载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水、该墨水制备和使用方法技术领域
本发明涉及瓷砖渗透墨水技术领域，特别涉及是一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透
墨水、该墨水制备和使用方法。
背景技术
瓷质抛光砖是陶瓷行业大量生产的一种铺贴砖，广泛用于各种场合的地面和墙面
的装饰。瓷质抛光砖的图案装饰手法包括丝网印刷、滚筒印刷、喷墨印刷等等，由于瓷质抛
光砖是要在其坯体表层磨去后使图案得以显现，所以通过染色材料印刷成图案后必需使之
渗透扩散到坯体内部呈色。渗透扩散到坯体内部呈现的各种颜色中，常用的包括红色、蓝
色、灰色、黄色、棕色等，它们是通过铁、钴、镍、铬、铜等元素去实现的。
瓷质抛光砖的抛光过程包括两道金刚石滚刀的刮平和碳化硅磨块的粗磨、细磨等
环节，需要磨去1.5mm左右的坯体表层，考虑到瓷砖高温烧成难以避免的变形，渗透墨水的
渗透深度需要在1.8～2.5mm范围才能确保抛光后瓷砖表面任何部位都不会因为抛去层的
厚度大于墨水的渗透深度而出现缺花的瑕疵。传统的丝网印刷、滚筒印刷工艺中，染色材料
是以水溶液的形式呈现的，这种墨水在瓷砖生坯中的渗透深度很深，达到1.8～2.5mm的深
度不存在任何困难。近几年来，数码喷墨工艺由于具有无可比拟的装饰效果，在瓷砖的图案
印刷上的应用已经得到普及，但目前主要是用喷射色料分散型的非渗透墨水，使用在不需
要抛光的釉面砖上。为了能够将数码喷墨技术用在瓷质抛光砖的图案装饰上，则必须解决
两方面的问题：一是墨水不能腐蚀喷墨设备的核心部件，即压电喷头，墨水只能采用不含水
的非水性溶液体系；二是要确保墨水能够渗透到瓷砖坯体为1.8～2.5mm的深度。非水性溶
液体系的墨水在溶剂的选用上必须十分考究，使该墨水能够在水性的瓷砖坯体中渗透到所
要求的深度。
中国专利公报公开了公告号为CN104761952A的专利发明名称为“一种可调渗透深
度的陶瓷喷墨打印油墨及方法”的专利申请，它公开的发色油墨和助渗油墨采用烷烃溶剂、
脂类溶剂和芳烃溶剂来制备渗透油墨，由于此类溶剂具有强烈的斥水性，对亲水性的瓷砖
生坯也是强烈排斥的，墨水很难在砖坯中渗透扩散，即使采用所述的助渗油墨配合，也只能
达到1.5～2.1mm范围，对于存在变形的瓷砖烧成坯体，会很容易出现漏花的瑕疵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水、该墨水制备和使用
方法，它能使瓷砖渗透墨水在水性瓷砖生坯中渗透至内部1.8～2.5mm的深度。
本发明提出的技术解决方案是这样的：
载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水，所述瓷砖渗透墨水由金属盐、稳定剂、极性溶剂配制
而成；其中金属盐的含量为9～22wt%，稳定剂的含量为18～34wt%，极性溶剂的含量为47～
68wt%。
所述金属盐为氯化物。
所述氯化物包括但不限于氯化铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化铬。
所述稳定剂包括但不限于新癸酸、异辛酸钠，使用新癸酸时需要添加氢氧化钠调
节到中性。
所述极性溶剂为醇醚类溶剂。
所述醇醚类溶剂包括但不限于乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇
丁醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、
二乙二醇乙醚、三丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇苯
醚。
载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的制备方法：
将所述金属盐、稳定剂、极性溶剂按配分混合搅拌4～24h后，将生成的固体不溶物通过
过滤的方法或离心分离的方法除去，得到均匀的含金属离子的溶液，将该溶液放入反应釜，
在80～120℃和600mm汞柱的釜内压力下减压脱除水分和可溶性气体，得到瓷砖渗透墨水。
所制备的瓷砖渗透墨水的粘度为11～16mPa.s(40℃)、表面张力为28～32mN/m。
