專利名稱：一種微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無(wú)機(jī)非金屬材料(陶瓷)領(lǐng)域，具體涉及一種微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前陶瓷生產(chǎn)中使用的黑色色料中除(Cr，F(xiàn)e)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有耐高溫、對(duì)氣氛敏感性小與化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，但這些色料只在石灰釉中呈色最好，并要求石灰釉中無(wú)鋅、無(wú)鎂，或低鋅、低鎂。這些色料在鈣鎂釉中是不穩(wěn)定的，多數(shù)情況下是形成更穩(wěn)定的尖晶石，使之成為灰色或灰綠色；而在鈣鋅釉中雖然穩(wěn)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。錳雖然有利于黑色色料呈色，但它往往會(huì)導(dǎo)致釉中產(chǎn)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(huì)是色料泛綠或泛紅，而且要制備鮮艷的黑色色料，其氧化鈷的用量較多，而氧化鈷的價(jià)格貴，在建筑陶瓷生產(chǎn)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(jià)格是金的幾十倍。綜上所述這些黑色色料現(xiàn)有的制備技術(shù)，均存在一定的不足。要么受到氣氛的影響(如Fe0.Fe2O3)、要么受到釉的成分的影響、要么價(jià)格十分的昂貴等。色料的穩(wěn)定性一直是陶瓷生產(chǎn)中的難題、尤其是高溫(1300°C )色料，目前只有硅酸鋯包裹的鎘硒紅(黃)色料是高溫穩(wěn)定的色料，而其他顏色的包裹色料的開發(fā)應(yīng)用尚未見到報(bào)道。因此，開發(fā)一種高溫下能穩(wěn)定發(fā)色的黑色包裹色料具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品性能的微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，依次包括如下步驟:
①將工業(yè)純無(wú)水ZrCl4加入到工業(yè)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分鐘后形成凝膠混合物A ；
②將烘干的碳黑、LiF加入到無(wú)水乙醇中，控制碳黑、LiF的用量為:碳黑:LiF:Zr+4的摩爾比為0.25^0.35:0.3:1，無(wú)水乙醇的用量與Si (OC2H5) 4溶液的用量相同，得到混合液B ;
③將B混合液高速攪拌20分鐘后用超聲波處理20分鐘，然后再高速攪拌20分鐘；
④將A與B相互混合并攪拌均勻，然后置于110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅(qū)體溶膠，然后將前驅(qū)體溶膠置于烘箱中干燥，獲得干凝膠；
⑤將干凝膠裝入坩堝內(nèi)采用加蓋微波加熱的方法合成黑色色料，合成溫度為90(Tl000°C，合成時(shí)間為I (Tl 5分鐘，保溫15分鐘。所述碳黑優(yōu)選高色素碳黑或高耐磨碳黑或乙炔碳黑。
所述碳黑粒度< 25納米。所述微波加熱的頻率為2.45GHz ο上述黑色色料包裹率彡55%、平均粒度彡10 μ m、使用溫度為1300°C。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于采用微波加熱法在90(Tl00(rC溫度下合成出包裹率高的黑色色料，該黑色色料與現(xiàn)有黑色色料相比有以下特點(diǎn):
1、包裹色料呈色純正穩(wěn)定，不會(huì)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(dá)1300°C；
3、包裹色料的制備工藝簡(jiǎn)單、合成速度快、包裹率高、成本低。4、與常規(guī)加熱方法相比，色料合成溫度可以降低100°C。
具體實(shí)施例方式下面用具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例一:
硅酸鋯包裹碳黑制備黑色色料的工藝流程為:
第I步、將工業(yè)純無(wú)水ZrCl4加入到工業(yè)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分鐘后形成凝膠混合物A ；
第2步、將烘干的高色素碳黑、LiF加入到無(wú)水乙醇中；控制碳黑、LiF的用量為:碳黑:LiF: Zr+4的摩爾比為0.35:0.3:1，無(wú)水乙醇的用量以與Si (OC2H5) 4溶液同體積為準(zhǔn)，得到混合液B;
第3步、將B混合液高速攪拌20分鐘后用超聲波處理20分鐘，然后再高速攪拌20分
鐘；
第4步、將A與B相互混合并攪拌均勻，然后置于110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅(qū)體溶膠，然后將前驅(qū)體溶膠置于烘箱中干燥，獲得干凝膠；
