一種原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法
2023-07-04 08:18:21
專利名稱：一種原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法
技術領域：
本發明屬無機非金屬材料(陶瓷)領域，具體涉及一種原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法。
背景技術：
目前陶瓷生產中使用的黑色色料中除(Cr，Fe)203為剛玉型外，其它均為尖晶石型色料，如 Fe0.Fe2O3, Co-Cr-Fe, Co-Mn-Fe, Co-Mn-Cr-Fe, Co-N1-Cr-Fe，Co-Mn-N1-Cr-Fe,Co-Mn-Al-Cr-Fe, Co-N1-Cr-Fe-Si等。尖晶石型色料雖然結構穩定，具有耐高溫、對氣氛敏感性小與化學穩定性好的特點，但這些色料只在石灰釉中呈色最好，並要求石灰釉中無鋅、無鎂，或低鋅、低鎂。這些色料在鈣鎂釉中是不穩定的，多數情況下是形成更穩定的尖晶石，使之成為灰色或灰綠色；而在鈣鋅釉中雖然穩定，但顏色不正、黑中帶紅棕色，且容易使釉起泡。而黑色色料FeO^Fe2O3容易受氣氛的影響。錳雖然有利於黑色色料呈色，但它往往會導致釉中產生氣泡。鈷是鮮明的黑色色料所不可缺少的成分，但如果合成不好會是色料泛綠或泛紅，而且要製備鮮豔的黑色色料，其氧化鈷的用量較多，而氧化鈷的價格貴，在建築陶瓷生產中使用的一種黑色滲花釉，其呈色的成分是釕鹽，釕是一種貴金屬，其價格是金的幾十倍。綜上所述這些黑色色料現有的製備技術，均存在一定的不足。要麼受到氣氛的影響(如Fe0.Fe2O3)、要麼受到釉的成分的影響、要麼價格十分的昂貴等。色料的穩定性一直是陶瓷生產中的難題、尤其是高溫(1300°C )色料，目前只有矽酸鋯包裹的鎘硒紅(黃)色料是高溫穩定的色料，而其他顏色的包裹色料的開發應用尚未見到報導。因此，開發一種高溫下能穩定發色的黑色包裹色料具有重要的意義。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、原料成本較低、合成率高、使用溫度高的原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法。為解決以上技術問題，本發明的技術方案是:一種原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法，依次包括如下步驟:
①將工業純無水ZrCl4加入到工業純Si(OC2H5)4溶液中，控制Zr+4與Si+4摩爾比為I: 1.2，在室溫下高速攪拌20分鐘後形成凝膠混合物A ；
②將粉末熱固性酚醛樹脂、LiF加入到無水乙醇中，控制粉末熱固性酚醛樹脂的用量為ZrCl4重量的5 8%，在無水乙醇中的濃度為10% ；Li+1與Zr+4的摩爾比為1:0.35，經攪拌後得到均勻混合液B;
③將A與B相互混合併攪拌均勻，然後置於110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅體溶膠，然後將前驅體溶膠置於 烘箱中乾燥，獲得幹凝膠；
④將幹凝膠裝入坩堝內採用加蓋常規加熱的方法合成黑色色料，合成工藝控制為:室溫飛50°C，升溫時間為5分鐘，保溫35分鐘；650°C 合成溫度，升溫時間為10分鐘，保溫10分鐘；然後自然冷卻。所述合成溫度為100(Tll00°C。上述黑色色料包裹率彡50%、平均粒度彡10 μ m、使用溫度為1300°C。本發明的創新之處在於採用全新的非水解溶膠-凝膠原位合成技術在ioo(Tiio(rc溫度下合成出包裹率高的黑色色料，該黑色色料與現有黑色色料相比有以下特點:
1、包裹色料呈色純正穩定，不會受釉的成分、燒成氣氛等因素的影響；
2、包裹色料使用溫度達1300°C；
3、包裹色料的製備工藝簡單、合成速度快、包裹率高、成本低。
具體實施例方式下面用具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。實施例一:
矽酸鋯包裹碳黑製備黑色色料的工藝流程為:
第一步:將工業純無水ZrCl4加入到工業純Si (OC2H5) 4溶液中，控制Zr+4與Si+4摩爾比為1: 1.2，在室溫下高速攪拌20分鐘後形成凝膠混合物A ；
第二步:將粉末熱固性酚醛樹脂、LiF加入到無水乙醇中，控制粉末熱固性酚醛樹脂的用量為ZrCl4重量的8%，在 無水乙醇中的濃度為10% ；Li+1與Zr+4的摩爾比為1:0.35，經攪拌後得到均勻混合液B;
第三步:將A與B相互混合併攪拌均勻，然後置於110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅體溶膠，然後將前驅體溶膠置於烘箱中乾燥，獲得幹凝膠；
