水系大红陶瓷墨水中大粒径CdSxSe1-x@ZrSiO4的悬浮稳定性研究

Ceramic inkjet printing is known as the third technological revolution in the ceramic industry, whose technological core is the stable ceramic ink. There is no Cadmium Selenium Red (CdSxSe1-x@ZrSiO4) red pigment ink applied in the domestic and abroad due to the poor stability of the ink. In order to solve this problem, this project researches the effect of the refining process of the red pigment on the color and the particle size distribution; the effect of the powder surface modification, dispersant, stabilizer, solvent, surfactant and charge regulator on the stability of coarse CdSxSe1-x@ZrSiO4 pigment (average particle size greater than 1 μm) in aqueous suspension. The suitable size distribution of red pigment is controlled to balance the particle size distribution and the chroma of the pigment. The rule and preparation condition of nano surface modification are understood to increase the stability of the ink by strengthening the action between the coarse particle and the additive. A theory model is set up whose core is the space occupying. Research results will provide scientific and experimental basis for the development of technology of water red ceramic ink for ink jet printing. They also will be helpful to enrich existing theory on the suspension of particles and the preparation of ceramic ink, to break the blockade of foreign technology, to improve the grade of the domestic ceramic industry products and the market competitiveness, which has the good economic and social benefits.

陶瓷喷墨打印被誉为陶瓷行业的第三次技术革命，稳定的陶瓷墨水是其技术核心。因悬浮稳定性差，国内外尚未有大红包裹镉硒红（CdSxSe1-x@ZrSiO4）墨水应用。为解决此问题，本项目研究了大红色料细化工艺对色料呈色和粒径分布的影响；研究粉体表面修饰、分散剂、稳定剂助溶剂、表面活性剂和电荷调节剂等对大粒径CdSxSe1-x@ZrSiO4色料（平均粒径大于1μm）在水中悬浮稳定性的影响，从而掌握兼顾粒径和色度的大红色料的粒径分布区间，认识通过纳米表面修饰提高大粒径粉体与添加剂的作用对增强颗粒的悬浮稳定性的规律和工艺条件，建立以空间占位为核心的颗粒悬浮理论模型，为发展适用于喷墨打印的水系大红陶瓷墨水的悬浮稳定技术提供科学依据和实验基础。研究成果将有助于丰富现有颗粒悬浮和陶瓷墨水制备的相关理论，突破国外的技术封锁，提高国内建陶行业的产品档次和市场竞争力，具有良好的经济和社会效益。

陶瓷喷墨打印被誉为陶瓷行业的第三次技术革命，稳定的陶瓷墨水是其技术核心。因悬浮稳定性差，国内外尚未有大红包裹镉硒红（CdSxSe1-x@ZrSiO4）墨水应用。为解决此问题，本项目研究了大红色料细化工艺对色料呈色和粒径分布的影响；研究粉体表面修饰、分散剂、稳定剂助溶剂、表面活性剂和电荷调节剂等对大粒径CdSxSe1-x@ZrSiO4色料（平均粒径大于1μm）在水中悬浮稳定性的影响，从而掌握兼顾粒径和色度的大红色料的粒径分布区间，认识通过纳米表面修饰提高大粒径粉体与添加剂的作用对增强颗粒的悬浮稳定性的规律和工艺条件，建立以空间占位为核心的颗粒悬浮理论模型，可以得出以下结论：.（1）CdSxSe1-x@ZrSiO4色料的粒径随着球磨时间的增加而逐渐减少，快速球磨2 h，色料的平均粒径为1 μm，最大粒径不超过10 μm。当球磨时间小于2 小时，色料的发色并没有受到明显的影响，裸露出Cd(SxSe1-x)色料的数量较少。但是，当球磨时间超过3 h 时，色料的发色明显变浅，而呈现粉红色。.（2）当CdSxSe1-x@ZrSiO4色料含量为25wt%，分散剂优选含羧酸的聚电解质分散剂CE-64且用量为0.4%时，墨水粘度为18.53mPa∙s，墨水20h不发生沉淀。.（3）采用Windhab模型来描述瓜尔胶溶液的流变性能，数据拟合度较高，R2均在0.99。陶瓷色料的加入会影响水系墨水的流变性能，通过引入Casson方程作为修正项加入到Windhab模型中，建立新模型slip模型 τ=τ_0+η_∞^'∙γ ̇+(τ_1-τ_0 )∙[1-exp(-γ ̇/γ ̇^* )]+η_a γ ̇^((1/2))，颗粒-分子的结合体在高速剪切速率下受GG分子间的纠缠与滑移层形成所影响的粘度和加色料后受颗粒间的作用影响的粘度均与瓜尔胶的浓度（GG的分子数量）和墨水的固含量（颜料颗粒数量）有关。. 本课题围绕大红陶瓷色料粒径与呈色关系以及大红陶瓷墨水的制备开展研究，在专业学术期刊发表学术论文23篇（均标注国家自然科学基金项目号），其中SCI&EI收录论文12篇。授权发明专利2项，参加国内外学术会议12人•次和对陶瓷产地的实地调查4人•次。培养了3名硕士。进一步培养课题组成员的科研能力和国际视野，形成了良好的科研团队，提升了研究水平。