[發明專利]一種亞微米含鈷黑色陶瓷顏料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711485335.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108102427B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 鄭華德;艾樹鶴;張明
• 申請（專利權）人: 華南協同創新研究院
• 主分類號: C09C1/00
• 分類號: C09C1/00;C09D11/328;C09D7/61;C08K3/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東

本發明屬于陶瓷色料領域，公開了一種亞微米含鈷黑色陶瓷顏料及其制法。該方法以A元素的硝酸鹽、氧化物和氫氧化物中的至少一種和B元素的硝酸鹽、氧化物和氫氧化物中的至少一種為原料，其中A＝Co+Ni+Cu+Mn，B＝Fe+Cr，制成硝酸鹽水溶液，添加檸檬酸、甘氨酸、尿素，攪拌加熱制備凝膠，凝膠經干燥、粉碎后加NaCl球磨混合，再經煅燒處理、水洗、烘干、氣流粉碎制成了具有尖晶石結構、晶粒發育良好、粒徑在0.1～1.0μm之間的陶瓷墨水用鈷黑色料。相比市售固相法合成的鈷黑，本發明的亞微米鈷黑無需二次研磨即可應用于陶瓷噴墨墨水，防止了色料因過度研磨出現色相改變，可簡化墨水的生產工序，降低墨水生產成本。

技術領域

本發明屬于陶瓷色料領域，具體涉及一種亞微米含鈷黑色陶瓷顏料及其制備方法和應用。

背景技術

陶瓷色料也稱陶瓷顏料，主要用于建筑陶瓷、日用陶瓷、藝術陶瓷、衛生陶瓷坯體或釉料著色。陶瓷制品需通過高溫燒成，絕大多數有機顏料與多數無機顏料會在高溫下分解而不能穩定發色，只有少數高溫穩定性較高的無機顏料才能用作陶瓷色料。就品種數量而言，陶瓷色料僅僅是顏料家族中的一個小分支，但確是陶瓷工業中必需的重要原料，因此有關研究開展的也較多。

在眾多色系陶瓷色料中，黑色陶瓷色料是一類重要的著色色料，一直以來備受關注。最成熟的黑色陶瓷色料為鈷、鐵、鉻、錳、鎳、銅等金屬氧化物形成的混相晶體，根據是否含鈷可分為鈷黑和無鈷黑色料。近年來，由于Co₂O₃價格不斷走高，無鈷黑色料成為眾多廠家開發的重點。但就研究進展來看，制備顏色純正的黑色色料，鈷仍然是不可缺少的重要成分。目前，制備鈷黑色料多采用傳統的固相反應法，這種工藝操作簡單、成本較低。但固相法原料混合均勻度差、反應不徹底，色料經過超細粉碎后顏色容易發生變化，因此固相法僅適用于生產粒度要求不高的低附加值色料。

在建筑陶瓷行業，陶瓷噴墨打印技術堪稱是陶瓷裝飾技術的一次革命，并被以極快的速度推廣到工業應用中。陶瓷噴墨打印技術結合了計算機技術、噴墨打印技術與特種陶瓷色釉料技術，通過計算機控制的噴墨打印機，將含有陶瓷色料的墨水打印到建筑陶瓷表面進行裝飾。陶瓷噴墨打印技術作為無接觸、無壓力、無印版的印刷方式，成功將當今瓷磚個性化、藝術化、小批量、多花色、低碳環保的發展趨勢推向了一個新的高度。目前我國在線運行的噴墨機已超過3500臺，年消耗墨水量超過4萬噸，這其中就包含大量黑色陶瓷墨水。而陶瓷墨水作為陶瓷色料的載體，其中的關鍵成分仍為陶瓷色料，只是陶瓷噴墨墨水對陶瓷色料提出了更高要求。應用于陶瓷墨水的色料，除色度、高溫穩定性滿足要求外，要求色料顆粒外形圓潤、粒徑必須小于1.0μm，而且顆粒粒度分布盡量集中。對色料形狀、粒徑和粒徑分布的要求，主要是確保色料在墨水中有較好的分散性和懸浮性，避免在噴墨打印過程中打印噴頭堵塞(噴頭孔徑多在10μm，要求色料顆粒尺寸不超過其1/10)。由于直接合成顆粒為亞微米尺寸的陶瓷色料十分困難，現階段用于陶瓷墨水的色料多是經過多級粉碎的固相反應法色料。工業生產中使用的粉碎設備，其破碎能力是有極限的，只能將固相法色料的部分顆粒粉碎至亞微米級，達不到全部顆粒小于1.0μm的要求。所以，在生產陶瓷墨水時，仍需要采用砂磨機長時間研磨色料，最后還需要經過孔徑為1.0μm的過濾設備濾除大顆粒，這些工序增加了陶瓷墨水的生產成本。

已公開的資料顯示，一次顆粒為亞微米級的鈷黑色料制備技術仍然不成熟。公開的技術成果中，微米級以及納米級鈷黑色料的研究較多。實際上，微米級鈷黑仍需要經過氣流粉碎、砂磨機研磨才能制成可用于墨水的色料。納米級鈷黑穩定性差、易溶解在釉中而不能穩定發色，其在墨水中的應用效果不佳，多數墨水廠仍然拒絕使用納米色料。由此可見，亞微米級鈷黑色料是噴墨墨水行業迫切希望得到的高性能色料，是一類附加值較高的陶瓷色料，該類色料的合成也是亟待攻克的技術難題。

發明內容