数码喷印光催化花纸及其制备方法、贴花光催化陶瓷制品与流程

本发明属于陶瓷装饰花纸，具体涉及一种数码喷印光催化花纸及其制备方法、贴花光催化陶瓷制品。

背景技术：

1、光催化，又名光触媒，是一种在光的照射下，利用光能转换成为化学反应所需的能量，以产生催化作用，使周围的空气及水分子激发成极具氧化力的自由光催化，能够氧化破坏细菌的细胞膜和细胞壁，起到杀菌的作用。此外，光催化还能够催化降解有机物，减少细菌的营养来源，从而起到抑制细菌生长的作用。

2、光催化陶瓷制品则是一种具有光催化功能的陶瓷产品。目前，其制备方法一般是先将纳米二氧化钛进行高温改性处理，再采用传统的淋釉或喷釉的工艺进行生产加工，最后高温烧成而制得。但在高温烧成过程中，纳米二氧化钛将由钛锐矿晶相向晶红石晶相转变，从而降低其光催化性能。同时，将纳米二氧化钛涂覆在陶瓷表面进行烧结时，易因二氧化钛厚度不均而使产品表面会出现虹彩现象(因折射率不同而产生的光干涉现象)，严重影响产品的表面质量。

3、陶瓷花纸是指在陶瓷(或瓷坯)表面贴上印刷好的陶瓷专用花纸，陶瓷花纸一般仅需在较低的温度进行烘烤即可附着于陶瓷表面。因此，如将光催化数码墨水喷墨打印于陶瓷花纸中，则可避免高温烧成，以降低光催化材料在高温下的变性。但如若将普通光催化陶瓷墨水直接涂覆在花纸上，由于花纸在存放过程中不可避免地会受到自然光的照射，尤其是紫外光照射时，光催化材料表面的电子将被激发到导带中，产生电子空穴对，由于电子空穴具有较强的氧化性，这种强的氧化性将使与其接触的花纸结构层发生氧化反应而降解，从而导致性能下降甚至消失，进而影响花纸的质量。同时，由于花纸结构的破坏，还将引起其表面出现虹彩现象。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种数码喷印光催化花纸及其制备方法、贴花光催化陶瓷制品，该数码喷印光催化花纸通过对光催化功能墨水进行改性，使花纸在存放过程中，能够阻绝紫外线催化光催化材料对墨水吸附层中的共聚单体和封面油层中的有机树脂的降解反应，且在烤花过程中，改性剂(紫外线吸收剂)将被烧失，花纸的光催化性能得以恢复，从而有效避免了花纸存放过程中结构层的破坏。同时，通过设置花纸特定的层结构，并选择合适的原料与配比，使之相互作用，共同解决花纸中光催化材料分布的均匀性，以克服虹彩现象。

2、为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种数码喷印光催化花纸，由下至上依次包括基纸、水溶性胶层、油墨吸附层、光催化油墨层和封面油层；所述光催化油墨层由光催化墨水喷墨打印而成，所述光催化墨水中含有纳米光催化材料和紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂选自苯酯类化合物、苯并唑类化合物、香豆素类化合物中的至少一种。

3、具体地，本发明的数码喷印光催化花纸由基纸、水溶性胶层、油墨吸附层、光催化油墨层和封面油层构成，其中：油墨吸附层有利于固定并快速吸附油墨层的光催化墨水，并可隔绝光催化油墨层与水溶性胶层，防止油墨层中的光催化材料因扩散或下渗而引起的厚度分布不均；封面油层用于固定和保护光催化油墨层；水溶性胶层在花纸进行水转印时，可快速与基纸进行分离，同时水溶性胶层还是隔绝油墨吸附层与基纸间第二屏障，可防止光催化墨水的下渗，进一步保障光催化材料厚度分布的均匀性，从而杜绝虹彩现象的发生。

