一種高包裹率硅酸鋯包裹陶瓷色料的制備方法及其制得的產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷色料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅酸鋯包裹型陶瓷色料的制備方法及其制得的廣品。
【背景技術(shù)】
[0002]硅酸鋯ZrS14具有熔點(diǎn)高、折射率大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗高溫熔體侵蝕等特點(diǎn)，已成為陶瓷色料首選的包裹層材料，在硫砸化鎘、炭黑、Fe2O3等色料上取得了良好的應(yīng)用效果。然而，目前硅酸鋯包裹陶瓷色料仍普遍存在著包裹率不高的問題，例如，目前工業(yè)化制備硅酸鋯包裹硫砸化鎘所采用的沉淀法制備出的大紅色料，其包裹率只有8?11 %，未包裹的硫砸化鎘只能通過酸洗去除，不僅造成了極大的浪費(fèi)，而且對環(huán)境產(chǎn)生污染；同樣地，由于包裹率低，硅酸鋯包裹炭黑通常只能表現(xiàn)為灰色(色料明度值L*>30)，對其使用造成了很大的限制。
[0003]為解決包裹率不高的問題，現(xiàn)有技術(shù)主要采用以下兩種途徑:一是提高硅酸鋯對被包裹物的包裹程度，如采用共沉淀提高兩者的包覆程度、通過摻雜改善顯色體與包覆層的化學(xué)親和性、調(diào)節(jié)析晶條件提高包裹層的致密性等。然而，采用這些方法對于提高包裹率的作用仍然有限。二是降低硅酸鋯的合成溫度，由于硫砸化鎘或者炭黑的分解溫度在700?800°C，如果硅酸鋯的合成溫度低于此分解溫度，則能夠有效地保護(hù)被包裹物本身而提高包覆效果，如采用非水解溶膠-凝膠法、或利用金屬作為反應(yīng)劑等。雖然這些方法在一定程度上降低了硅酸鋯的合成溫度，但制備過程繁瑣，且這些處理過程同時也會對硅酸鋯包裹率產(chǎn)生影響。
[0004]目前，現(xiàn)有技術(shù)硅酸鋯包裹色料的制備均是采用將被包裹物與鋯源、硅源均勻混合后，通過煅燒或者水熱處理等獲得硅酸鋯包裹層并將被包裹物嵌入硅酸鋯晶體中，形成類似棗糕的結(jié)構(gòu)。為提高包裹率，這種結(jié)構(gòu)需要較高的硅酸鋯含量，從而導(dǎo)致硅酸鋯包裹層過厚而遮擋被包裹物的發(fā)色。而且，由于包裹層過厚，使得處于中心處的被包裹物對包裹色料的發(fā)色失去貢獻(xiàn)，極大地影響了被包裹物的發(fā)色強(qiáng)度。此外，現(xiàn)有的硅酸鋯包裹色料其制備方法一般只適用于特定的被包裹物，例如硫砸化鎘或者炭黑，從而限制了硅酸鋯作為包裹層材料的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高包裹率硅酸鋯包裹陶瓷色料的制備方法，形成以被包裹物為核心、硅酸鋯為包裹層的核-殼結(jié)構(gòu)，從而顯著提高包裹率和被包裹物的發(fā)色強(qiáng)度，同時擴(kuò)大硅酸鋯作為包裹層材料的適用性。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明提供的一種高包裹率硅酸鋯包裹陶瓷色料的制備方法如下:將被包裹物分散潤濕于四氯化鋯乙醇溶液而得到懸浮液，經(jīng)乙醇揮發(fā)、干燥后，與氨氣反應(yīng)使得被包裹物表面形成氫氧化鋯包覆層;進(jìn)而與硅源溶液混合，經(jīng)凝膠化/沉淀法而在氫氧化鋯包覆層表面形成硅酸包覆層，干燥后與礦化劑混合，經(jīng)煅燒得到硅酸鋯包裹陶瓷色料。
[0008]本發(fā)明所述制備方法具體地可采取以下步驟:
[0009](I)懸浮液的制備
[0010]將無水四氯化鋯加入無水乙醇中，攪拌至完全溶解得到濃度為3?33wt%的四氯化鋯乙醇溶液;然后按照質(zhì)量比四氯化鋯:被包裹物=17?100: 10?6，將被包裹物加入到所述四氯化鋯乙醇溶液中得到懸浮液；
[0011](2)鋯包覆層的制備
[0012]所述懸浮液經(jīng)乙醇揮發(fā)、干燥后得到一次粉體;然后將一次粉體與過量的氨氣同置于密閉容器內(nèi)，反應(yīng)完畢后，得到被包裹物表面形成有氫氧化鋯包覆層的膠狀物;其中，通過流動空氣、或減壓蒸餾控制乙醇揮發(fā)速率；
[0013](3)硅酸包覆層的制備
