專利名稱：一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷色料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種包裹型黑色陶瓷色料的制備方法。
背景技術(shù)：
黑色陶瓷色料是裝飾材料中很重要的一種色料，黑釉以其純正、凝重的裝飾效果， 倍受人們青睞而被高檔裝修商視為珍品。傳統(tǒng)的黑色色料大多數(shù)為尖晶石型結(jié)構(gòu)，一般采用多種過渡金屬氧化物混合，在高溫下經(jīng)煅燒反應(yīng)生成耐高溫的尖晶石型混合物。這些元素在周期表中屬于第四周期的過渡金屬元素，它們的電子最外層為d軌道，是非球形對稱軌道。當這些離子處于不同形狀的配位場中時，產(chǎn)生了配位場效應(yīng)，電子在不同能級的d軌道之間躍遷，吸收一定波長的光，其躍遷能在1 4eV之間，光照射時電子吸收光能量從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)便呈現(xiàn)出顏色。然而，現(xiàn)有技術(shù)這種傳統(tǒng)的黑色色料，一方面使用了 Cr、Co 等有毒原料，對人體健康造成潛在的威脅；另一方面，這些原料的價格成本不斷上漲，使得黑色色料的成本不斷升高。為此，需要開發(fā)無鈷色料以替代原有產(chǎn)品。傳統(tǒng)黑色色料雖然可以耐高溫，但仍然受到基礎(chǔ)釉和燒成條件的影響，進而影響色料最終的發(fā)色效果。為此，目前研究中也有開發(fā)使用包裹型色料，即采用耐高溫且與釉料不發(fā)生反應(yīng)的材料，將呈色體包裹在其中以避免燒成過程中呈色體被氧化，通常所使用的包裹材料為硅酸鋯?，F(xiàn)有技術(shù)包裹型黑色色料，其制備通常是在氧化鋯沉淀階段加入有機物質(zhì)，在煅燒過程中有機物質(zhì)中的碳則滲入到鋯英石晶體中，導(dǎo)致碳黑留在鋯英石的晶格中，從而起到很好的包裹保護作用。但是，從其合成機理來看，必須確保有較高的包裹率，否則碳黑將被氧化而失去其呈色效果，因此需要嚴格控制制備工藝，生產(chǎn)難度大。此外，由于碳黑是滲入到鋯英石的晶體中，因此鋯英石晶格中的碳黑，顆粒很小且不可能殘留較多，再加上鋯英石對碳黑呈色具有屏蔽作用，因而直接影響了碳黑的呈色效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，以炭黑作為呈色體，實現(xiàn)有效降低成本的目的，并解決包裹率不高的問題。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)本發(fā)明提供的一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，包括以下步驟a).制備原料溶液在硅溶膠中加入鋁鹽，按質(zhì)量百分比鋁鹽為硅溶膠的0. 1 5. 5%，攪拌溶解得到溶液A ；將氯氧化鋯溶解于有機溶劑水的體積比為1 0. 25 1的混合溶劑中得到溶液B ；將炭黑、分散劑與水混合、球磨得到固含量為5 20%的穩(wěn)定懸浮液C ；b).將所述溶液A、溶液B、懸浮液C混合，其中溶液A、溶液B中Si Zr的摩爾比為1 0 1，溶液A 懸浮液C的體積比為100 200 1 ；
c).去除所述混合溶液中的溶劑，得到黑色初始粉料；d).將初始粉料研磨后在氬氣保護下，于溫度800 1000°C煅燒0. 5 2小時，然后在氬氣保護下冷卻，即得到包裹炭黑陶瓷黑色色料。本發(fā)明以炭黑為呈色體，通過去除溶劑而實現(xiàn)溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變，并在此過程以氧化硅或硅酸鋯包裹炭黑而獲得黑色初始粉料，經(jīng)煅燒后得到包裹炭黑陶瓷黑色色料。本發(fā)明以硅酸鋯包裹炭黑時，優(yōu)選地，所述溶液A、溶液B中Si Zr的摩爾比為1 0.05 1。本發(fā)明所述有機溶劑可以采用甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或幾種組合。為進一步降低凝膠體的孔隙率，提高炭黑的包裹率，本發(fā)明所述步驟c)中采取快速脫除溶劑的方法去除所述混合溶液中的溶劑。