Preparação e Estudo de Desempenho de Tinta Cerâmica Preta

Com o avanço da ciência e da tecnologia, a tecnologia de controle digital tem ganhado cada vez mais destaque nas indústrias de manufatura modernas. A tecnologia de impressão a jato de tinta digital cerâmica, como uma forma de tecnologia de impressão digital sem contato, é considerada uma das principais tecnologias para a industrialização. Este estudo preparou com sucesso tinta cerâmica preta usando um método de dispersão de moagem e explorou o impacto de diferentes tempos de moagem na tinta' desempenho s. Os resultados indicam que dentro de 1,5 horas após a moagem, tinta cerâmica preta com tamanho médio de partícula de 200-300nm pode ser produzida, atendendo aos requisitos das impressoras jato de tinta.

Em contraste com a impressão a jato de tinta convencional, a tinta de impressão a jato de tinta cerâmica precisa passar por queima de alta temperatura após a impressão. Os efeitos de cor sob diferentes esmaltes ou temperaturas de queima variam. A tinta cerâmica, como um elemento central na tecnologia de impressão a jato de tinta, refere-se a um tipo de líquido encontrado em impressoras a jato de tinta que contém pós cerâmicos especiais, pigmentos cerâmicos ou corantes. Geralmente, a tinta cerâmica é composta por pigmentos inorgânicos não metálicos (corantes, esmaltes), solventes, dispersantes, surfactantes e outros aditivos. Atualmente, os principais métodos de preparação de tinta cerâmica incluem métodos sol-gel, métodos de microemulsão em fase reversa e métodos de dispersão. Os métodos Sol-gel amadureceram, mas têm a desvantagem de baixa estabilidade com alto teor de sólidos, levando à precipitação ao longo do tempo. Os métodos de microemulsão de fase reversa são caros e não são adequados para produção em larga escala. Em contraste, os métodos de dispersão são comumente usados, tornando o processo de tinta cerâmica mais simples, econômico e adequado para a produção industrial devido às melhorias contínuas na tecnologia de moagem.

A preparação da tinta cerâmica envolve principalmente dois fatores-chave: a estabilidade da tinta cerâmica, que determina se as partículas de cor podem ser uniformemente dispersas na tinta, e o desempenho da tinta cerâmica para atender aos requisitos de hardware das impressoras a jato de tinta. Isso requer um controle rigoroso de indicadores de desempenho, como viscosidade, densidade e tamanho de partícula da tinta cerâmica. A dispersão de pigmentos de cor inorgânicos em tinta cerâmica não é um processo simples de pulverização; requer a distribuição uniforme e estável das partículas de cor no meio para evitar agregação, coagulação ou precipitação. Sob diferentes condições de processo, o grau de fragmentação dos pigmentos de cor inorgânicos varia. O controle da faixa de distribuição granulométrica da tinta cerâmica e a redução do tempo de moagem impõem desafios no método de dispersão da moagem. Este estudo investiga a tinta cerâmica preta, usando o sistema de óxido de cobre preto, e prepara tinta cerâmica preta usando o método de dispersão de moagem. A influência de diferentes tempos de moagem nas propriedades da tinta, como o tamanho das partículas, é examinada. Através da análise do tamanho das partículas e do potencial zeta utilizando um analisador de potencial nanométrico e zeta e microscopia eletrônica de transmissão, o estudo identifica o tempo ideal de moagem para a produção de tinta cerâmica de alto desempenho, visando reduzir o consumo de energia e aumentar os benefícios econômicos industriais.

Seção Experimental1.1 Instrumentos e Materiais ExperimentaisOs instrumentos e materiais experimentais utilizados neste estudo estão listados na Tabela 1.

1.2 A preparação da tinta cerâmica Black Ceramic InkBlack foi preparada usando o método de dispersão de moagem. As etapas experimentais específicas são as seguintes: em uma proporção fixa, misturar pigmento inorgânico Óxido de Cobre Preto, solvente, dispersante 2055, antiespumante e agente umectante Anti-terra-U. Dispersar a mistura usando um dispersor a uma velocidade de 800 rotações por minuto durante 30 minutos. Em seguida, divida a tinta em cinco porções e triture as misturas com esferas de óxido de zircônio por diferentes durações usando um moinho de areia (0,5h, 1h, 1,5h, 2h e 2,5h). Após a filtração, o filtrado resultante é a tinta cerâmica preta, que é posteriormente submetida a testes de desempenho.

