【摘 要】
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陶瓷喷墨打印技术因其装饰效果细腻真实、打印清晰度高、打印速度快,可定制图案且无需制版等优点成为当前陶瓷装饰技术的主流。然而,喷墨打印所使用的陶瓷墨水是悬浮体系,容易出现絮凝、沉降而导致堵塞喷头的问题。为此,需要将悬浮体系的墨水发展为固态陶瓷色料,这是新一代陶瓷装饰技术——陶瓷激光打印技术的核心。陶瓷激光打印技术对陶瓷墨粉在粒径分布、颗粒形貌、流动性和荷电性等方面具有严格的要求。为解决上述问题,本论
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陶瓷喷墨打印技术因其装饰效果细腻真实、打印清晰度高、打印速度快,可定制图案且无需制版等优点成为当前陶瓷装饰技术的主流。然而,喷墨打印所使用的陶瓷墨水是悬浮体系,容易出现絮凝、沉降而导致堵塞喷头的问题。为此,需要将悬浮体系的墨水发展为固态陶瓷色料,这是新一代陶瓷装饰技术——陶瓷激光打印技术的核心。陶瓷激光打印技术对陶瓷墨粉在粒径分布、颗粒形貌、流动性和荷电性等方面具有严格的要求。为解决上述问题,本论文以蓝色钴蓝色料(CoAl2O4)和黄色锆镨黄色料(Pr-Zr SiO4)为研究对象,采用沉淀合成呈色性能优异的陶瓷色料,进而进行表面改性和荷电修饰,使其满足激光打印需要,利用差热-热重(DTA/TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、紫外可见光光谱(UV-vis)等测试技术对所制备的球形色料进行表征。对蓝色钴蓝色料,以球形SiO2为模板剂,采用沉淀法制备球形色料,并研究了Co/Al比和煅烧温度对色料呈色性能的影响,以及球形钴蓝色料在透明釉中的呈色性能。研究结果表明:通过CoAl2O4沉积在硅球模板的表面煅烧得到SiO2@CoAl2O4核壳结构的球形钴蓝色料,钴用量低且未改变模板球形结构。当Co/Al比为1:3时,煅烧温度为1100℃时,色料呈现纯正的蓝色色调,色度值为L*=51.84,a*=-10.49,b*=-38.83。Co/Al比不同制备的产物均为尖晶石型CoAl2O4,微观形貌均呈现2-3μm左右的球形。随着煅烧温度的提高,钴蓝色料的呈色由灰色转变成青色直至蓝色。球形钴蓝色料在透明釉中呈现出优异着色性能。对黄色锆镨黄色料,以球形SiO2为模板剂,采用沉淀法制备陶瓷色料,研究了锆源、镨离子掺杂量、煅烧温度对锆镨黄色料的呈色性能影响,及其在透明釉中的着色性能。结果表明:采用四氯化锆制备的球形锆镨黄色料的形貌呈现规则的球形。随着镨离子含量的增加和煅烧温度的提高,色料的呈色由浅黄色转变为亮黄色。当镨掺杂量为5%,煅烧温度为900℃时,色料的呈色性能最佳,色度值为L*=84.19,a*=1.27,b*=48.19。锆镨黄色料通过包裹在球形氧化硅的表面形成SiO2@Pr-ZrSiO4结构的球形锆镨黄色料。球形锆镨黄色料在透明釉中发色稳定,具备良好的呈色效果。以球形钴蓝色料为研究对象,对其进行表面改性和荷电修饰。红外光谱、比表面积测试结果均表明氟硅烷偶联剂有效地对钴蓝色料进行憎水处理。当氟硅烷偶联剂浓度为1.25%时,色料表面的偶联剂包覆量达到最大值4.52wt%,此时色料的水接触角为140.3°。经电荷调节剂修饰后的钴蓝色料与载体Fe3O4摩擦能够产生静电荷,静电荷Q/M值主要和电荷调节剂种类、添加量以及色料与载体的质量比和摩擦时间有关。当在球形钴蓝色料中加入4wt%的电荷调节剂N24,改性色料与载体Fe3O4质量比为1:24,摩擦时间为5min时,钴蓝色料的静电荷Q/M值最大,为-17.41μC/g。
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