具體可采取以下兩種方式(1)所述步驟c)中加熱混合溶液至溶劑沸騰，然后點燃溶劑并停止加熱，待溶劑完全燃燒后即得到黑色的初始粉料?；蛘撸扑霾襟Ec)中將混合溶液置于抽濾瓶中，在室溫下抽真空減壓進行蒸發(fā)以去除溶劑，待混合溶液呈固體狀后停止減壓蒸發(fā)，干燥后即得到黑色的初始粉料。此外，本發(fā)明硅溶膠的制備可采取以下措施所述步驟a)中按照正硅酸乙酯乙醇水的質(zhì)量比=2. 5 2 5 0.8 2進行混合，水浴加熱至70 90°C，以稀硝酸為催化劑，回流5 8小時而得到硅溶膠。本發(fā)明具有以下有益效果(1)目前現(xiàn)有技術(shù)還沒有以炭黑為呈色體的包裹型陶瓷黑色色料產(chǎn)品，本發(fā)明所獲得的包裹炭黑陶瓷黑色色料，在空氣氣氛中于溫度1300°C下煅燒后依然能夠保持純正黑色，不僅填補了該技術(shù)領(lǐng)域的空白，而且有效降低了陶瓷黑色色料產(chǎn)品的成本。(2)溶膠向凝膠轉(zhuǎn)變過程中，大量溶劑的存在會使得凝膠體具有很大孔隙率，從而影響對炭黑的包裹率。本發(fā)明采用燃燒溶膠或者減壓沸騰的方式快速脫除溶劑，使得溶膠顆粒能夠相互緊密聚合，從而將炭黑顆粒包裹起來，達到完全包裹炭黑色料的目的，提高了炭黑色料的包裹率。(3)本發(fā)明采用陶瓷制備工藝獲得包裹炭黑陶瓷黑色色料，所獲得的產(chǎn)品具有很好的包裹性能，而且降低了生產(chǎn)難度，易于操作控制，有利于推廣和應(yīng)用。


下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述圖1是本發(fā)明實施例之一、三、四的制備工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例之二的制備工藝流程示意圖。
具體實施例方式實施例一圖1所示為本發(fā)明一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法的實施例之一，其步驟如下a).制備原料溶液按照正硅酸乙酯乙醇水的質(zhì)量比=2. 5 4 1進行混合，水浴加熱至85°C，以稀硝酸為催化劑，回流8小時而得到硅溶膠；然后在硅溶膠中加入硝酸鋁，按質(zhì)量百分比硝酸鋁為硅溶膠的5. 5 %，攪拌溶解得到溶液A ；將氯氧化鋯溶解于乙醇水的體積比為1 1的混合溶劑中，得到飽和溶液B ；將炭黑、分散劑與水混合、球磨得到固含量為5%的穩(wěn)定懸浮液C ；b).將溶液A、溶液B、懸浮液C混合，其中溶液A、溶液B中Si ^ 的摩爾比= 1 1，溶液A 懸浮液C的體積比=150 1 ；c).加熱混合溶液至乙醇沸騰，然后點燃乙醇并停止加熱，待乙醇完全燃燒后即得到黑色的初始粉料；d).將初始粉料研磨至250目，在氬氣保護下于溫度1000°C煅燒2小時，然后在氬氣保護下冷卻，即得到包裹炭黑陶瓷黑色色料。本實施例制得的硅酸鋯包裹炭黑陶瓷色料產(chǎn)品，在空氣氣氛中于溫度1300°C下煅燒后，依然能夠保持純正黑色。實施例二 圖2所示為本發(fā)明一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法的實施例之二，與實施例一不同之處在于本實施例不使用氯氧化鋯乙醇水溶液，步驟b)中將溶液A與懸浮液C混合而獲得混合溶液。本實施例獲得氧化硅包裹炭黑陶瓷色料產(chǎn)品，在空氣氣氛中于溫度 1300°C下煅燒后，依然能夠保持純正黑色。。實施例三本實施例如圖1所示，與實施例一不同之處在于步驟C)中將混合溶液置于抽濾瓶中，在室溫25°C (如果低于此溫度，需水浴加熱)下，利用水循環(huán)真空泵抽至壓力-0. IMPa,乙醇在此狀態(tài)下自然沸騰而蒸發(fā)，待混合溶液呈固體狀后停止，在100°C下干燥即得到黑色的初始粉料。本實施例制得的包裹炭黑陶瓷色料產(chǎn)品，在空氣氣氛中于溫度1300°C下煅燒后， 依然能夠保持純正黑色。實施例四本實施例一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，如圖1所示，其步驟如下a).制備原料溶液按照正硅酸乙酯乙醇水的質(zhì)量比=2. 