本发明涉及油墨，具体涉及一种黑色有机无机杂化油墨及其制备方法和应用。
背景技术：
1、油墨是印刷工艺中不可或缺的重要材料，通过印刷或喷绘技术能将图案、文字呈现在承印物上，在印刷领域、涂料领域、包装领域、家电领域等广泛应用。以家电领域为例，一方面，油墨影响着家电产品的外观和设计，另一方面，它关乎家电产品的标识是否清晰、按钮操作是否便捷等。家电产品相关的使用环境多种多样，因此对油墨的耐候性、耐磨性、耐化学腐蚀性等性能也提出了更高的要求。
2、就具体的家电玻璃行业而言，家电玻璃所使用的油墨根据其耐热性能大致可分为低温、中温和高温油墨。低温油墨通常耐温在200℃以内，丝网印刷后只需在200℃左右进行烘烤表干，可选颜色丰富，适用于多种场景。高温油墨耐温可达到600℃，长时间烘烤后不变色，与其他油墨成分不同，其生产过程中添加大量玻璃粉，在丝网印刷后经过650-700℃的钢化处理后与软化的玻璃表面熔融，具有高硬度无法刮落的特性。中温油墨的耐温性能介于低温油墨与高温油墨之间，可耐250-350℃高温，最常用于微波炉内隔板高硼硅玻璃等的印刷工艺中。
3、随着科学技术水平的不断提高以及各行各业的发展，对油墨的耐高温性能、在各种基材上的普适性等，都提出了更高的要求。以高硼硅玻璃为例，由于底层加热丝的加热，耐热从原来的350℃增长到了500℃，但是常规中温油墨无法匹配500℃高温，长期使用会面临油墨剥落、碳化、发白等一系列问题。因此，亟需研发新型油墨以提高油墨的耐高温性能以及其在各种基材上的普适性。
4、公开号为cn104419246a的中国专利文献公开了一种耐高温油墨及其制备方法，其原料组成为：15％～30％有机树脂、3％～25％溶剂、25～55％改性颜料、1％～10％填料、0.1％～5％流平剂和0.1％～5％分散剂，其中，改性颜料由颜料以及包覆在颜料外部的以硅烷偶联剂改性的低熔点无铅玻璃粉组成。该发明制得的产品油墨可以在中、低温条件下固化，与中温玻璃油墨的加工温度相匹配，在实际使用中，最高耐温只能达到350℃，无法满足更高温度的耐温需求。
5、公开号为cn117567902a的中国专利文献公开了一种耐高温油墨，其按重量份数计包括下列组分：硅树脂10-30份、聚酯改性甲基苯基硅树脂15-25份、云母粉2-8份、钛白粉3-15份、辛基酚聚氧乙烯醚5-7份、无水乙醇10-15份、乙二醇单硬脂酸酯2-6份、纳米sio210-15份、滑石粉1.5-4份、玻璃粉2-6份、壳聚糖7-12份、附着力促进剂0.7-2.5份、抗静电剂1.0-2.0份、消光剂5-10份、消泡剂0.2-0.4份、流平剂0.5-1.0份和耐高温助剂1.5-3份。该油墨能在确保耐高温性能的同时，具备良好的耐磨性与附着性。但是其膨胀系数与高硼硅玻璃不匹配，仅局限于喷印技术中应用，无法应用于丝网印刷，原料聚酯改性甲基苯基硅树脂在高温下也会发生化学反应，影响油墨的耐高温性能。
6、因此，亟需开发一种可长时间耐温、且耐温达500℃、匹配高硼硅玻璃、并适用于多种基材的中温油墨来解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种黑色有机无机杂化油墨，属于中温油墨范畴，原料易得，耐温达500℃，长期使用能够避免油墨剥落、碳化、发白等问题的出现，符合高硼硅玻璃印刷工艺的要求，且适用于多种基材(玻璃、金属等)以及多种印刷工艺(喷印、丝印等)。
2、具体采用的技术方案如下：
3、一种黑色有机无机杂化油墨，由以下重量份的原料制成：
4、有机无机杂化树脂40-50份；
5、
6、所述的黑色色料由5-8份炭黑、8-10份铜铬黑、5-8份磷酸二氢铝和1-2份高岭土溶于水和乙醇的混合溶液中，加热分散后烘干制得。
7、本发明黑色有机无机杂化油墨的配方中，通过炭黑、铜铬黑、磷酸二氢铝和高岭土复配制得的黑色色料具有良好的遮盖性和耐高温性能、且对基材的附着力好，进一步的，各原料之间的相容性好，组分之间协同发挥作用，使得该黑色有机无机杂化油墨的最高耐温可达到500℃，印刷后的墨层硬度较高，与基材的结合力好，且适用于多种基材以及多种印刷工艺。
8、可选的，所述的有机无机杂化树脂选用有机硅杂化树脂或聚酯改性有机硅树脂等。
9、可选的，所述的有机硅树脂选用甲基苯基聚硅氧烷树脂等。有机硅树脂能够提供有益的耐热、防腐、防潮性能。
10、优选的，所述的稀释成膜控制助剂选用乙二醇叔丁醚、二甲苯或正丁酯，其可用于控制墨层厚度和成本，施工方便，省工省料。