一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的使用方法：
通过压电陶瓷喷头将所述的瓷砖渗透墨水喷绘在瓷砖生坯的表面后，再通过机械法喷
淋醇醚类助渗透溶剂，使所述瓷砖渗透墨水在该瓷砖生坯的渗透深度达到1.8～2.5mm。
所述醇醚类助渗透溶剂包括但不限于乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二
丙二醇丁醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇
甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇己醚、三丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、二乙二醇二丁醚、丙二
醇苯醚。
一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的另一种使用方法：
通过压电喷头将所述的瓷砖渗透墨水喷射到瓷砖生坯表面，然后再施加醇醚类助渗透
溶剂，使所述瓷砖渗透墨水在该瓷砖生坯的渗透深度达到1.8～2.5mm。
所述醇醚类助渗透溶剂的施加方法包括但不限于压电喷头喷出、压缩空气雾化喷
出、离心雾化喷出、压力雾化喷出。
所述醇醚类助渗透溶剂包括但不限于以下溶剂：乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二
醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁
醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇己醚、三丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、二乙二醇
二丁醚、丙二醇苯醚。
瓷砖渗透墨水在瓷砖坯体内部发色最终是依靠高温生成的金属氧化物来发色的，
瓷砖渗透墨水内的可溶于有机溶剂的盐经高温分解氧化形成金属氧化物。工业中常见的金
属盐为无机盐，例如氯化铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化铬，这些原料廉价易得，用于配制
瓷砖渗透墨水可以降低其成本，易于快速推广应用。为了使水能溶而有机溶剂却不能溶解
的氯化物转化为有机溶剂能够溶解的成分，或者为了将有机溶剂可以溶解，但是溶解后得
到的溶液却具有强酸性的盐转化为有机溶剂溶解后得到的溶液没有酸性的盐，则需要采用
异辛酸钠或者新癸酸钠。这两种盐对应的酸度弱而适中，和铁、钴、镍、铜、铬形成的盐呈中
性，无腐蚀，适合喷墨使用。有机溶剂选用分子结构中具有亲水基团，并且具有一定水溶性，
从而在瓷砖生坯内容易渗透醇醚类溶剂。具体配制时，将金属的氯化物、异辛酸钠或者新癸
酸钠、醇醚类溶剂混合搅拌足够时间，转化为金属的异辛酸盐或者新癸酸盐、氯化钠、有机
溶液、水、过量的异辛酸钠或者新癸酸钠几种成分组成的复杂体系，其中水是金属氯化物的
结晶水或者吸附水带入的，氯化钠是氯离子和钠离子反应生成的，它在醇醚类溶剂里难溶
且以固体颗粒的形式析出。这里新癸酸钠是新癸酸和加入调节pH的氢氧化钠反应生成的。
过量的异辛酸钠或者新癸酸钠是为了确保全部的金属氯化物都转化为可溶于醇醚类溶剂
的中性成分。该复杂混合体系经过脱盐、脱水就得到了适合喷墨使用的瓷砖渗透墨水，主要
成分是醇醚类溶剂、溶解于醇醚类溶剂中的金属离子的异辛酸盐或者新癸酸盐和少量的异
辛酸钠或者新癸酸钠。脱水采用传统的加热脱水或减压脱水的方法，脱盐采用过滤或者离
心分离的方法。
铁、钴、镍、铜、铬的氯化物必须按照确定的比例和异辛酸钠或者新癸酸混合，在保
证氯化物完全转化的基础上将异辛酸钠或者新癸酸过量5%左右，可以起到稳定瓷砖渗透墨
水性能的作用。使用新癸酸时用氢氧化钠调节到中性。各自的比例见附表1（使用的金属氯
化物均为水合物）：
附表1 金属氯化物（M1）和异辛酸钠或者新癸酸（M2）的质量比例表（M1：M2）
氯化铁
氯化钴
氯化镍
氯化铜
氯化铬
|
异辛酸钠
1:1.94
1:1.47
1:1.47
1:2.05
1:1.97
新癸酸
1:2.01
1:1.52
1:1.52
1:2.12
1:2.04
实际配制时，确保金属氯化物的比例满足上表要求，通过增减溶剂用量的方法来调节
