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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。