一種不含重金屬黑色陶瓷色粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不含重金屬黑色陶瓷色粉及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：（1）多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物的制備；（2）多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液的制備；（3）制備陶瓷黑色色料。本發(fā)明以多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物作為呈色體，實(shí)現(xiàn)有效降低成本的目的，并解決包裹率不高的問題及多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物在制備過程中較容易產(chǎn)生團(tuán)聚的問題；本發(fā)明的黑色陶瓷色粉具有色澤純正、制備簡單、原料廣泛、價廉易得和綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于陶瓷制品釉中或坯中的著色，因此具有廣闊的市場空間。
【專利說明】
一種不含重金屬黑色陶瓷色粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及了陶瓷磚裝飾技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及了一種不含重金屬黑色陶瓷色粉 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，墻磚的使用領(lǐng)域也在不斷拓寬，隨之而來的是墻磚不 僅僅要滿足基本要求的實(shí)用性、美觀性這兩大基本屬性，環(huán)保屬性也變得日趨重要。而不含 重金屬的墻磚，恰恰迎合了現(xiàn)代人對于家居生活追求"綠色、環(huán)保"的要求。使得墻磚這種產(chǎn) 品成為人們的"健康護(hù)衛(wèi)使者"。
[0003] 當(dāng)下市場上使用的黑色陶瓷墨水主要是由能顯色的重金屬氧化物、硅酸鹽和鋁酸 鹽等與其他輔助原料燒制成色料而制成的墨水。在使用Zn、Pb、Cd、Sn等重金屬化合物原料 制成色料的過程中，對環(huán)境的污染，對生產(chǎn)人員身體的傷害，都制約著陶瓷墨水的發(fā)展，現(xiàn) 亟需研發(fā)一種不含重金屬原料而制成無毒色料的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法， 克服了上述的不足之處。本發(fā)明還提供了一種不含重金屬黑色陶瓷色粉。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法，其包括如下步驟： (1) 多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物的制備：將碳黑、多壁碳納米管分別用濃硝酸回流7小 時，用去離子水抽濾直至中性，烘干備用，其中，碳黑與多壁碳納米管的重量比為10:1;將羧 基化的碳黑和KH540在72°C氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，水浴3小時，用去離子水抽濾直至中性;在稀釋 的乙醇溶液中將接枝KH540的碳黑水解，干燥后與羧基化多壁碳納米管在甲苯中、62 °C反應(yīng) 5小時，后將產(chǎn)物用去離子水、二甲苯抽濾直至中性，除去未反應(yīng)的碳黑、碳納米管，制得包 覆粒子多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物； (2) 多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液的制備：將重量百分比含量的91.3%的溶劑、 〇. 7 %的分散劑倒入高速分散罐中預(yù)處理，使分散劑完全溶解于溶劑中；加入重量百分比含 量8%的多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物于所述分散劑溶劑中，用高速分散設(shè)備進(jìn)行分散預(yù)處 理，時間90min，分散頻率40HZ，得到固含量為8 %的多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液A; (3) 按照正硅酸乙酯：乙醇:水的質(zhì)量比=2.5:4:1進(jìn)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B;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C;將分散液A、溶液B、溶液C混合，其中溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比 =1: (0.35~0.8)，分散液A:溶液B的體積比=1: (125~135);加熱混合溶液至乙醇沸騰，然后 點(diǎn)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；將初始粉料研磨至250 目，在氬氣保護(hù)下于溫度800~1000°C煅燒1小時，然后在氬氣保護(hù)下冷卻，即得到陶瓷黑色 色料。
[0006] 在本發(fā)明中，所述溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.35，分散液A:溶液B的體積 比=1:135〇
[0007] 在本發(fā)明中，所述溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.5，分散液A:溶液B的體積 比= 1:125。
[0008] 在本發(fā)明中，所述溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.8，分散液A:溶液B的體積 比=1:130〇
[0009] 在本發(fā)明中，所述溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.5，分散液A:溶液B的體積 比=1:130〇
[0010] -種按上述不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法制備的不含重金屬黑色陶瓷色 粉。
