[發明專利]一種非水解溶膠-凝膠法制備Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料的制備方法

有效

• 申請號: 202011289349.3
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112358285B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 江偉輝;藍善芳;胡慶;劉健敏;趙遷遷;江峰;馮果;湯惠東
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷大學
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/624;C09C1/00
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本發明具體涉及一種非水解溶膠?凝膠法制備Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料的制備方法，將一定量的鋯源、硅源、錳源溶于非水溶劑后混合攪拌均勻，經油浴回流后獲得含錳的硅酸鋯前驅體濕凝膠，然后將前驅體凝膠先干燥，再在非氧化氣氛下進行熱處理，獲得Mn離子摻雜硅酸鋯顆粒；然后再對顆粒進行酸洗和水洗，在氧化氣氛下進行熱處理，最后獲得Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料。本發明所制備的Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料不僅具有優異的呈色性能，還具有對環境友好和對人體無害的優點，同時又解決了包裹色料所存在的色料呈色性能與粒徑大小之間相互矛盾的問題。并且該制備方法生產成本低，生產周期短，生產工藝簡單，因此具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及陶瓷色料技術領域，具體涉及一種非水解溶膠-凝膠法制備Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料的制備方法。

背景技術

隨著黑色裝飾的陶瓷產品越來越受青睞，越來越多黑色色料也逐漸被開發，如組成為Co-Cr-Fe-Ni、Co-Cr-Al-Fe等尖晶石結構高溫色料，此類傳統商用黑色色料雖然具有較純正的黑色發色性能，但Co、Cr元素屬于重金屬元素，危害自然環境和人體健康，且其化合物價格高昂，制造成本高。因此制備出價格低廉且綠色環保的黑色原料來取代傳統含鈷系黑色色料，對陶瓷行業綠色發展有著重要的作用。由于ZrSiO₄ 晶體為無色透明且具有高折射率（1.93-2.01）、高熔點（2550℃）、低膨脹（4.1×10^-6/℃）以及良好的抗熱震性等優異特性，確保ZrSiO₄ 基陶瓷色料擁有優異的顯色性能、較好的化學穩定性和高溫抗熔體腐蝕性能。因此目前，除了尖晶石型黑色色料外，C@ZrSiO₄包裹黑色色料也相繼被開發出來了。通常制備C@ZrSiO₄包裹黑色色料所用碳源多為商業色素炭黑和植物炭等，但是色素炭黑存在著分散性較差以及與前驅體結合能力較差等問題，影響了此類色料的呈色性能，植物炭雖然具有一定的結構，能夠使得其在ZrSiO₄前驅體溶膠中均勻分散，由于其粒徑較大從而導致所制備的C@ZrSiO₄包裹黑色色料顆粒也增大，這在一定程度上限制了包裹黑色色料的應用范圍，如噴墨打印等。此外，研究表明包裹色料的呈色性能與粒徑大小之間存在相互矛盾的關系，即當包裹黑色色料的粒徑減小時其呈色性能相對較差，當呈色性能相對較好時色料顆粒相對增大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種綠色環保、高色純度、使用范圍廣泛、生產工藝簡單、性能穩定的非水解溶膠-凝膠法制備Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料的制備方法。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案是：一種非水解溶膠-凝膠法制備Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將一定量的鋯源溶于非水溶劑中，將硅鋯原子比為0.80～2.00：1.00的硅源和礦化劑同時溶于非水溶劑中，將錳鋯原子比為0.01～0.50：1.00的錳源溶于非水溶劑中；

步驟二：將鋯源溶液、硅源溶液和錳源溶液混合攪拌均勻后，經油浴回流后獲得含錳的硅酸鋯前驅體濕凝膠；

步驟三：將前驅體濕凝膠先干燥，再將所得前驅體干凝膠在非氧化氣氛下進行熱處理，獲得Mn離子摻雜硅酸鋯顆粒；

步驟四：再對Mn離子摻雜硅酸鋯顆粒進行酸洗和水洗，在氧化氣氛下進行熱處理，獲得最終的Mn離子摻雜硅酸鋯黑色色料。

所述步驟一中鋯源為無水四氯化鋯、正丙醇鋯、異丙醇鋯中的一種；硅源為正硅酸乙酯、四氯化硅中的一種；錳源為二氯化錳、乙酸錳中的一種。

所述步驟一中礦化劑為氟化鋰、氟化鎂中的一種。

所述步驟一中非水溶劑為乙醇、正丙醇、正丁醇中的一種。

所述步驟一中礦化劑與硅源的原子比為0.10～0.50：1.00。