发色浓度。为了使瓷砖渗透墨水施加在瓷砖坯体上能够得到足够的发色深度，需要保证可
溶性金属盐（可溶性金属盐不是金属氯化物，而是氯化物在溶剂中转化形成的可溶性盐）在
瓷砖渗透墨水中的含量达到10～40wt%，同时又要确保其粘度在11～16mPa.s(40℃)，为达
到这个目的，根据可溶性金属盐在瓷砖渗透墨水中的含量不同，而采用不同的醇醚溶剂的
组合，从而得到粘度达到要求的瓷砖渗透墨水。表面张力是由溶剂的性质决定的，使用醇醚
类溶剂配制的瓷砖渗透墨水的表面张力在28～32mN/m范围内，不需要特别调整。
本发明的瓷砖渗透墨水在通过压电喷头喷射到瓷砖生坯的表面后，需要施加助渗
透溶剂促进墨水的下渗。为了确保瓷砖渗透墨水有较强的发色能力，瓷砖渗透墨水的有效
成分控制得比较高，这样才能确保各种深浅色的图案得以呈现。由于深浅色的不同是通过
喷射墨量的不同来实现的，这样在不同的发色深浅所对应的不同的喷墨量条件下，瓷砖渗
透墨水在瓷砖坯体内的渗透深度是有区别的，因为渗透过程中瓷砖渗透墨水在形成瓷砖坯
体的原料颗粒上不断被吸附，当吸附总量等于瓷砖渗透墨水的喷射量时则其向下的渗透就
终止。这就需要使用和瓷砖渗透墨水所用的溶剂类似的溶剂来作为助渗透溶剂，使瓷砖渗
透墨水得以渗透到合适的深度。
助渗透溶剂的施加是在瓷砖渗透墨水喷射之后进行的，可以采用喷头喷射，这样
可以选择在瓷砖生坯表面有图案的区域施加；也可以在瓷砖生坯表面不加选择区域地全覆
盖，这样可以选用压缩空气雾化、机械雾化、压力雾化等各种成熟的方法雾化后施加在瓷砖
生坯表面已喷过瓷砖渗透墨水的砖坯表面，最终使瓷砖渗透墨水在砖坯内的渗透深度达到
1.8～2.5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
本发明采用一种或多种醇醚类溶剂作为瓷砖渗透墨水的极性溶剂，由于醇醚类溶剂的
分子结构中含有大量的亲水基团，因此能带来两方面的好处：一是在配制瓷砖渗透墨水时，
可以把金属的无机盐氯化物、稳定剂、可能需要的调节酸碱度的氢氧化钠等原料在醇醚类
溶剂中混合反应，最终得到由可溶性金属盐（有别于作为原料的氯化物）和醇醚类溶剂以及
少量稳定剂组成的溶液，也就是说，醇醚类溶剂首先充当了金属氯化物和其他成分的反应
介质的作用，而这种作用是公开号为CN104761952A的专利申请中所使用的烷烃类、酯类和
芳香烃类等不亲水溶剂不可能具有的；二是亲水性的醇醚类溶剂和溶解在其中的可溶性金
属盐（有别于作为原料的氯化物）为主形成的瓷砖渗透墨水对亲水性的瓷砖生坯具有良好
的亲和性，非常有利于瓷砖渗透墨水从砖坯表面往内部渗透，而这个性质也是公开号为
CN104761952A的专利申请中所使用的烷烃类、酯类和芳香烃类等不亲水溶剂所不具有的。
基于这两方面的好处，并配合醇醚类助渗透溶剂的使用，本发明所制备和实用瓷砖渗透的
墨水可以渗透到瓷砖生坯为1.8～2.5mm的深度，从而能满足瓷质抛光砖的抛磨加工要求。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明做进一步详细阐述。
实施例1
一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水由金属盐、稳定剂、极性溶剂配制而成；其中金属
盐的含量为9～22wt%，稳定剂的含量为18～34wt%，极性溶剂的含量为47～68wt%。所述氯化
物包括但不限于氯化铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化铬。所述稳定剂包括但不限于新癸
酸、异辛酸钠，使用新癸酸时需要添加氢氧化钠调节到中性。所述极性溶剂为醇醚类溶剂，
这些醇醚类溶剂包括但不限于乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二
丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇
乙醚、三丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇苯醚。
实施例2
一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的制备方法：是将所述金属盐、稳定剂、极性溶剂