[0014]按照質(zhì)量比膠狀物:氧化硅=1:0.5?2，將所述膠狀物攪拌加入到硅源溶液中，經(jīng)凝膠化/沉淀法而在氫氧化鋯包覆層表面形成硅酸包覆層，干燥后得到二次粉體；
[0015](4)硅酸鋯包覆層的制備
[0016]所述二次粉體，與礦化劑混合后，經(jīng)煅燒、并去除未包裹的被包裹物后，即得到硅酸鋯包裹陶瓷色料。
[0017]上述方案中，本發(fā)明所述被包裹物為硫砸化鎘、炭黑、或表面可被四氯化鋯乙醇溶液潤濕的發(fā)色物。所述硅源溶液為水玻璃、偏硅酸鈉溶液、硅溶膠或正硅酸乙酯乙醇溶液。
[0018]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟(2)中懸浮液置于50?70°C烘箱內(nèi)揮發(fā)乙醇，至完全干燥后得到粉體;或者，懸浮液置于真空干燥箱中，在25?40°C溫度下?lián)]發(fā)乙醇，至完全干燥后得到粉體;所述粉體與氨氣靜置反應(yīng)2?12h，具體地取決于被包裹物的量。
[0019]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟(3)中通過調(diào)節(jié)pH值產(chǎn)生沉淀，例如，當(dāng)硅源溶液采用水玻璃時，調(diào)節(jié)pH值生成原娃酸沉淀而形成娃酸包覆層。pH值以7.5?9.5為宜。所述步驟
(4)中煅燒制度為，以40°C/min的升溫速率升溫至1000?1150°C，保溫10?60min。
[0020]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述礦化劑為氯化鎂、氟化鋰、氟化鈉、氟化鎂。
[0021]利用上述高包裹率硅酸鋯包裹陶瓷色料的制備方法制得的產(chǎn)品，其包裹率大于90%。
[0022]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023](I)本發(fā)明首先利用四氯化鋯乙醇溶液潤濕被包裹物，在乙醇的緩慢揮發(fā)過程中，被包裹物的全部表面形成了一薄層四氯化鋯包覆層。經(jīng)過氨氣的處理，四氯化鋯包覆層轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸啺矊?，而氫氧化鋯包覆層能夠穩(wěn)定存在于硅源溶液中，并與生成的硅酸包覆層，在煅燒過程中轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷徜喼旅馨鼘?，從而形成以被包裹物為核心、硅酸鋯為包裹層的?殼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以通過控制四氯化鋯溶液和硅源溶液的濃度控制硅酸鋯包裹層的厚度，從而有效提高了被包裹物的發(fā)色強(qiáng)度。
[0024](2)本發(fā)明被包裹物首先被四氯化鋯乙醇溶液所潤濕，因此被包裹物顆粒的表面均能夠形成四氯化鋯包覆層，并在后續(xù)的過程中轉(zhuǎn)化為硅酸鋯致密包裹層，這使得被包裹物能夠獲得最大可能的包覆，從而顯著提高了包裹率。本發(fā)明所制備的包裹色料的包裹率超過90%，是現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。
[0025](3)現(xiàn)有技術(shù)硅酸鋯包裹色料的制備方法一般只適用于特定的被包裹物，例如硫砸化鎘或者炭黑。本發(fā)明對被包裹物無特殊要求，只要是擁有固體表面、且能為四氯化鋯乙醇溶液所潤濕的發(fā)色物，即可進(jìn)行包裹，從而擴(kuò)大了硅酸鋯作為包裹層材料的適用性。
[0026]下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例一:
[0028]本實(shí)施例一種高包裹率硅酸鋯包裹陶瓷色料的制備方法，其步驟如下:
[0029](I)懸浮液的制備
[0030]將6g炭黑加入300g濃度為30wt^^ZrCl4乙醇溶液中，加入2g 10wt%CTAB乙醇溶液以促進(jìn)炭黑的分散，攪拌均勻后，得到懸浮液；
[0031](2)鋯包覆層的制備
[0032]將懸浮液放入60°C烘箱內(nèi)揮發(fā)乙醇，