4、本发明数码喷印光催化花纸的功能层为光催化油墨层，其由光催化墨水喷墨打印而成，通过光催化材料产生光催化功能。当光催化材料受到紫外光的作用将产生电子空穴对，由于油墨吸附层中的共聚单体和封面油层中的有机树脂中均含有双键、酯键、醇等官能团，对于双键，电子空穴对将通过光氧化反应，使双键断裂；对于酯键，电子空穴对将通过酯的加氧反应，使酯键断裂，并将酯分解为醛、酸等物质；对于醇，电子空穴对将通过光氧反应，将醇分解为酮、醛等物质，从而破坏油墨吸附层和封面油层的结构，影响花纸的进行正常转印；且转印后，由于花纸的厚度不均，将出现虹彩现象。本发明通过在光催化墨水中添加紫外线吸收剂，如酯类化合物、苯并唑类化合物、香豆素类化合物中的至少一种，这些化合物在分子结构中都含有具有强烈吸收紫外线辐射的芳香环、烯丙基等共轭体系或吸收性能较好的基团，如苯酚、酚醛、苯酰甲酸、苯甲酸等。当紫外线作用在这些化合物上时，它们将通过分子内部的共轭结构或吸收性基团的吸收，将紫外线的能量吸收，并将光能转化为热能或非紫外线辐射，从而保护或稳定光催化材料，以阻绝紫外光使光催化材料产生电子空穴对，从而避免与墨水吸附层及封面层发生降解反应，保护了花纸的结构性能。同时，紫外线吸收剂的沸点较低，在花纸后期的烧成过程中将被烧失，花纸的光催化性能得以恢复，并不影响其在使用过程中的光催化性能。

5、优选的，所述光催化材料选自锐钛矿型二氧化钛、氧化锌、氮化钛、氮化碳中的至少一种。

6、优选的，所述苯酯类化合物选自对羟基苯甲酸酯、对羟基苯乙烯酸酯、对羟基苯丙酮酸酯、苯甲酸酯、对氨基苯甲酸酯中的至少一种。

7、优选的，所述苯并唑类化合物选自苯并三唑、苯并噻唑、苯并吡唑中的至少一种。

8、优选的，所述香豆素类化合物选自香豆素和/或苯氧基香豆素。

9、作为上述方案的进一步改进，所述纳米光催化材料和所述紫外线吸收剂的质量比为(2-25)：1。

10、具体的，通过控制光催化材料和紫外线吸收剂在特定的范围内，可保证花纸在存放期，对紫外线的充分吸收，有效阻绝紫外线，以保护光催化剂免受光催化，从而保障花纸的稳定性。

11、优选的，所述纳米光催化材料和所述紫外线吸收剂的质量比为(5-10)：1。

12、作为上述方案的进一步改进，所述光催化墨水中还含有光催化促进剂、快干溶剂、分散剂、低温熔块和示踪剂；所述光催化墨水的原料组成，按重量份计还包括：

13、

14、具体地，光催化促进剂通过增强光催化材料的催化性能或吸附和分散光催化剂，以提高光催化反应的速度和效果，从而提高光催化材料的光催化性能；快干溶剂是指沸点较低，挥发性较强的溶剂，选择快干溶剂可在光催化墨水在经高速打印后快速挥发，有利于减少溶剂对光催化材料分布均匀性的影响；低温熔块是指熔融温度低于900℃的熔块，以适应花纸烤花的需求。此外，本发明的光催化墨水中还含有示踪剂，示踪剂为有色颜料，主要用于判定转印的效果，以保持光催化材料在水转印过程中保持厚度一致，从而避免虹彩现象的出现。如分离后的基纸上留有示踪剂，说明浸泡时间过长，水溶性胶完全溶解且部分墨水吸附层出现水溶解现象；如在刮平后，图案层出现不规则色块或色团，则也说明光催化材料转印厚度不均匀。各原料在特定的配比下相互作用，在保护花纸结构不被破坏的前提下，提高光催化材料厚度分布的均匀性。

15、作为上述方案的进一步改进，所述光催化促进剂选自氧化铟、氧化铈、氧化钕、纳米白炭黑、纳米炭黑中的至少一种。

16、具体地，光催化促进剂可为稀土金属氧化物，如氧化铟、氧化铈或氧化钕，这些稀土金属氧化物均具有良好的氧化还原性性，可在光催化反应中作为电子的接受者或者供体，从而增强光催化反应的速率和效果；也可为纳米白炭黑或纳米炭黑，利用其具有高比表面积和吸附性能，能够有效地吸附和分散光催化反应中的催化剂和生成物，减少其在反应过程中的聚集和反应阻碍，从而提高光催化反应的速率和效果。

17、优选的，所述快干溶剂选自乙二醇、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丙醚、丙酸正丙酯的至少一种。