按配方混合搅拌4～24h后，将生成的固体不溶物通过过滤的方法或离心分离的方法除去，
得到均匀的含金属离子的溶液，将该溶液放入反应釜，在80～120℃和600mm汞柱的釜内压
力下减压脱除水分和可溶性气体，得到瓷砖渗透墨水。所制备的瓷砖渗透墨水的粘度为11
～16mPa.s(40℃)、表面张力为28～32mN/m。
实施例3
根据实施例2制备的载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的使用方法是这样的：通过压电
陶瓷喷头将所述的瓷砖渗透墨水喷绘在瓷砖生坯的表面后，再采用机械法喷淋醇醚类助助
渗透溶剂，使所述瓷砖渗透墨水在该瓷砖生坯的渗透深度达到1.8～2.5mm。所述醇醚类助
渗透溶剂包括但不限于乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇
单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、
二乙二醇己醚、三丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇苯醚。
实施例4
根据实施例2制备的载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的另一种使用方法是这样的：通
过压电喷头将所述的瓷砖渗透墨水喷射到瓷砖生坯表面，然后再施加醇醚类助渗透溶剂，
使所述瓷砖渗透墨水在该瓷砖生坯的渗透深度达到1.8～2.5mm。所述醇醚类助渗透溶剂的
施加方法包括但不限于压电喷头喷出、压缩空气雾化喷出、离心雾化喷出、压力雾化喷出。
所述醇醚类助渗透溶剂包括但不限于以下溶剂：乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二醇甲醚、
二丙二醇丁醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二
醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇己醚、三丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、二乙二醇二丁醚、丙
二醇苯醚。
下面是本发明一种载体为极性溶剂的瓷砖渗透墨水的制备和实用方法的具体实
施例。
实施例5
取193.69g异辛酸钠加入295.27g二乙二醇己醚中，机械搅拌30min完全溶解，然后加入
100g六水合三氯化铁（17wt%六水合三氯化铁、32.89wt%异辛酸钠、50.13wt%二乙二醇己
醚），继续搅拌23.5h。将得到的混合液体通过离心机离心分离去除固体不溶物，得到均匀的
含铁离子的溶液。将此溶液放入反应釜，在120℃和600mm汞柱的釜内压力下减压脱除水分
和可溶性气体，得到约484g红色墨水。该红色墨水的粘度为13mPa.s(40℃)，表面张力为
28mN/m。将此红色墨水通过压电喷头喷射到瓷质抛光砖生坯表面，用量为120g/m2，然后通
过压缩空气喷枪按240g/m2的用量喷洒乙二醇丁醚助渗透溶剂，静置10min后，放入电炉在
1180℃保温10min后自然降温，取出。折断样品瓷坯，测量其断面瓷砖渗透墨水的渗透深度
为2.1mm。
实施例6
取146.69g异辛酸钠加入224g三丙二醇丁醚中，机械搅拌2h完全溶解，然后加入100g六
水合二氯化钴（21.25wt%六水合二氯化钴、31.17wt%异辛酸钠、47.59wt%三丙二醇丁醚），继
续搅拌16h。将得到的混合液体通过离心机离心分离去除固体不溶物，得到均匀的含钴离子
的溶液。将此溶液放入反应釜，在100℃和600mm汞柱的釜内压力下减压脱除水分和可溶性
气体，得到约376g蓝色墨水。该蓝色墨水的粘度为15mPa.s(40℃)，表面张力为29mN/m。将此
蓝色墨水通过压电喷头喷射到瓷质抛光砖生坯表面，用量为100g/m2，然后通过压缩空气喷
枪按200g/m2的用量喷洒由70wt%乙二醇丁醚、10wt%二乙二醇二丁醚、10wt%二乙二醇己醚、
10wt%丙二醇苯醚组成的助渗透溶剂，静置10min后，放入电炉在1180℃保温10min后自然降
温，取出。折断样品瓷坯，测量其断面瓷砖渗透墨水的渗透深度为2.5mm。
实施例7
取146.84g异辛酸钠加入由100g二丙二醇二甲醚、50g乙二醇己醚、50g二乙二醇二丁醚