第四步:將幹凝膠裝入坩堝內採用加蓋常規加熱的方法合成黑色色料，合成工藝控制為:室溫 650°C，升溫時間為5分鐘，保溫35分鐘；65(Tll00°C，升溫時間為10分鐘，保溫10分鐘；然後自然冷卻，整個加熱過程不需要密封和氣氛保護。實施例二:
矽酸鋯包裹碳黑製備黑色色料的工藝流程為:
第一步:將工業純無水ZrCl4加入到工業純Si (OC2H5) 4溶液中，控制Zr+4與Si+4摩爾比為1: 1.2，在室溫下高速攪拌20分鐘後形成凝膠混合物A ；
第二步:將粉末熱固性酚醛樹脂、LiF加入到無水乙醇中，控制粉末熱固性酚醛樹脂的用量為ZrCl4重量的6%，在無水乙醇中的濃度為10% ；Li+1與Zr+4的摩爾比為1:0.35，經攪拌後得到均勻混合液B;
第三步:將A與B相互混合併攪拌均勻，然後置於110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅體溶膠，然後將前驅體溶膠置於烘箱中乾燥，獲得幹凝膠；
第四步:將幹凝膠裝入坩堝內採用加蓋常規加熱的方法合成黑色色料，合成工藝控制為:室溫 650°C，升溫時間為5分鐘，保溫35分鐘；65(Tl050°C，升溫時間為10分鐘，保溫10分鐘；然後自然冷卻，整個加熱過程不需要密封和氣氛保護。實施例三:
矽酸鋯包裹碳黑製備黑色色料的工藝流程為:
第一步:將工業純無水ZrCl4加入到工業純Si (OC2H5) 4溶液中，控制Zr+4與Si+4摩爾比為1: 1.2，在室溫下高速攪拌20分鐘後形成凝膠混合物A ；
第二步:將粉末熱固性酚醛樹脂、LiF加入到無水乙醇中，控制粉末熱固性酚醛樹脂的用量為ZrCl4重量的5%，在無水乙醇中的濃度為10% ；Li+1與Zr+4的摩爾比為1:0.35，經攪拌後得到均勻混合液B;
第三步:將A與B相互混合併攪拌均勻，然後置於110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅體溶膠，然後將前驅體溶膠置於烘箱中乾燥，獲得幹凝膠；
第四步:將幹凝膠裝入坩堝內採用加蓋常規加熱的方法合成黑色色料，合成工藝控制為:室溫 650°C，升溫時間為5分鐘，保溫35分鐘；65(Tl000°C，升溫時間為10分鐘，保溫10分鐘；然後自然冷卻，整個加熱過程不需要密封和氣氛保護。上述實施例1-3所製得黑色色料的包裹率和平均粒度值進行表徵結果如
權利要求
1.一種原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法，依次包括如下步驟: ①將工業純無水ZrCl4加入到工業純Si(OC2H5)4溶液中，控制Zr+4與Si+4摩爾比為I: 1.2，在室溫下高速攪拌20分鐘後形成凝膠混合物A ； ②將粉末熱固性酚醛樹脂、LiF加入到無水乙醇中，控制粉末熱固性酚醛樹脂的用量為ZrCl4重量的5 8%，在無水乙醇中的濃度為10% ；Li+1與Zr+4的摩爾比為1:0.35，經攪拌後得到均勻混合液B; ③將A與B相互混合併攪拌均勻，然後置於110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅體溶膠，然後將前驅體溶膠置於烘箱中乾燥，獲得幹凝膠； ④將幹凝膠裝入坩堝內採用加蓋常規加熱的方法合成黑色色料，合成工藝控制為:室溫飛50°C，升溫時間為5分鐘，保溫35分鐘；650°C 合成溫度，升溫時間為10分鐘，保溫10分鐘；然後自然冷卻。
2.根據權利要求1所述的原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法，其特徵在於:所述合成溫度為100(Tll00°C。
3.根據權利要求1-2任一所述的原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法，其特徵在於:所述黑色色料包裹率> 50%、平均`粒度< 10 μ m、使用溫度為1300°C。
全文摘要
本發明公開一種原位合成矽酸鋯包裹碳黑色料的方法，採用粉末熱固性酚醛樹脂為原料利用非水解溶膠-凝膠原位合成技術在1000~1100℃的溫度下合成出包裹率高的黑色色料，該合成方法工藝簡單、合成速度快、合成溫度低，製得的黑色色料呈色純正、性能穩定、使用溫度高達1300℃，可廣泛應用於各類陶瓷產品的高溫釉料中，具有較高的經濟價值。
文檔編號C04B41/86GK103102177SQ20131007281
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者劉明泉, 鄭乃章, 劉陽 申請人:景德鎮陶瓷學院