[0011] 本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明以多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物作為呈色體，實(shí)現(xiàn) 有效降低成本的目的，并解決包裹率不高的問題及多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物在制備過程 中較容易產(chǎn)生團(tuán)聚的問題;本發(fā)明的黑色陶瓷色粉具有色澤純正、制備簡單、原料廣泛、價 廉易得和綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于陶瓷制品釉中或坯中的著色，因此具有廣闊的市場空 間。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式， 不是對本發(fā)明的限定。
[0013] 實(shí)施例1 一種不含重金屬黑色陶瓷色粉，其為硅酸鋯包裹黑色色料，所述黑色色料為多壁碳納 米管與碳黑復(fù)合物。該黑色陶瓷色粉的制備過程如下： (1) 多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物的制備：將碳黑、多壁碳納米管分別用濃硝酸回流7小 時，用去離子水抽濾直至中性，烘干備用，其中，碳黑與多壁碳納米管的重量比為10:1;將羧 基化的碳黑和KH540在72°C氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，水浴3小時，用去離子水抽濾直至中性;在稀釋 的乙醇溶液中將接枝KH540的碳黑水解，干燥后與羧基化多壁碳納米管在甲苯中、62 °C反應(yīng) 5小時，后將產(chǎn)物用去離子水、二甲苯抽濾直至中性，除去未反應(yīng)的碳黑、碳納米管，制得包 覆粒子多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物； (2) 多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液的制備：將重量百分比含量的91.3%的溶劑、 〇. 7 %的分散劑倒入高速分散罐中預(yù)處理，使分散劑完全溶解于溶劑中；加入重量百分比含 量8%的多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物于所述分散劑溶劑中，用高速分散設(shè)備進(jìn)行分散預(yù)處 理，時間90min，分散頻率40HZ，得到固含量為8 %的多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液A; (3) 按照正硅酸乙酯：乙醇:水的質(zhì)量比=2.5:4:1進(jìn)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B;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C;將分散液A、溶液B、溶液C混合，其中溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比 =1:0.35，分散液A:溶液B的體積比=1:135;加熱混合溶液至乙醇沸騰，然后點(diǎn)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;將初始粉料研磨至250目，在氬氣保護(hù) 下于溫度800~1000°C煅燒1小時，然后在氬氣保護(hù)下冷卻，即得到陶瓷黑色色料，其色料呈 色純正穩(wěn)定。
[0014] 實(shí)施例2 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.5，分散液A:溶液 B的體積比=1:125;該色料呈色純正穩(wěn)定。
[0015] 實(shí)施例3 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.8，分散液A:溶液 B的體積比=1:130;該色料呈色純正穩(wěn)定。
[0016] 實(shí)施例4 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.5，分散液A:溶液 B的體積比=1:130;該色料呈色純正穩(wěn)定。
[0017] 對比例1 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:分散液A:溶液B的體積比=1:100;該色料呈色純正度 不夠。
[0018] 對比例2 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:分散液A:溶液B的體積比=1: 200;該色料呈色純正度 不夠。
[0019] 對比例3 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:去掉多壁碳納米管;該色料呈色純正度較差不穩(wěn)定。
[0020] 實(shí)施例5 一種陶瓷噴墨打印用不含重金屬黑色墨水，含有如下質(zhì)量百分比的組分:BYK161 4%、 烴類有機(jī)溶劑20%、乙醇溶劑30%、NP-4 2%、Novalkyd 2550X70C 1%、黑色色料40%、聚醚改性 硅氧烷0.5%、BYK051 0.4%、Disparlon NS-5501 0.1%;所述黑色色料為實(shí)施例1所制得的陶 瓷黑色色料。
[0021] 陶瓷噴墨打印用黑色墨水的制備方法如下：將配方中各組分按照比例稱取，然后 用高速攪拌機(jī)進(jìn)行分散40min;將分散好的混合液裝入研磨機(jī)中，研磨10h，得到粒徑分布< lMi的墨水半成品；將半成品墨水的攪拌罐充正壓，使用孔徑SUM的濾網(wǎng)過濾，得到成品墨 水。其中，所述研磨機(jī)的研磨珠為直徑〇 . 5~2nm的氧化鋯珠，研磨過程中控制物料溫度<40 Γ。
[0022] 實(shí)施例6 一種陶瓷噴墨打印用不含重金屬黑色墨水，含有如下質(zhì)量百分比的組分:BYK161 4%、 烴類有機(jī)溶劑25%、乙醇溶劑30%、NP-4 2%、Novalkyd 2550X70C 1%、黑色色料35%、聚醚改性 硅氧烷0.5%、BYK051 0.4%、Disparlon NS-5501 0.1%;所述黑色色料為實(shí)施例2所制得的陶 瓷黑色色料。
[0023]陶瓷噴墨打印用黑色墨水的制備方法如下：將配方中各組分按照比例稱取，然后 用高速攪拌機(jī)進(jìn)行分散40min;將分散好的混合液裝入研磨機(jī)中，研磨10h，得到粒徑分布< lMi的墨水半成品；將半成品墨水的攪拌罐充正壓，使用孔徑SUM的濾網(wǎng)過濾，得到成品墨 水。其中，所述研磨機(jī)的研磨珠為直徑〇 . 5~2nm的氧化鋯珠，研磨過程中控制物料溫度<40 Γ。