第5步、將干凝膠料裝入坩堝內(nèi)采用加蓋微波加熱的方法合成黑色色料，合成溫度為1000°C，合成時(shí)間為10分鐘，保溫15分鐘，合成微波頻率為2.45GHz，整個(gè)加熱過(guò)程不需要密封和氣氛保護(hù)。實(shí)施例二:
硅酸鋯包裹碳黑制備黑色色料的工藝流程為:
第I步、將工業(yè)純無(wú)水ZrCl4加入到工業(yè)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分鐘后形成凝膠混合物A ；
第2步、將烘干的高耐磨碳黑、LiF加入到無(wú)水乙醇中；控制碳黑、LiF的用量為:碳黑:LiF: Zr+4的摩爾比為0.3:0.3: 1，無(wú)水乙醇的用量以與Si (OC2H5) 4溶液同體積為準(zhǔn)，得到混合液B ；
第3步、將B混合液高速攪拌20分鐘后用超聲波處理20分鐘，然后再高速攪拌20分
鐘；
第4步、將A與B相互混 合并攪拌均勻，然后置于110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅(qū)體溶膠，然后將前驅(qū)體溶膠置于烘箱中干燥，獲得干凝膠；
第5步、將干凝膠料裝入坩堝內(nèi)采用加蓋微波加熱的方法合成黑色色料，合成溫度為950°C，合成時(shí)間為12分鐘，保溫15分鐘，合成微波頻率為2.45GHz，整個(gè)加熱過(guò)程不需要密封和氣氛保護(hù)。實(shí)施例三:
硅酸鋯包裹碳黑制備黑色色料的工藝流程為:
第I步、將工業(yè)純無(wú)水ZrCl4加入到工業(yè)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分鐘后形成凝膠混合物A ；
第2步、將烘干的乙炔碳黑、LiF加入到無(wú)水乙醇中；控制碳黑、LiF的用量為:碳黑:LiF: Zr+4的摩爾比為0.25:0.3:1，無(wú)水乙醇的用量以與Si (OC2H5) 4溶液同體積為準(zhǔn)，得到混合液B;
第3步、將B混合液高速攪拌20分鐘后用超聲波處理20分鐘，然后再高速攪拌20分
鐘；
第4步、將A與B相互混合并攪拌均勻，然后置于110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅(qū)體溶膠，然后將前驅(qū)體溶膠置于烘箱中干燥，獲得干凝膠；
第5步、將干凝膠料裝入坩堝內(nèi)采用加蓋微波加熱的方法合成黑色色料，合成溫度為900°C，合成時(shí)間為15分鐘，保溫15分鐘，合成微波頻率為2.45GHz，整個(gè)加熱過(guò)程不需要密封和氣氛保護(hù)。上述實(shí)施例1-3所制得黑色色料的包裹率和平均粒度值進(jìn)行表征結(jié)果如下:
權(quán)利要求
1.一種微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，依次包括如下步驟: ①將工業(yè)純無(wú)水ZrCl4加入到工業(yè)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分鐘后形成凝膠混合物A ； ②將烘干的碳黑、LiF加入到無(wú)水乙醇中，控制碳黑、LiF的用量為:碳黑:LiF:Zr+4的摩爾比為0.25^0.35:0.3:1，無(wú)水乙醇的用量與Si (OC2H5) 4溶液的用量相同，得到混合液B ; ③將B混合液高速攪拌20分鐘后用超聲波處理20分鐘，然后再高速攪拌20分鐘； ④將A與B相互混合并攪拌均勻，然后置于110°C油浴鍋中回流加熱得到前驅(qū)體溶膠，然后將前驅(qū)體溶膠置于烘箱中干燥，獲得干凝膠； ⑤將干凝膠裝入坩堝內(nèi)采用加蓋微波加熱的方法合成黑色色料，合成溫度為90(Tl000°C，合成時(shí)間為I (Tl 5分鐘，保溫15分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，其特征在于:所述碳黑優(yōu)選高色素碳黑或高耐磨碳黑或乙炔碳黑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，其特征在于:所述碳黑粒度< 25納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，其特征在于:所述微波加熱的頻率為2.45GHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，其特征在于: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(fā)明公開一種微波合成硅酸鋯包裹碳黑色料的制備方法，采用高色素碳黑或高耐磨碳黑或乙炔碳黑為原料利用微波加熱法在900~1000℃溫度下合成出包裹率高的黑色色料，該合成方法工藝簡(jiǎn)單、合成速度快、合成溫度低，制得的黑色色料呈色純正、性能穩(wěn)定、使用溫度高達(dá)1300℃，可廣泛應(yīng)用于各類陶瓷產(chǎn)品的高溫釉料中，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)C04B41/86GK103113136SQ20131007266
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者劉陽(yáng), 劉明泉 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院