18、优选的，所述分散剂选自乙二醇、丙酮、甘油中的至少一种；

19、作为上述方案的进一步改进，所述油墨吸附层由吸附浆料涂布而成，所述吸附浆料的原料组成，按重量份计包括：

20、

21、具体地，本发明的油墨吸附层是以共聚单体为主要原料制备而成的具有一定粘性的涂层，在仅靠油墨重力的作用下即可形成牢固的粘结力，保障了油墨吸附层对光催化油墨层的吸附与固定作用。同时添加乳化剂和引发剂，其中：乳化剂类能够降低光催化墨水的界面自由能，使其形成稳固的界面膜，因此，在光催化墨水中的溶剂挥发过程中，布朗运动的墨水液滴不易聚结，同时又能够保持光催化墨水在油墨吸附层上的均匀附着，避免后期在烤花过程中因墨水厚度不一造成的裂纹与虹彩现象。

22、优选的，所述共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯、偏氯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟丙酯、n-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。

23、优选的，所述乳化剂选自tx-10。

24、优选的，所述引发剂选自过硫酸盐、过氧化氢、水溶偶氮引发剂中的至少一种。

25、优选的，所述水为去离子水。

26、作为上述方案的进一步改进，所述水溶性胶层由水溶性胶涂布而成，所述水溶性胶包括明胶、阿拉伯胶、聚乙烯吡咯烷酮、糊精、淀粉中的至少一种。

27、优选的，所述基纸为道林纸，道林纸具有良好的吸水性、且遇水后不会发生伸缩褶皱的其厚度为120-150g/m2。

28、本发明的第二方面提供了一种数码喷印光催化花纸的制备方法，所述制备方法用于制备本发明第一方面所述的数码喷印光催化花纸，包括以下步骤：

29、先将水溶性胶和制备油墨吸附层的原料(吸附浆料)先后涂布于基纸上，形成水溶性胶层和油墨吸附层；然后喷墨打印光催化墨水，形成光催化油墨层；再喷涂封面油，形成封面油层；最后进行干燥，得所述数码喷印光催化花纸。

30、优选的，所述水溶性胶层和油墨吸附层的厚度均为10-15μm。

31、优选的，所述干燥的温度为75-85℃，干燥的时间为10-15分钟。

32、优选的，所述封面油层的厚度为10-30μm，一定厚度的封面油层在转印过程中(尤其是刮平时)可保持一定的强度，避免开裂。

33、本发明的第三方面提供了一种贴花光催化陶瓷制品，包括陶瓷基体和光催化功能层，所述光催化功能层由本发明第一方面所述的数码喷印光催化花纸烤花而成。

34、本发明的第四方面提供了一种贴花光催化陶瓷制品的制备方法，所述制备方法用于制备本发明第三方面所述的贴花光催化陶瓷制品，包括以下步骤：

35、将数码喷印光催化花纸浸泡于水中，使基纸分离出来；然后将分离后的数码喷印光催化花纸贴于陶瓷基体表面，刮平后进行烤花，得所述贴花光催化陶瓷制品。

36、优选的，所述烤花的温度为700-900℃，时间为4-8小时。封面油层在烤花的过程中，将被烧除，并不影响光催化油墨层的烧结。

37、优选的，所述浸泡的时间为3-6分钟。所述刮平是指采用橡胶刮板将花纸中的气泡、褶皱和水份刮除。

38、本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：

39、(1)本发明数码喷印光催化花纸的光催化油墨层设置于油墨吸附层和封面油层之间，为克服油墨吸附层中的光催化材料在存放过程中，因受紫外光的作用而产生电子空穴对，从而对油墨吸附层和封面油层产生降解，本发明通过添加特定的紫外线吸收剂，如苯酯类化合物、苯并唑类化合物或香豆素类化合物，以保护或稳定光催化材料，并可避免发生生虹彩现象。同时，紫外线吸收剂在花纸后期的烤花过程中将被烧失，花纸的光催化性能得以恢复，并不影响其在使用过程中的光催化性能。

40、(2)本发明的数码喷印光催化花纸由基纸、水溶性胶层、油墨吸附层、光催化油墨层和封面油层构成，其中：油墨吸附层有利于固定并快速吸附油墨层的光催化墨水，并可隔绝光催化油墨层与水溶性胶层，防止油墨层中的光催化材料因扩散或下渗而引起的厚度分布不均；水溶性胶层在花纸进行水转印时，可快速与基纸进行分离，同时水溶性胶层还是隔绝油墨吸附层与基纸间第二屏障，可防止光催化墨水的下渗，进一步保障光催化材料厚度分布的均匀性，从而进一步杜绝虹彩现象的发生。