[0024] 實(shí)施例7 一種陶瓷噴墨打印用不含重金屬黑色墨水，含有如下質(zhì)量百分比的組分:BYK161 4%、 烴類有機(jī)溶劑25%、乙醇溶劑35%、NP-4 2%、Novalkyd 2550X70C 1%、黑色色料30%、聚醚改性 硅氧烷0.5%、BYK051 0.4%、Disparlon NS-5501 0.1%;所述黑色色料為實(shí)施例3所制得的陶 瓷黑色色料。
[0025] 陶瓷噴墨打印用黑色墨水的制備方法如下：將配方中各組分按照比例稱取，然后 用高速攪拌機(jī)進(jìn)行分散40min;將分散好的混合液裝入研磨機(jī)中，研磨10h，得到粒徑分布< lMi的墨水半成品；將半成品墨水的攪拌罐充正壓，使用孔徑SUM的濾網(wǎng)過濾，得到成品墨 水。其中，所述研磨機(jī)的研磨珠為直徑〇 . 5~2nm的氧化鋯珠，研磨過程中控制物料溫度<40 Γ。
[0026] 實(shí)施例8 一種陶瓷噴墨打印用不含重金屬黑色墨水，含有如下質(zhì)量百分比的組分:BYK161 4%、 烴類有機(jī)溶劑23%、乙醇溶劑35%、NP-4 2%、Novalkyd 2550X70C 1%、黑色色料32%、聚醚改性 硅氧烷0.5%、BYK051 0.4%、Disparlon NS-5501 0.1%;所述黑色色料為實(shí)施例1所制得的陶 瓷黑色色料。
[0027] 陶瓷噴墨打印用黑色墨水的制備方法如下：將配方中各組分按照比例稱取，然后 用高速攪拌機(jī)進(jìn)行分散40min;將分散好的混合液裝入研磨機(jī)中，研磨10h，得到粒徑分布< lMi的墨水半成品；將半成品墨水的攪拌罐充正壓，使用孔徑SUM的濾網(wǎng)過濾，得到成品墨 水。其中，所述研磨機(jī)的研磨珠為直徑〇 . 5~2nm的氧化鋯珠，研磨過程中控制物料溫度<40 Γ。
[0028] 將實(shí)施例5~8制備的陶瓷噴墨打印用黑色墨水進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果見下表。由 表可知，本發(fā)明所制備的陶瓷噴墨打印用的黑色墨水具有良好的穩(wěn)定性和噴墨打印性能。
[0029] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技 術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法，其包括如下步驟： (1) 多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物的制備：將碳黑、多壁碳納米管分別用濃硝酸回流7小 時，用去離子水抽濾直至中性，烘干備用，其中，碳黑與多壁碳納米管的重量比為10:1;將羧 基化的碳黑和KH540在72°C氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，水浴3小時，用去離子水抽濾直至中性;在稀釋 的乙醇溶液中將接枝KH540的碳黑水解，干燥后與羧基化多壁碳納米管在甲苯中、62 °C反應(yīng) 5小時，后將產(chǎn)物用去離子水、二甲苯抽濾直至中性，除去未反應(yīng)的碳黑、碳納米管，制得包 覆粒子多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物； (2) 多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液的制備：將重量百分比含量的91.3%的溶劑、 〇. 7 %的分散劑倒入高速分散罐中預(yù)處理，使分散劑完全溶解于溶劑中；加入重量百分比含 量8%的多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物于所述分散劑溶劑中，用高速分散設(shè)備進(jìn)行分散預(yù)處 理，時間90min，分散頻率40HZ，得到固含量為8 %的多壁碳納米管/碳黑復(fù)合物分散液A; (3) 按照正硅酸乙酯：乙醇：水的質(zhì)量比=2.5:4:1進(jìn)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B;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C;將分散液A、溶液B、溶液C混合，其中溶液B、溶液C中Si : Zr的摩爾比 =1: (0.35~0.8)，分散液A:溶液B的體積比=1: (125~135);加熱混合溶液至乙醇沸騰，然后 點(diǎn)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；將初始粉料研磨至250 目，在氬氣保護(hù)下于溫度800~1000°C煅燒1小時，然后在氬氣保護(hù)下冷卻，即得到陶瓷黑色 色料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法，其特征在于，所述溶液 B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.35，分散液A:溶液B的體積比=1:135。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法，其特征在于，所述溶液 B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.5，分散液A:溶液B的體積比=1:125。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法，其特征在于，所述溶液 B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.8，分散液A:溶液B的體積比=1:130。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法，其特征在于，所述溶液 B、溶液C中Si : Zr的摩爾比=1:0.5，分散液A:溶液B的體積比=1:130。6. -種按權(quán)利要求1所述的不含重金屬黑色陶瓷色粉的制備方法制備的不含重金屬黑 色陶瓷色粉。
【文檔編號】C09C1/56GK106046859SQ201610377233
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】邱杰華, 江潺
【申請人】佛山市高明區(qū)海帝陶瓷原料有限公司