似于打印的原理，这样就可以在玻璃以及陶瓷的表面上印刷任意复杂的花色，从而随意装饰玻璃陶瓷等无机材料的表面。与辊筒印花和丝网印花相比，喷墨打印拥有者精度高、清晰度高的特点。喷墨打印的核心部分为陶瓷墨水，而陶瓷墨水的核心部分即为陶瓷颜料及其分散剂。

陶瓷墨水在国外的研究起步比较早，陶瓷颜料主要以CeO₂、BaTiO₃、ZrO₂、SnO₂、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃及PZT等为核心物质。主要的制备方法有两种，包括直接分散法和溶胶法。美国的A. B. Dick公司申请了“用于玻璃的喷墨打印墨水混合物的专利，其组成为：质量百分比为3-7 %的防挥发剂（乙二醇乙醚或乙二醇酯）、质量百分比为20%的酚醛清漆树脂、乙醇、水（水的质量百分比为乙醇的50 %）、可电离可溶性盐。意大利的Colorobbia Italia S. P. A．公司申请了“纳米悬浮液形式的陶瓷着色剂的专利。此专利介绍了悬浮液状陶瓷着色剂，该着色剂由纳米级颗粒组成。陶瓷颜料分散剂就是将陶瓷颜料粉体稳定的分散在溶剂中。为了实现陶瓷墨水在打印机的良好的打印，就必须具有符合打印的某些性质，如颗粒的大小、粘度、导电率等，分散剂的种类、pH值以及粘度等对墨水性能的影响最大。

常见的无机分散剂不存在空间位阻作用，排斥能力有限，无法有效排斥分散；而常见高分子聚合物分散剂多应用于其他行业，其分子结构、尺寸无法适应该陶瓷颜料纳米颗粒应用体系；此外，经Zeta电位测定，陶瓷颜料纳米颗粒带电电性不一，采用阴、阳离子两性离子方可锚固于表面，利用静电斥力和空间位阻进行分散，分散性适应性有效提升。

专利CN 106147397 A公开一种颜料墨水分散体系配方，所述颜料墨水分散体系配方，以质量百分比计，包括以下组分：炭黑10-30%、分散剂0-50%，德固赛A200纳米白炭黑0.001-0.002%、助剂0.0001-0.0004%，其余为水；该发明通过在墨水体系中添加纳米白炭黑和分散剂并控制墨水体系的适当的计量比，从而可以起到很好减少分散剂使用量增加体系稳定性效果。

专利CN 106189514 A公开了一种用于喷墨打印的黑青花色料水性分散剂及其制备方法和应用方式。该分散剂含有柔性的聚硅氧烷主链，主链上含有多巴胺单元和伯氨基，同时还有含有羧基的聚醚侧链。多巴胺单元和伯氨基能够牢固和锰系、铁系、铬系氧化物色料颗粒表面产生稳定的配合作用；聚硅氧烷主链则能保证分散剂分子尽可能的附着在色料颗粒表面，并且能够使得陶瓷墨水的表面张力得以降低；含有羧基的聚醚侧链能够在水中分散，同时在微碱性条件下，羧基电离，在色料粒子表面产生负电层，进一步抑制色料粒子的团聚沉降。

专利CN 104861101 A公开了一种中性墨水用水溶性分散剂及其制备方法， 该方法以乙二醇胺和磷酸氢二铵对具有双亲结构的苯乙烯-马来酸酐共聚酯进行改性，制备得到具有大空间位阻和多电荷结构的苯乙烯-马来酸酐共聚酯类分散剂，该分散剂对颜料分散效果好，尤其适用于中性墨水高浓度色浆制备中，可制备浓度大于40wt. %的中性墨水高浓度色浆，且体系粘度低，稳定性好，应用范围广、适用于中性墨水的高浓度色浆制备具有巨大的市场前景。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种陶瓷颜料水性分散剂及其制备方法。

本发明的设计思想是所采用的醚类两性聚羧酸系分散剂，通过磷酸基、异氰酸酯末端基团、硅烷偶联剂水解低聚物在润湿剂的协助下，以离子键、共价键、氢键、范德华力等作用以单点或多点锚固的方式吸附在陶瓷颜料颗粒表面，且长支链醚类大单体伸展于陶瓷颜料纳米颗粒中，当表面吸附分散剂的颗粒相接近时，颗粒表面之间的距离小于该长支链两倍长度时，两个吸附层间产生空间位阻效应。

陶瓷墨水是一种具有良好稳定性的悬浮液，作为陶瓷颜料分散剂，除醚类两性聚羧酸系分散剂、润湿剂，还复合悬浮剂、pH值缓冲剂、粘度改性剂，以确保其持久分散性和抗沉降性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为:

一种陶瓷颜料水性分散剂，所述的分散剂包含如下除水外的重量份组分：