一種lcs法合成鋯鐵紅色料的製作方法
2023-11-02 01:44:12 1
一種lcs法合成鋯鐵紅色料的製作方法
【專利摘要】一種LCS法合成鋯鐵紅色料，包括以下步驟：(a)將矽源和鋯源按Si:Zr＝0.9-1:0.9-1.1的摩爾比混合成溶液或懸濁液，其中分別加入混合物乾料總質量分數5～15％的鐵的化合物，5-50％的有機燃燒劑，5-50％的硝基類氧化劑和3-9％的礦化劑得最終混合物，充分混合均勻，乾燥；(b)將乾燥料置於爐腔中升溫至200～500℃點燃，燒盡，得預燒料；(c)再將預燒料在800～1300℃下熱處理，得鋯鐵紅色料粉體。本發明提出一種可製得顆粒較小納米粉體，低溫可控性高的LCS法合成鋯鐵紅色料，合成的鋯鐵紅色料具有良好的著色能力和呈色能力，可應用於陶瓷噴墨列印。
【專利說明】-種LCS法合成鋯鐵紅色料
【技術領域】
[0001] 本發明涉及陶瓷噴墨【技術領域】，尤其涉及一種LCS法合成鋯鐵紅色料。
【背景技術】
[0002] 鋯基色料性能優異，在建築衛生陶瓷中的應用十分廣泛。其中，鋯鐵紅色色料由於 其成色穩定、價格適中而倍受青睞。然而，以往多採用的固相法合成包裹型鋯鐵紅色料是 使著色離子a - Fe202包裹在Zr - Si04晶格中，其工藝是按計量比混合各種原料，如Zr02、 Si02、Fe203等，在高溫下反應，得到粒徑較粗的鋯鐵紅色料。該色料經碾磨製成陶瓷墨水，則 由於晶粒被破壞，造成高溫下發色弱且不穩定。為此，人們希望能結合其他燃燒合成方法來 製備出著色均勻、呈色好、在高溫下穩定的鋯鐵紅色料。
[0003] 低溫燃燒合成法，簡稱LCS法，是一種以有機物為燃燒劑的燃燒合成方法。該方法 所用的氧化劑-燃料混合物具有放熱特性，通常加熱至溫度在150 -500°C，發生強烈的氧化 還原反應，利用原料自身的燃燒放熱即可達到合成反應所需的溫度，從而快速合成出氧化 物粉體，LCS法的另一個優點是，可以製備出比表面積高的納米粉體。如果能結合此方法來 製備獲得納米級的鋯鐵紅色料粉體，色料的呈色將會大大的提高，著色會更加的均勻，而且 能應用於陶瓷噴墨列印領域中。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提出一種可製得顆粒較小納米粉體，合成工藝簡單，低溫可控 性高的LCS法合成鋯鐵紅色料，合成的鋯鐵紅色料具有良好的著色能力和呈色能力，而且 能應用於陶瓷噴墨列印領域。
[0005] 為達此目的，本發明採用以下技術方案：
[0006] 一種LCS法合成鋯鐵紅色料，包括以下步驟：
[0007] (a)將矽源和鋯源按Si: Zr = 0.9-1:0.9-1. 1的摩爾比混合成溶液或懸濁液，其中 分別加入混合物乾料總質量分數5?15 %的鐵的化合物，5-50 %的有機燃燒劑，5-50 %的 硝基類氧化劑和3-9%的礦化劑得最終混合物，充分混合均勻，乾燥；
[0008] (b)將乾燥料置於爐腔中升溫至200?500°C點燃，燒盡，得預燒料；
[0009] (c)再將預燒料在800?1300°C下熱處理，得鋯鐵紅色料粉體。
[0010] 更進一步說明，所述矽源以矽溶膠或水玻璃引入，所述鋯源以鋯鹽引入，所述鐵的 化合物為鐵的氧化物或鐵鹽。
[0011] 更進一步說明，所述鋯鹽為氯氧化鋯或硝酸鋯。
[0012] 更進一步說明，所述鐵鹽為硝酸鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵或氯化鐵中的一種。
[0013] 更進一步說明，所述礦化劑為鹼金屬氟化物氟化鈉、氟化鉀、氟化鋰其中的至少一 種。
[0014] 更進一步說明，所述硝基類氧化劑為硝酸、金屬硝酸鹽、硝酸銨其中的至少一種。
[0015] 更進一步說明，所述有機燃燒劑為酒石酸、檸檬酸、尿素、水合肼的其中至少一種。
[0016] 更進一步說明，將步驟（c)得到的鋯鐵紅色料粉體進行酸洗，再用清水洗至中性， 漂洗乾淨後烘乾。
[0017] 更進一步說明，將最終得到的鋯鐵紅色料粉體進行氣選分級，篩分出不大於1微 米的色料粉體。
[0018] 本發明的有益效果：1、能製備色料顆粒為納米的粉體，能應用於陶瓷噴墨列印領 域中；2、合成工藝簡單，低溫可控性高；3、合成的鋯鐵紅色料著色均勻、呈色能力好和穩定 性高。
【具體實施方式】
[0019] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0020] 一種LCS法合成鋯鐵紅色料，包括以下步驟：
[0021] (a)將矽源和鋯源按Si: Zr = 0.9-1:0.9-1. 1的摩爾比混合成溶液或懸濁液，其中 分別加入混合物乾料總質量分數5?15 %的鐵的化合物，5-50 %的有機燃燒劑，5-50 %的 硝基類氧化劑和3-9 %的礦化劑得最終混合物，充分混合均勻，乾燥；
[0022] (b)將乾燥料置於爐腔中升溫至200?500°C點燃，燒盡，得預燒料；
[0023] (c)再將預燒料在800?1300°C下熱處理，得鋯鐵紅色料粉體。
