一种水性复合高温油墨及其制备工艺

本发明属于水性复合高温油墨领域，具体涉及一种水性复合高温油墨及其制备工艺。

背景技术：

1、随着半导体制造装备、火灾现场等具有高温特点的场合对玻璃器件的耐温性能要求越来越高，对与其配套使用的遮蔽或装饰用玻璃油墨也提出了更高的要求。目前市面上在家具家电领域常用的高温玻璃油墨，由于其热膨胀系数与高温耐热玻璃不匹配，在高温耐热玻璃基体表面涂覆这种常规油墨以及后续使用过程的反复热冲击下出现大面积脱落、开裂等问题。针对上述问题，本发明开发出了一款既与石英玻璃等高温耐热玻璃热膨胀系数相匹配，且具备高热稳定性、高热传导性、水性环保的水性复合高温油墨。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水性复合高温油墨及其制备工艺，解决高温耐热玻璃涂覆常规市售高温玻璃油墨后出现的热膨胀不匹配导致涂层大面积脱落、开裂，在高温应用场景中耐热冲击性能差等一系列问题。

2、一种水性复合高温油墨，包括以下重量份的组分：玻璃粉30-50份，陶瓷粉10-23份，导热添加剂0-8份，陶瓷色料13-25份，水性调墨油15-25份。

3、进一步的，还包括导热添加剂0.01-8份。环境温度越高时，越需要加入导热剂，使膜层与玻璃的温度差迅速变小。

4、本发明在油墨中引入陶瓷粉，得到的油墨与高温耐热玻璃的热匹配性好，提高了涂层的结合力和耐热冲击能力；但是玻璃涂层的导热系数低，本发明通过引入石墨烯或者aln晶须等导热型添加剂，进一步提升外部玻璃涂层的导热系数，可以使基体玻璃的温度快速与外界高温环境温度接近，可以提高复合涂层耐热冲击的能力。

5、进一步的，所述玻璃粉的组成原料配比如下：

6、二氧化硅：45-60份

7、氧化锌：6-15份

8、氧化硼：12-25份

9、氧化钾：4-13份

10、氧化钠：4-10份

11、氧化锂：0-6份

12、二氧化钛：2-7份

13、二氧化锆：0-2份。

14、本发明采用特制无铅玻璃粉作为烧结助剂，通过调节玻璃粉各组分的含量可以获得软化点可调的低熔点烧结助剂，还可以通过改变玻璃组分改变复合油墨釉层的哑光和亮光性视觉效果。

15、进一步的，所述玻璃粉的热膨胀系数在5×10-7/k~7×10-7/k之间，软化温度在400~600℃之间。

16、进一步的，所述陶瓷粉为石英粉。按照基材高温玻璃的热膨胀系数调节石英粉的添加比例。

17、进一步的，所述导热添加剂为石墨烯粉体或者aln晶须或者碳纳米管或者氮化硅。

18、进一步的，所述陶瓷色料优选钒锆蓝陶瓷色料。钒锆蓝的膨胀系数是陶瓷色料中最低的。

19、进一步的，所述水性调墨油以水溶性丙烯酸树脂与水溶性醇酸树脂中的一种或多种混合物为基础组分。

20、一种水性复合高温油墨的制备工艺，包括以下步骤：

21、（1） 将搅拌罐置于50-70℃的温水中热浴15-30分钟，然后向搅拌罐中按比例添加水性调墨油，在低速搅拌下按比例加入陶瓷色料，并用立式搅拌机在150-300r/min的速度下搅拌3-5min；

22、（2）逐步依次按比例添加陶瓷粉、导热添加剂和玻璃粉到步骤（1）的混合体中，在500-600r/min的转速下搅拌3-5min，待其混合均匀后，加大搅拌速度至700r/min，搅拌20-30min；

23、（3）将搅拌罐置于球磨机研磨2-4个小时，冷却至室温；

24、（4）将搅拌罐中的半成品复合油墨倒入对辊机中反复辊压3次以上，即获得固体颗粒分布均匀的水性复合高温油墨。

25、一种水性复合高温油墨的涂层的制备方法，包括以下步骤：

26、（a）在上述水性复合高温油墨中加入质量分数为5-8%的水性稀释剂，稀释并搅拌均匀；

27、（b）将低膨胀玻璃基体擦拭干净，将步骤（a）稀释后的水性复合高温油墨涂覆到玻璃基体面板上，晾干；

28、（c）转入烧结炉中以低于5℃/min的加热速度逐步升温，在750-850℃的温度下烧结10-15min，随炉冷却。

29、上述水性复合高温油墨的应用，用于热膨胀系数较小的基体表面高温玻璃涂覆，尤其是高温玻璃的表面涂覆。采用本发明提出的水性复合高温油墨可以实现更多种色彩的涂层。

30、与现有技术相比，本发明的水性复合高温油墨具有以下优势：

31、（1）本发明通过玻璃粉、陶瓷粉、导热添加剂和陶瓷色料的共同引入，协同改变复合油墨体系的热膨胀系数、导热性能，以及复合油墨与高温耐热玻璃基体的相容性，获得釉面均匀不皲裂、耐热冲击的复合涂层，可以提高高温耐热玻璃涂层器件产品的使用寿命。

32、（2）本发明的水性复合高温油墨耐热冲击、热稳定性好、附着力强，而且对环境友好，制备工艺简便，适用于在高温使用环境下热膨胀系数较小的基体材料的（如堇青石陶瓷、石英玻璃）表面装饰、绝缘与遮盖，尤其适用于高温玻璃涂覆。

技术特征：

1.一种水性复合高温油墨，其特征在于，包括以下重量份的组分：玻璃粉30-50份，陶瓷粉10-23份，陶瓷色料13-25份，水性调墨油15-25份。

2.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，还包括导热添加剂0.01-8份。

3.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，所述玻璃粉的组成原料配比如下：

4.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，所述玻璃粉的热膨胀系数在5×10-7/k~7×10-7/k之间，软化温度在400~600℃之间。

5.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，所述陶瓷粉为石英粉。

6.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，所述导热添加剂为石墨烯粉体或者aln晶须或者碳纳米管或者氮化硅。

7.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，所述陶瓷色料优选钒锆蓝陶瓷色料。

8.根据权利要求1所述水性复合高温油墨，其特征在于，所述水性调墨油以水溶性丙烯酸树脂与水溶性醇酸树脂中的一种或多种混合物为基础组分。

9.一种水性复合高温油墨的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种含有权利要求1所述水性复合高温油墨的涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种水性复合高温油墨及其制备工艺，所述水性复合高温油墨包括以下重量百分含量的组分：玻璃粉30‑50份，陶瓷粉10‑23份，陶瓷色料13‑25份，水性调墨油15‑25份；还可以包括导热添加剂0.01‑8份。本发明通过玻璃粉、陶瓷粉、导热添加剂和陶瓷色料的共同引入，协同改变复合油墨体系的热膨胀系数、导热性能，以及复合油墨与高温耐热玻璃基体的相容性，获得釉面均匀不皲裂、耐热冲击的复合涂层，可以提高高温耐热玻璃涂层器件产品的使用寿命。本发明的水性复合高温油墨耐热冲击、热稳定性好、附着力强，而且对环境友好，制备工艺简便，适用于热膨胀系数较小的基体表面装饰、绝缘与遮盖，尤其适用于高温玻璃涂覆。

技术研发人员：吕洋,孙国立,秦宇峰,刘庆,刘文财,王双喜
受保护的技术使用者：汕头大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12