中、24g乙二醇丁醚组成的混合溶剂中，机械搅拌1h完全溶解，然后加入100g六水合二氯化
镍（21.24wt%六水合二氯化镍、31.18wt%异辛酸钠、47.58wt%混合溶剂），继续搅拌11h。将得
到的混合液体通过离心机离心分离去除固体不溶物，得到均匀的含镍离子的溶液。将此溶
液放入反应釜，在110℃和600mm汞柱的釜内压力下减压脱除水分和可溶性气体，得到约
376g含镍的棕色墨水。该棕色墨水的粘度为11mPa.s(40℃)，表面张力为30mN/m。将此棕色
墨水通过压电喷头喷射到瓷质抛光砖生坯表面，用量为130g/m2，然后通过压缩空气喷枪按
240g/m2的用量喷洒由70wt%乙二醇丁醚、10wt%二乙二醇乙醚、10wt%三丙二醇丁醚、10wt%
三丙二醇甲醚组成的助渗透溶剂，静置10min后，放入电炉在1180℃保温10min后自然降温，
取出。折断样品瓷坯，测量其断面瓷砖渗透墨水的渗透深度为2.4mm。
实施例8
取204.73g异辛酸钠加入由100g三丙二醇甲醚、12g丙二醇苯醚、100g二丙二醇甲醚、
100g二丙二醇丁醚组成的混合溶剂中，机械搅拌30min完全溶解，然后加入100g二水合二氯
化铜（16.21wt%二水合二氯化铜、33.20wt%异辛酸钠、50.59t%混合溶剂），继续搅拌7.5h。将
得到的混合液体通过离心机离心分离去除固体不溶物，得到均匀的含铜离子的溶液。将此
溶液放入反应釜，在90℃和600mm汞柱的釜内压力下减压脱除水分和可溶性气体，得到约
527g含铜的黄色墨水。该黄色墨水的粘度为12mPa.s(40℃)，表面张力为31mN/m。将此黄色
墨水通过压电喷头喷射到瓷质抛光砖生坯表面，用量为120g/m2，然后通过压缩空气喷枪按
240g/m2的用量喷洒由60wt%乙二醇丁醚、10wt%二丙二醇单丙醚、10wt%二丙二醇二甲醚、
10wt%二乙二醇丁醚、10wt%二乙二醇甲醚组成的助渗透溶剂，静置10min后，放入电炉在
1180℃保温10min后自然降温，取出。折断样品瓷坯，测量其断面瓷砖渗透墨水的渗透深度
为2.5mm。
实施例9
取203.64g新癸酸和47.28g氢氧化钠加入由250g二乙二醇丁醚、44g二乙二醇甲醚、
250g二乙二醇乙醚、200g二丙二醇单乙醚组成的混合溶剂中，机械搅拌30min完全溶解，然
后加入100g六水合三氯化铬（9.13wt%六水合三氯化铬、18.60wt%新癸酸、4.32 wt%氢氧化
钠、67.95t%混合溶剂），继续搅拌3.5h。将得到的混合液体通过离心机离心分离去除固体不
溶物，得到均匀的含铬离子的溶液。将此溶液放入反应釜，在80℃和600mm汞柱的釜内压力
下减压脱除水分和可溶性气体，得到约967g含铬的黄色墨水。该黄色墨水的粘度为14mPa.s
(40℃)，表面张力为32mN/m。将此黄色墨水通过压电喷头喷射到瓷质抛光砖生坯表面，用量
为120g/m2，然后通过压缩空气喷枪按240g/m2的用量喷洒由60wt%乙二醇丁醚、 10wt%乙二
醇己醚、10wt%二丙二醇甲醚、10wt%二丙二醇丁醚、10wt%二丙二醇单乙醚组成的助渗透溶
剂，静置10min后，放入电炉在1180℃保温10min后自然降温，取出。折断样品瓷坯，测量其断
面瓷砖渗透墨水的渗透深度为1.8mm。
实施例10
取203.64g新癸酸和47.28g氢氧化钠加入由100g二乙二醇丁醚、44g二乙二醇甲醚、
100g二乙二醇乙醚中、100g二丙二醇单丙醚组成的混合溶剂中，机械搅拌30min完全溶解，
然后加入100g六水合三氯化铬（14.39wt%六水合三氯化铬、29.30wt%新癸酸、6.80 wt%氢氧
化钠、49.51t%混合溶剂），继续搅拌3.5h。将得到的混合液体通过离心机离心分离去除固体
不溶物，得到均匀的含铬离子的溶液。将此溶液放入反应釜，在80℃和600mm汞柱的釜内压
力下减压脱除水分和可溶性气体，得到约567g含铬的黄色墨水。该黄色墨水的粘度为
16mPa.s(40℃)，表面张力为32mN/m。将此黄色墨水通过压电喷头喷射到瓷质抛光砖生坯表
面，用量为120g/m2，然后通过压缩空气喷枪按240g/m2的用量喷洒乙二醇丁醚助渗透溶剂，
静置10min后，放入电炉在1180℃保温10min后自然降温，取出。折断样品瓷坯，测量其断面
瓷砖渗透墨水的渗透深度为1.8mm。