锆基色料之所以引起广泛的优点: 1) 合成原料丰富, 廉价。制备ZrO2 的 锆英砂( ZrSiO4) 价格便宜, 工艺处理过程相对 简单, 处理成本较低, 同时对环境污染小, 这些 特点为人们积极开发锆基色料提供了明显优势。 2) 锆基色料显色稳定、鲜艳, 光谱反射曲线平滑, 高温稳定性好, 耐化学侵蚀, 能与很多其他种类 的色料混合配色, 应用范围广。
功能性纳米色料的制备及其应用研究是交叉融 合高分子化学、精细化工、胶体物理化学、纳米材 料技术以及光电子技术等多学科与技术的新型研究 领域, 无论在理论上还是实际应用上都具有重大意 义和价值。纳米色料的功能性应用研究目前在国内 还刚刚起步, 要取得实质性的进展, 需要多领域研 究者通力合作才能够实现。
Pr- ZrSiO4 黄在釉中的用量一般在0. 5%~ 0.8%。 若不足0. 5%, 则呈色很淡; 若大于8%, 色调增加不明 显。在坯体中, 若加入1%~ 4%, Pr- ZrSiO4 黄一般会 产生象牙黄的效果。这也是象牙瓷生产的一种方法。
Fe- ZrSiO4 红陶瓷色料的制备
Fe- ZrSiO4 红色料可以说是目前惟一耐高温 ( 1250—1280℃ ) 、呈色稳定、价格适中的大红色 料。但由于其呈色机理和生产过程的复杂性, 使FeZrSiO4红色料难以制备和控制。
细乳液聚合法制备纳米色料
细乳液聚合法制备纳米色料的基本工艺过程： 首先把油溶性染料P分散染料或某些荧光染 料以不低于20wt%的浓度溶解到聚合单体中, 同 时溶解有交联剂、憎水剂、助成核剂等其他添加 剂成为有机相; 然后加入到溶解有一定量表面活 性剂的水相中机械搅拌得到大乳液, 再利用超声 波或高压均化器对大乳液均化处理得到稳定的细 乳液; 最后进行聚合反应即可得到稳定的纳米水 性分散体。如果把纳米粉体作为最终产物, 则可 通过冷冻干燥或喷雾干燥、表面处理等后处理工 艺, 得到规整球形、尺寸均一的产物。
在制备过程总结出, 在Fe-ZrSiO4 红色料合成 中, 原料的选择是很重要的。另外, 矿化剂的用量 选择也很重要, 当矿化剂太少时, 颜色不纯正; 变 淡, 这是因为Fe3+在结合剂ZrSiO4中的量少了; 当 矿化剂太多时, 色调向紫黄方向变动, 同时产物变 成较硬的块体, 给研磨过程带来困难。合成中矿化 剂的用量一般在2.2%—5.6%为好。
锆基色料的工业制备方法主要是用固相 烧结反应原理完成的, 即将一定化学配比 的原料均匀混合, 在一定的高温和气氛条 件下, 在给定的烧成时间内, 通过各组分 间的扩散反应而得到块状色料体, 这些块 状色料体经过粉碎、洗涤、干燥、细磨, 就得到可供陶瓷工业使用的各种色料; 有 时, 为了提高色料的稳定性及呈色强度等 性能, 还要进行二次烧成、三次烧成, 甚 至更多次的再烧结过程, 但这样的色料价 格昂贵。一般用于高附加值的陶瓷制品装 饰上。
3) 化学稳定性。包裹体可以在高温下很好地防止色剂被化学腐 蚀。以上性质表明, 包裹晶体( 微晶) 稳定性好, 可阻隔色基 溶解于釉玻璃体中或高温时色基发生其它化学变化, 从而起到 保护色基的作用。
就目前研究而言, 要得到浓色调的且均一、 重复性好的稳定型包裹色料, 主要有两种制备 方法: 一种是固相法, 另一种是液相法。
典型的细乳液是指使用较少量表面活性 剂并加入一定量助稳定剂的情况下, 通过高剪切 作用产生的在连续相中具有高稳定性, 滴径在30) 500nm的均匀液滴。
概括起来, 细乳液聚合法制备纳米色料具 有原材料易得、制备工艺简单易控、高固含量 高染料P颜料含量、产物性能优异、应用广泛、 易于实现工业化等突出优点。
以包裹色料中的锆英石包裹型Cd( S, Se) 色料 为例, 简要说明一下这种制备方法。
固相法制备锆英石包裹型Cd( S, Se) 色料,： 一般采用CdCO3, NaS, Se, ZrO2, SiO2 等原 料和矿化剂( 为促进ZrSiO4 生成而用) 加水均匀 混合后干燥, 再在900～1000℃下加热。在500℃ 附近, Cd( S, Se) 系固溶体生成, 接着在750℃ 以后ZrSiO4 开始生成。反应结束后, 用浓硝酸等 除去没有被ZrSiO4 包裹好的Cd( S, Se) 。该方 法之所以能用ZrSiO4 包裹Cd( S, Se) , 是因为 加热上述配合料时, Cd( S, Se) 系固溶体的生成 和ZrSiO4 的生成是互为独立的, 而且在不同温度 范围内生成。除两者的生成反应外, 几乎无其它 副反应进行。
硅铁红新型包裹色料