Resultados e Discussão2.1 Influência de Diferentes Tempos de Moagem no Desempenho da Tinta CerâmicaO tempo de Moagem afeta diretamente o tamanho das partículas da tinta cerâmica. A escolha do tempo ideal de moagem é um fator-chave na determinação do desempenho da tinta cerâmica. Diferentes amostras de tinta cerâmica foram preparadas com diferentes tempos de moagem. A Tabela 2 mostra uma comparação da faixa de distribuição granulométrica da tinta cerâmica preparada sob diferentes tempos de moagem.

A Tabela 2 revela que, sob a mesma proporção de solvente, a tinta cerâmica preparada com um tempo de moagem de 0,5 hora tem uma ampla faixa de distribuição de tamanho de partículas, enquanto a tinta cerâmica preparada com um tempo de moagem de 1,5 hora tem uma faixa de distribuição mais estreita. Dentro de uma certa faixa de tempo de moagem, à medida que o tempo de moagem aumenta, a faixa de distribuição de tamanho de partículas diminui gradualmente. Quando o tamanho das partículas de tinta cerâmica atinge um determinado tamanho, a extensão adicional do tempo de moagem não afeta significativamente a distribuição do tamanho das partículas. Assim, o tempo ideal de moagem para preparar tinta cerâmica é definido em 1,5 horas, resultando em uma estreita faixa de distribuição de tamanho de partículas que atende aos requisitos das impressoras a jato de tinta. A Figura 1 demonstra que, à medida que o tempo de moagem aumenta, o tamanho médio das partículas corantes diminui gradualmente. Inicialmente, a redução do tamanho da partícula é rápida, e o tamanho da partícula diminui de cerca de 82 nm para cerca de 280 nm. Com a moagem contínua, o tamanho da partícula reduz ainda mais, mas a taxa de redução diminui, especialmente após 1,5 horas de moagem, quando o tamanho da partícula permanece relativamente estável. A forma irregular das partículas corantes após a moagem é devida a várias forças, como forças de compressão e cisalhamento, atuando sobre as partículas grandes no início da moagem.

Após a moagem por 1,5 horas, a maioria das partículas corantes foi quebrada em partículas menores. Além disso, o índice de distribuição do tamanho das partículas diminui com o aumento do tempo de moagem (Figura 2). Inicialmente, múltiplos picos são observados, indicando dispersão desigual das partículas de coloração. Após 1,5 horas de moagem, a distribuição torna-se mais uniforme e estreita. Além de 1,5 hora, o índice de distribuição permanece praticamente inalterado.

2.2 Observação de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) da Dispersão de Tinta CerâmicaCinco grupos de tinta cerâmica preta foram preparados com um tempo de moagem de 1,5 horas. Estas foram formuladas em soluções de dispersão de tinta, e o tamanho e a dispersão das partículas corantes na solução de dispersão foram observados usando microscopia eletrônica de transmissão (MET), como mostrado na Figura 3. A Figura 3 revela claramente a distribuição uniforme das partículas corantes na solução de dispersão, com as partículas encapsuladas por aditivos, formando partículas individuais de tinta dispersas no solvente. Após 0,5 horas de moagem, as partículas corantes são maiores, sem agregação. O tamanho da partícula é de aproximadamente cerca de 600 nm. Após 1,5 horas de moagem, as partículas grandes anteriores foram quebradas em partículas menores, cercadas por moléculas aditivas. As partículas são menores, com tamanho inferior a 300 nm. A maioria das partículas na tinta cerâmica tem um tamanho entre 150-300 nm, com uma forma irregular na faixa de 200-300 nm. As observações do MET são consistentes com os resultados obtidos a partir do analisador de potencial nanométrico e zeta.

2.3 Teste de impressão de tinta cerâmicaA tinta cerâmica com um tempo de moagem de 1,5 horas foi preenchida em uma impressora a jato de tinta CoPilot256 pela Guixi Bao Company. A tinta foi praticamente impressa em papel branco, como mostra a Figura 4. A qualidade da imagem demonstra texto claro e preciso, padrões vibrantes e cores sem defeitos, como rasteiras, bolhas de ar, estrias ou respingos de tinta. Isso confirma que a tinta cerâmica preta preparada com um tempo de moagem de 1,5 hora atende aos requisitos de uma impressora a jato de tinta.

Conclusão(1) Este estudo preparou com sucesso tinta cerâmica preta de alta qualidade usando o método de dispersão de moagem, com granulometria atendendo aos requisitos de impressoras jato de tinta e exibindo boa estabilidade. (2) Resultados experimentais indicam que um tempo de moagem de 1,5 horas pode produzir tinta cerâmica preta com tamanho médio de partícula de 200-300 nm e distribuição granulométrica ideal. Este tempo de moagem ideal visa reduzir o consumo de energia e aumentar os benefícios econômicos industriais.