现代陶瓷墨水主要以挥发性有机溶剂型为主,会影响到生态环境与人类健康。为此,人们已经着手开发和应用水基陶瓷墨水,其中,合成有效的水性高分子分散剂尤为重要。水性高分子分散剂具有结构灵活、分子量可控的特点,也具有一定的空间位阻效应,并可根据实际需要改变分子量和分子结构,常被应用于陶瓷色料颗粒的助磨和分散、染料分散、阻垢、助洗、水处理等领域。本论文主要是针对(甲基)丙烯酸单体进行改性合成具有颗粒助磨和分散稳定功能的不同类型水性高分子分散剂,并将其应用于陶瓷无机色料(即,镨掺杂硅酸锆(Pr-ZrSiO4)和铝酸钴(CoAl2O4))颗粒的超细研磨及其水性悬浮液的分散和稳定。另外,将合成的水性高分子分散剂和其他助剂作为添加剂制备出水基陶瓷墨水,并模拟了其在陶瓷板上喷墨打印适配性能,评价了其在丝网印刷和热转印膜煅烧的呈色效果。本论文的主要研究内容及结果如下:(1)采用水溶液自由基聚合的方法,合成了含不同官能团的I、V和S-系列的水性高分子分散剂和环氧酯改性丙烯酸类水性树脂,还采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)方法,合成了两种嵌段水性高分子分散剂(即,PMA-b-S和PV-b-G)。采用1H核磁共振(11H-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)对上述所合成分散剂的分子量和官能团进行了测试表征。结果表明,在合成过程中,通过调节聚合反应条件,均可获得合适分子量的目标分散剂。(2)在添加不同系列的水性高分子分散剂(如,I、V和S-系列)或不同分子量的水性高分子分散剂的情形下,采用一种介质搅拌磨分别对镨掺杂硅酸锆和铝酸钴陶瓷色料颗粒的水性浆料进行湿法超细研磨,采用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射仪和色度仪对研磨后的色料颗粒水性悬浮液产品进行了分析。结果表明,当添加2 wt.%的水性高分子分散剂聚丙烯酸钠-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物(PASH2)时,镨掺杂硅酸锆颗粒原料经超细研磨90 min后,可以获得具有较细颗粒粒度且较窄颗粒粒度分布的产品(d50=334 nm;n=2.61)。在相同研磨条件下,当添加2 wt.%的水性高分子分散剂聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸钠-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物(PMASH1)时,可获得较细颗粒粒度且较窄粒度分布的铝酸钴颗粒产品(d50=340 nm;n=2.62)。通过对分散剂吸附量、流变学特性和zeta电位测试以及颗粒间势能计算可知,PASH2和PMASH1分散剂可以产生更多有效的氢键,使得其易于吸附在色料颗粒表面而润湿,并且研磨过程中可有效地改善水性悬浮液的流变学性能(如,粘度和屈服应力)。而且,该分散剂还能使得色料颗粒间产生较强的静电排斥势能和空间位阻势能,从而有助于色料颗粒的破碎。采用离散(破碎)形式的粒数衡算模型(PBM)计算和分析了色料颗粒在研磨过程中的选择函数Si和破碎函数Bi,j。结果表明,在添加PASH2或PMASH1分散剂情形下,在介质搅拌磨中,对色料颗粒进行湿法超细研磨时主要依靠剪切和挤压应力破碎。(3)采用静置沉降的方法详细地研究和分析了在添加适量的PASGx水性高分子分散剂的条件下,亚微米粒级镨掺杂硅酸锆颗粒在水性悬浮液中的分散稳定规律。结果表明,添加3 wt.%的PASG1分散剂到颗粒固含量为35 wt.%和pH值为7.0的水性悬浮液中时,含较窄粒度分布亚微米粒级镨掺杂硅酸锆颗粒具有好的分散稳定性。通过傅里叶变换红外光谱、吸附热力学和动力学的研究分析表明,PASG1分散剂存在较多的吸附基团(-OH和-CO-NH-),它们能通过氢键作用吸附到镨掺杂硅酸锆颗粒表面,这增强颗粒间空间位阻势能。从而使色料颗粒能有效地分散和稳定在水性悬浮液中。另外,通过zeta电位测试分析表明,PASG1分散剂中的羧酸基团(-COO-)和磺酸基团(-SO3-)还能够提供较高的电荷密度,使得颗粒间具有较强的静电排斥势能,可促进水性悬浮液中的色料颗粒充分分散与稳定。再者,采用修饰的团聚形式PBM模型,模拟分析了在不同条件下的水性悬浮液中亚微米粒级镨掺杂硅酸锆颗粒的分散和团聚行为。从模拟和实验结果对比可知,在24h的静置沉降过程中,不同条件下水性悬浮液中镨掺杂硅酸锆颗粒中的粒度分布、体积平均径的预测结果与实验结果基本吻合,这表明该模型可预测高固含量水性悬浮液中陶瓷色料颗粒的团聚和分散行为。(4)采用静置和离心沉降方法研究在添加三种无规则共聚水性高分子分散剂、两种嵌段水性高分子分散剂和不同比例混合的两种嵌段水性高分子分散剂的情形下,水性悬浮液中亚微米粒级陶瓷色料颗粒的分散稳定性能。对各产品进行了颗粒粒度及粒度分布,分散剂吸附量,zeta电位以及X射线光电子能谱测试和分析。结果表明,当添加5 wt.%的质量比为9:1的PMA-b-S和PV-b-G混合的嵌段水性高分子分散剂时,水性悬浮液中的亚微米粒级陶瓷色料颗粒在840 h静置沉降或离心沉降时均表现出较优异的分散稳定性能。在上述的陶瓷色料颗粒的水性悬浮液中添加溶于水的难挥发性溶剂,防沉剂,消泡剂,润湿流平剂和水性树脂等助剂,制备出具有优异分散稳定性能的水基陶瓷墨水,并采用一种半经验模型(即,Re、We和Oh参数)对所制备的水基陶瓷墨水的喷墨打印适配性进行了模拟分析和评估。结果表明,所制备的具有适当粘度(即,13.4和19.0 mPa.s),表面张力(即,38和39 mN/m)和密度(即,1250和1450 kg/m3)的两种水基陶瓷墨水能够满足陶瓷喷墨打印的要求。另外,将两种水基陶瓷墨水通过丝网印刷和热转印膜低温煅烧方式装饰在陶瓷瓷板上的试验结果表明,显色效果均良好,同时也表明通过该方法所制备的水基陶瓷墨水具有好的应用前景。最后,本论文根据研究所获得的实验结果和各相关机理分析给出了主要结论,并对水性高分子分散剂应用于水基陶瓷墨水的后续研究和改进提出了展望。