[0024] 原料混勻蒸乾後獲得的燃燒料坯，使用LCS法合成鋯鐵紅色料，迅速升溫至200? 500°C可到達燃燒料坯的著火點，燃燒料坯點燃燃燒後在800?1300°C下燃燒，即可製得顆 粒較小的納米粉體，合成工藝簡單，低溫可控性高，保證形成足夠量的矽酸鋯晶體，用於包 裹著色金屬離子Fe 3+，使合成的鋯鐵紅色料著色均勻，具有良好的呈色能力，解決了鋯鐵紅 色料一般採用固相法合成的致命弱點：著色不均勻，呈色效果較差。鋯鐵紅色料的色調取決 於鋯、鐵、矽之比，以及燒成工藝，從血紅色到紅褐色。礦化劑的加入能促進或控制結晶化合 物的形成，使反應更加的充分。
[0025] 更進一步說明，所述矽源以矽溶膠或水玻璃引入，所述鋯源以鋯鹽引入，所述鐵的 化合物為鐵的氧化物或鐵鹽。
[0026] 更進一步說明，所述鋯鹽為氯氧化鋯或硝酸鋯。
[0027] 更進一步說明，所述鐵鹽為硝酸鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵或氯化鐵中的一種。
[0028] 更進一步說明，所述礦化劑為鹼金屬氟化物氟化鈉、氟化鉀、氟化鋰其中的至少一 種。採用氟化物作為礦化劑能促進或控制結晶的形成，使反應更加的充分。色料色澤從血 紅色到紅褐色。
[0029] 更進一步說明，所述硝基類氧化劑為硝酸、金屬硝酸鹽、硝酸銨其中的至少一種。 採用硝酸鹽可以降低混合物體系的可爆性，使反應更快更完全。
[0030] 更進一步說明，所述有機燃燒劑為酒石酸、檸檬酸、尿素、水合肼的其中至少一種。
[0031] 更進一步說明，將步驟（c)得到的鋯鐵紅色料粉體進行酸洗，再用清水洗至中性， 漂洗乾淨後烘乾。可選用鹽酸或硝酸進行酸洗，可將殘留物清洗出盡，再用清水洗至中性， 漂洗烘乾，提高色料粉體的純度。
[0032] 更進一步說明，將最終得到的鋯鐵紅色料粉體進行氣選分級，篩分出不大於1微 米的色料粉體。使用於噴墨的色料的粒徑在1微米以下，使色料在噴墨過程中分布更均勻， 在高溫下呈色更加穩定。
[0033] 發色實驗
[0034] 使用上述色料作為油墨中的發色色料，此種鋯鐵紅色料佔油墨質量份數的25%。 選擇燒後白度大於85的平整陶瓷坯體作為基體，在其表面使用希望陶機生產的噴墨列印 機，均勻噴塗5x5cm大小的測試區域，油墨用量約為2ml，然後入窯經1210°C燒成，待樣品冷 卻後用SMY-2000SF色差儀進行測試。
[0035] 參照表1，製備實施例1?5。
[0036] 表 1
[0037]
【權利要求】
1. 一種LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：包括以下步驟： (a) 將矽源和鋯源按Si : Zr = 0. 9-1:0. 9-1. 1的摩爾比混合成溶液或懸濁液，其中分別 加入混合物乾料總質量分數5?15 %的鐵的化合物，5-50 %的有機燃燒劑，5-50 %的硝基 類氧化劑和3-9 %的礦化劑得最終混合物，充分混合均勻，乾燥； (b) 將乾燥料置於爐腔中升溫至200?500°C點燃，燒盡，得預燒料； (c) 再將預燒料在800?1300°C下熱處理，得鋯鐵紅色料粉體。
2. 根據權利要求1所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：所述矽源以矽溶膠或 水玻璃引入，所述鋯源以鋯鹽引入，所述鐵的化合物為鐵的氧化物或鐵鹽。
3. 根據權利要求2所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：所述鋯鹽為氯氧化鋯 或硝酸鋯。
4. 根據權利要求2所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：所述鐵鹽為硝酸鐵、硫 酸鐵、硫酸亞鐵或氯化鐵中的一種。
5. 根據權利要求1所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：所述礦化劑為鹼金屬 氟化物氟化鈉、氟化鉀、氟化鋰其中的至少一種。
6. 根據權利要求1所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：所述硝基類氧化劑為 硝酸、金屬硝酸鹽、硝酸銨其中的至少一種。
7. 根據權利要求1所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：所述有機燃燒劑為酒 石酸、檸檬酸、尿素、水合肼的其中至少一種。
8. 根據權利要求1所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：將步驟（c)得到的鋯 鐵紅色料粉體進行酸洗，再用清水洗至中性，漂洗乾淨後烘乾。
9. 根據權利要求1或8所述的LCS法合成鋯鐵紅色料，其特徵在於：將最終得到的鋯 鐵紅色料粉體進行氣選分級，篩分出不大於1微米的色料粉體。
【文檔編號】C01B33/20GK104150495SQ201410407567
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月18日 優先權日:2014年8月18日
【發明者】徐超, 黃曦, 遊小棠 申請人:佛山遠牧數碼科技有限公司