PEG渗透材料的研制及用于陶瓷印刷釉的研究

摘要

聚乙二醇(PEG)渗透材料是一种新型具有快速润湿、渗透固体材料性质的化工产品，具有良好的稳定性、润滑性，且低毒、无刺激性，被广泛应用于化工、医药等生产等领域。
　　 近年来，我国陶瓷行业持续稳定发展，已经成为世界上最大的陶瓷墙地砖生产国和消费国。在陶瓷墙地砖生产中，凹版胶辊印刷技术因其印花效果逼真自然、清晰度高、色彩层次分明而得到广泛应用，而作为凹版胶辊印刷技术中的重要渗透材料--印油，目前主要依赖于进口。进口的渗透印油成本高、受制于国外厂商。开发具有自主知识产权的陶瓷渗透材料替代国外产品，已成为中国这个陶瓷墙地砖最大生产国的迫切需要。
　　 本课题联合国内著名的陶瓷色釉料生产厂家，选择国产的渗透材料基体、渗透剂及其他助剂，研制与工业生产相吻合，具有适合粘度、表面张力等性质的陶瓷渗透材料。
　　 实验确定了渗透材料基体溶液、渗透剂等原材料的种类及其配比。将质量百分含量40％的PEG-4000溶液与乙二醇按质量比7:3混合，加入质量百分含量为0.4％的非离子型脂肪醇聚氧乙烯醚F052与适量的消泡剂，制成的印油性能最佳。该印油粘度为17.68s，表面张力为36.20×10-3N/m，pH值为7.38，符合工业生产中的使用要求。
　　 为了使近中性的PEG类渗透材料更好地适应不同应用条件下酸碱性的需要，实验中采用NaOH溶液和稀盐酸调节聚乙二醇渗透材料pH值，观察随放置时间延长，聚乙二醇渗透材料的pH值、粘度和表面张力变化。采用核磁共振(NMR)方法研究不同pH值条件对其结构的影响，确定其结构稳定。
　　 当pH值在2～8的范围内，聚乙二醇渗透材料放置7天，可以保持其pH值、粘度和表面张力的稳定。NMR实验结果表明：在酸性条件下，由于聚乙二醇中的0对酸中H＋形成作用，削弱了O原子对与O间接相连的-CH2基团的引力，使得该-CH2基团中的H原子的化学位移产生向低场偏移的结果，但聚乙二醇的主体结构不变。在弱碱性条件下，由于氢键的形成，导致线状的聚乙二醇发生立体扭结，从而产生微量沉淀，但是聚乙二醇的主体结构不变。从而确定在pH值为2～8的范围内，可以稳定使用该类型PEG渗透材料。
　　 实验中将配制的PEG渗透印油用于陶瓷印刷釉的制备，印油与6种不同的色釉料经球磨混合制备成6种印釉。测试印釉的粘度、沉降性等性能，确定印釉性能存在差异，但不影响其正常使用。采用衰减全反射红外(ATR/FTIR)，X射线衍射(XRD)技术，研究该类印油与色料的适配性，提出了印油与色料的包裹模型：未加热处理前，PEG渗透印油与色料不发生化学反应，与色料的作用为物理包覆，不影响色料的本质结构。