5 2 2進行混合，水浴加熱至70°C， 以稀硝酸為催化劑，回流5小時而得到硅溶膠；然后在硅溶膠中加入硝酸鋁，按質(zhì)量百分比硝酸鋁為硅溶膠的0. 1%，攪拌溶解得到溶液A ；將氯氧化鋯溶解于乙醇水的體積比為1 0. 25的混合溶劑中，得到飽和溶液 B ；將炭黑、分散劑與水混合、球磨得到固含量為20%的穩(wěn)定懸浮液C ；b).將溶液A、溶液B、懸浮液C混合，其中溶液A、溶液B中Si ^ 的摩爾比= 1 0.05，溶液A 懸浮液C的體積比=200 1 ；c).加熱混合溶液至乙醇沸騰，然后點燃乙醇并停止加熱，待乙醇完全燃燒后即得到黑色的初始粉料；d).將初始粉料研磨至250目，在氬氣保護下于溫度800°C煅燒1小時，然后在氬氣保護下冷卻，即得到包裹炭黑陶瓷黑色色料。
本實施例制得的包裹炭黑陶瓷色料產(chǎn)品，在空氣氣氛中于溫度1300°C下煅燒后， 依然能夠保持純正黑色。
權(quán)利要求
1.一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于包括以下步驟a).制備原料溶液在硅溶膠中加入鋁鹽，按質(zhì)量百分比鋁鹽為硅溶膠的0. 1 5. 5%，攪拌溶解得到溶液A；將氯氧化鋯溶解于有機溶劑水的體積比為1 0. 25 1的混合溶劑中得到溶液B ；將炭黑、分散劑與水混合、球磨得到固含量為5 20%的穩(wěn)定懸浮液C ；b).將所述溶液A、溶液B、懸浮液C混合，其中溶液A、溶液B中Si ^ 的摩爾比為 1 0 1，溶液A 懸浮液C的體積比為100 200 1 ；c).去除所述混合溶液中的溶劑，得到黑色初始粉料；d)將初始粉料研磨后在氬氣保護下，于溫度800 100(TC煅燒0.5 2小時，然后在氬氣保護下冷卻，即得到包裹炭黑陶瓷黑色色料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于所述溶液A、溶液B中Si Zr的摩爾比為1 0.05 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于所述有機溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或幾種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于所述步驟c)中將所述混合溶液中的溶劑快速去除。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于所述步驟c)中加熱混合溶液至溶劑沸騰，然后點燃溶劑并停止加熱，待溶劑完全燃燒后即得到黑色的初始粉料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于所述步驟c)中將混合溶液置于抽濾瓶中，在室溫下抽真空減壓進行蒸發(fā)以去除溶劑，待混合溶液呈固體狀后停止減壓蒸發(fā)，干燥后即得到黑色的初始粉料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，其特征在于所述步驟 a)中按照正硅酸乙酯乙醇水的質(zhì)量比=2.5 2 5 0. 8 2進行混合，水浴加熱至70 90°C，以稀硝酸為催化劑，回流5 8小時而得到硅溶膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包裹炭黑陶瓷色料的制備方法，以炭黑為呈色體，通過去除溶劑而實現(xiàn)溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變，并在此過程以氧化硅或硅酸鋯包裹炭黑而獲得黑色初始粉料，經(jīng)煅燒后得到包裹炭黑陶瓷黑色色料。本發(fā)明以炭黑為呈色體，有效降低了現(xiàn)有陶瓷黑色色料產(chǎn)品的成本，并且提高了炭黑色料的包裹率，所獲得的產(chǎn)品具有很好的包裹性能，生產(chǎn)過程易于操作控制，有利于推廣和應(yīng)用。
文檔編號C04B41/85GK102241529SQ20111013130
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者周健兒, 常啟兵, 汪永清, 王霞 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院