11、优选的，所述的黑色色料制备过程中，乙醇和水以1：3-5的比例混合制备得到水和乙醇的混合溶液，加热温度为50-100℃，加热时间为1-1.5h；分散过程使用分散机进行搅拌防止结块。
12、优选的，所述的填料为碳化硼、碳化硅、氮化硅或锂辉石。上述填料用于增强油墨墨层硬度。
13、可选的，所述的流平剂为磷酸三丁酯或聚醚改性聚二甲基硅氧烷，可用于改善表面流平性、抗划伤性以及提高光泽。
14、可选的，所述的防沉降剂为气硅和/或膨润土。
15、可选的，所述的消泡剂为聚氧丙烯、聚醚消泡剂、改性聚醚消泡剂等。
16、本发明还提供了所述的黑色有机无机杂化油墨的制备方法，包括以下步骤：
17、按选定的重量份将有机无机杂化树脂、有机硅树脂、稀释成膜控制助剂、云母粉、黑色色料、填料、流平剂、防沉降剂和消泡剂混合后高速搅拌分散，再经研磨后，制备得到所述的黑色有机无机杂化油墨。
18、优选的，搅拌的转速为1500-2500r/min。
19、优选的，研磨过程使用三辊研磨机研磨3-5遍，第一遍设定颗粒直径为0.1μm，第二遍设定为0.09μm，第三遍设定为0.07μm，第四遍设定为0.05μm，第五遍设定为0.03μm。
20、本发明还提供了所述的黑色有机无机杂化油墨在印刷领域中的应用。
21、本发明还提供了一种使用所述的黑色有机无机杂化油墨印刷的方法，印刷基材为金属或玻璃，在基材上进行喷印或丝网印刷后，固化成型。
22、进一步的，玻璃优选为钠钙玻璃或高硼硅玻璃，将所述的黑色有机无机杂化油墨使用200-500目丝网印刷，印刷厚度维持在5-10μm，然后280-330℃高温烘烤25-35min固化成型，完成印刷。
23、该黑色有机无机杂化油墨在钠钙玻璃或高硼硅玻璃表面印刷后，能够形成耐高温、高硬度的黑色表面涂层，最高耐温可达到500℃，铅笔硬度可达到5h，表面附着力测试可达到0级，经过国际标准的百格测试3m胶带撕除后油墨无任何剥落。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
25、(1)本发明采用特定配比的炭黑、铜铬黑、磷酸二氢铝和高岭土制备黑色色料并应用于油墨中，该黑色色料同时具有良好的遮盖性和耐高温性能。
26、(2)本发明提供的黑色有机无机杂化油墨属于中温油墨范畴，是一种醇溶型油墨，其最高耐温可达到500℃，铅笔硬度为2-5h，表面附着力测试符合iso2409，gb/t9286-1998标准，最高可达0级，经过国际标准的百格测试3m胶带撕除后油墨无任何剥落。
27、(3)本发明提供的黑色有机无机杂化油墨普适性好，适用于多种基材表面，如钠钙玻璃，高硼硅玻璃，不锈钢，铝材等，还适用于多种印刷工艺，并且可以满足环保要求，具有良好的市场前景。
1.一种黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，所述的有机无机杂化树脂包括有机硅杂化树脂或聚酯改性有机硅树脂。
3.根据权利要求1所述的黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，所述的有机硅树脂包括甲基苯基聚硅氧烷树脂。
4.根据权利要求1所述的黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，所述的稀释成膜控制助剂选用乙二醇叔丁醚、二甲苯或正丁酯。
5.根据权利要求1所述的黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，所述的黑色色料制备过程中，加热温度为50-100℃，加热时间为1-1.5h；分散过程使用分散机进行搅拌防止结块。
6.根据权利要求1所述的黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，所述的填料为碳化硼、碳化硅、氮化硅或锂辉石。
7.根据权利要求1所述的黑色有机无机杂化油墨，其特征在于，所述的防沉降剂为气硅和/或膨润土。
8.根据权利要求1-7任一所述的黑色有机无机杂化油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求1-7任一所述的黑色有机无机杂化油墨在印刷领域中的应用。
10.一种使用权利要求1-7任一所述的黑色有机无机杂化油墨印刷的方法，其特征在于，印刷基材为金属或玻璃，在基材上进行喷印或丝网印刷后，固化成型。