由于包裹机理相当复杂, 在理论上尚不十分成熟。目 前, 提出来的色料包裹模型有4种。有3种是以锆英石为包 裹相的锆铁红包裹模型, 另外一种则是以A-SiO2 为包裹相 的硅铁红新型包裹色料模型。
硅铁红包裹色料是一种颜色鲜艳、高温稳定的陶瓷色料, 由 于其呈色稳定, 在坯中或釉中能呈现出装饰效果, 目前在国内的 高档建筑玻化砖生产上得到了广泛应用, 市场很大。硅铁红包裹 色料与锆基色料相比, 其包裹机理存在很大差别。对于锆基色料, 目前在呈色机理、合成工艺、呈色影响因素上相对研究得比较成 熟, 而相比较非锆基色料的研究进展不大, 特别是用量大的非锆 基坯用色料几乎没有多少新的进展。由于其包裹呈色机理尚不清 楚, 至今还没有成熟的产品开发出来。
锆基色料3大系列: 即V-ZrSiO4蓝、 Pr- ZrSiO4黄、Fe- Zr-SiO4红, 同时成为 陶瓷色料的一个重要体系, 并构成了锆系 色料三原色。
以下简单讲述这3大系列的制备方法：
V-ZrSiO4蓝陶瓷色料的制备
V-ZrSiO4蓝陶瓷色料的制备可以说是锆基色料生 产中比较复杂的一种。这是因为它涉及到V离子的变价效 应, 含V化合物的加入量、温度、气氛控制及V-ZrO2黄的 形成反应等诸多因素, 这些因素都会影响V- ZrSiO4 蓝 的最终呈色效果及其在釉料中的使用性能。在制备VZrSiO4 蓝色料时, 配料中一定要有一种或几种矿化剂, 否则就很难得到理想的蓝色色料。
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在Fe-ZrSiO4红的合成过程中, 人们发现: （1）Fe- ZrSiO4 红的色调与ZrO2 和SiO2 配料比 有关。 当ZrO2：SiO2( 摩尔比) = 1时, 得珊瑚铁红, 当ZrO2：SiO2( 摩尔比) > 1时, 得桃红色铁红。
（2）在合成过程中, 若原料含有一定量的CaO( 即含有 一定的CaO杂质) 时, 如含CaO1%时, 对制备Fe- ZrSiO4 粉红色料有利。其原因可能是在高温阶段, CaO、SiO2 及矿化剂中的Na+离子易形成低共熔的液相, 从而为 Fe3+的扩散提供阻力很小的通道, 增加了Fe3+的固溶量。
纳米色料
纳米色料是一类可以结合颜料和染料两者优点的新型色 料, 除了在传统的着色领域具有独特优势外, 在光电高新技 术领域也具有广阔的应用前景。
纳米色料的简单定义是指染料以分子状态分散并固定在 纳米尺寸的交联聚合物粒子中而得到的纳米复合物。它可以 整合颜料优良的耐久性( 耐光耐候、耐水耐溶剂) 、热稳定 性以及染料优异的颜色亮度和深度、加工性等优点。广义上 来说, 达到纳米尺度的包含有染料或颜料的有色复合物及其 分散体系都可称之为纳米色料。

液相法制备锆英石包裹型Cd( S, Se) 色料：
可采用Cd( NO3)2、Na2SO4、Se( NO3)2、 ZrOCl2· 6H2O以及Si( C2H5O)4等可溶性盐类为原料, 采用水热法, 在高压容器中合成。其优点是能提高 色料的包裹率, 合成色料的品位高, 呈色强度增大。
以上是制备包裹型色料的两种主要方法。随着对包裹色料的 包裹机理进一步研究, 将不断有新的制备方法出现。实践中, 制 备一种包裹色料, 是采用固相法, 还是液相法, 要依原料、反应 要求和色料使用范围而定。
制备V-ZrSiO4蓝的原料化学组成表
在有矿化剂条件下, V- ZrSiO4 蓝的烧成温度是 850—1000℃ , 氧 化气氛, 烧成时间3h。
Pr- ZrSiO4 黄陶瓷色料的制备
Pr- ZrSiO4 黄属稀土类色料, 该色料呈色鲜亮, 性能稳定, 可与其它色料混合着色。
Pr- ZrSiO4 黄色料在使用中, 对含有一定量 PbO的釉料系统, 其呈色效果要较无铅的釉好, 若 釉料中PbO由1%增加到4%, 则镨黄的呈色强度也会 增加。
陶瓷色料的制备方法 及装饰中的应用特点
陶瓷色釉料作为总称,可包括色剂、颜 料、颜色釉和某些具有特殊效果的釉料等, 在日用陶瓷、陈设艺术瓷、建筑卫生陶瓷、 电瓷和一些化工瓷等方面都有重要的广泛用 途。
关于陶瓷色料的制备方法及应用特点，在这里 主要讲述三大块： 锆基陶瓷色料 包裹色料 纳米色料
锆基陶瓷色料
包裹色料
对于包裹色料, 包裹体对色剂的包裹作用具备以下几种 性质: 1) 呈色性。由于色剂外围包着一层玻璃体或晶体, 色剂 的呈色在一定程度上受包裹物质的成份、折射率及含量 的影响。 2) 高温稳定性。包裹色料的高温稳定性是指烧成温度相对于色 料未被包裹前的烧成温度尽可能高的烧成温度下, 保持它在坯 或釉中呈色的稳定。