一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法，所述黑色陶瓷颜料具有YMn1‑xFexO3的结构，其中：0.05≤x≤0.30；黑色陶瓷颜料的制备方法包括以下步骤：(1)按照Y、Mn、和Fe的摩尔比例，分别取相应的硝酸钇、硝酸锰、硝酸铁溶于蒸馏水得到混合溶液；(2)将混合溶液加入到甘氨酸的水溶液中；(3)在60℃下利用磁力搅拌器搅拌1h以上后，100～120℃下燃烧浓缩，得到前驱体粉末；(4)用马弗炉煅烧，煅烧温度为650～900℃，煅烧时间为2～4h，得到钙钛矿结构的黑色陶瓷颜料；本发明专利技术所述的制备方法简单，原料易得，所得产物粒子分散性好、粒度分布均匀，合成温度低，工艺简单可控，适于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法
本专利技术属于陶瓷颜料
，具体是涉及一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法。
技术介绍
一直以来，关于黑色颜料，从色相方面看与红色相比更优选为蓝色，进而，近年来，在广大领域中，能够实现更加鲜明的色调的颜料的市场需求正在增加，对于能够实现更加鲜明的蓝色色相的黑色颜料的需求强烈。目前，我国建筑卫生陶瓷经过最近十多年的快速发展，已成为世界最大也是最重要的建筑卫生陶瓷生产基地，近几年发展起来的陶瓷喷墨生产技术在我国得到蓬勃发展，陶瓷喷墨技术在建筑陶瓷生产领域同时取得巨大进展和应用，喷墨打印设备在陶瓷生产线上的直接应用，大大丰富和拓展了建筑卫生陶瓷的装饰方法和技巧，有力提高了生产效率并促进自然界各种美丽图案通过电脑有机结合到建筑陶瓷装饰领域。喷墨打印技术是二十世纪70年代末开发成功的一种非接触式的数字印刷技术。它将墨水通过打印头上的喷嘴喷射到各种介质表面上，实现了非接触、高速度、低噪音的单色或彩色的文字或图像印刷。21世纪初，美国FERRO公司开发出适合在陶瓷上进行喷墨打印的油性油墨。从此经过十几年的发展使喷墨打印技术广泛应用在建筑陶瓷领域。作为一种全新的陶瓷装饰理念，陶瓷装饰用彩色打印技术可以充分利用丰富的计算机资料，把数字技术引入到传统的建筑陶瓷产品中，使陶瓷装饰紧跟时代步伐体现时尚特色，满足人们对个性化的要求，把陶瓷装饰技术推向一个崭新阶段。然而，因为喷墨打印工艺的特殊性，对油墨中的颜料要求特别严苛，需要其在1250℃高温下依然保持稳定，在目前常用釉料基础釉中要保持发色稳定，而且颗粒粒径小于1微米，很多传统的陶瓷颜料细磨到粒径D90小于1微米就会不发色或颜色发生改变，因此目前陶瓷喷墨打印用颜料品种很少，主要有蓝色、棕色、黄色、铬锡红色等；传统的陶瓷颜料生产工艺是在高温下经原料之间的固相反应合成制得，发色体主要存在于原料之间的固相反应，然而传统陶瓷颜料生产工艺简单、粗放，原料的混合均匀程度很低，所制得的黑色颜料粉碎到1微米后，在1200℃下烧成的仿古砖釉面或透明釉下均不能发色或颜色发生改变。申请号为201110327956.9的专利申请公开一种黑色耐高温陶瓷墨粉及其制备方法。它是用黑色无机陶瓷颜料、苯丙树脂、聚丙烯蜡、电荷调节剂、二甲基二氯硅烷、六甲基二硅氮烷，经混炼、压片、粗粉碎、气流粉碎、分级、过筛等步骤而制成。这种陶瓷墨粉耐高温，但制作工艺较复杂，不利于大批量生产。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法。本专利技术的技术方案是：一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法，所述黑色陶瓷颜料具有YMn1-xFexO3的结构，其中：0.05≤x≤0.30；黑色陶瓷颜料的制备方法包括以下步骤：按照Y、Mn、和Fe的摩尔比例，分别取相应的硝酸钇、硝酸锰、硝酸铁溶于蒸馏水得到混合溶液；将上述步骤得到的混合溶液加入到甘氨酸的水溶液中；在60℃下利用磁力搅拌器将步骤中的混合溶液搅拌1h以上后，100～120℃下燃烧浓缩，得到前驱体粉末；最后将上述步骤得到的前驱体粉末直接用马弗炉煅烧，煅烧温度为650～900℃，煅烧时间为2～4h，得到钙钛矿结构的黑色陶瓷颜料。进一步地，所述步骤在将前驱体粉末用马弗炉煅烧前，将前驱体粉末倒入颜料包膜剂中浸泡1～2h，随后将浸泡完成的前驱体粉末过滤后风干；进一步地，所述颜料包膜剂通过包膜剂制备装置制成，所述包膜剂制备装置主要包括搅拌主舱、搅拌副舱一、搅拌副舱二，所述搅拌主舱、搅拌副舱一、搅拌副舱二结构完全相同，现仅对搅拌主舱进行说明，搅拌主舱包括变压口、变压阀、进出料口、压力阀、进液口、进液阀、液位计、出液阀、出液口、搅拌装置、底座，所述底座顶部通过所述搅拌装置与舱体底部连接，所述舱体顶部通过所述进出料口与所述变压发底部连接，所述变压口安装于变压阀左侧，所述压力阀安装于舱体前端面靠近顶部处，所述进液口共两个，分别安装于舱体左右两端靠近顶部处，所述进液阀共两个，分别安装于两个进液口上，所述液位计安装于舱体左端，所述出液阀安装于舱体右端靠近底部处，所述出液口与出液阀连接；搅拌装置外设有主叶扇、副叶扇与转盘，搅拌装置内设有转轴与电机，所述电机位于搅拌装置内，电机顶部通过所述转轴与所述转盘底部连接，转盘位于搅拌装置顶部，转盘顶部分别与所述主叶扇、副叶扇连接，并且主叶扇包覆于副叶扇顶部；搅拌副舱一与搅拌副舱二关于搅拌主舱对称安置，并且搅拌副舱一余搅拌副舱二的出液口通过管道分别与搅拌主舱的两个进液口连接。进一步地，所述颜料包膜剂具体制备方法为：A、将γ-氧化铝与乙醇溶剂按照质量比为80～85:100的比例混合加入搅拌主舱内，随后在0.3～0.5MPa的压力下搅拌50～60min，得到浆液；B、将硅酸乙酯、丙烯酸酯、聚硅氧烷、硅氧烷基和乙醇溶剂按照质量比为7～10:3～5:1～1.8:3～4：40的比例混合加入搅拌副舱一内，常温下搅拌30～40min得到混合液a，对步骤A得到的浆液继续进行搅拌的同时匀速滴加三分之一浆液体积的混合液a至主舱，滴加完毕后常温常压下搅拌反应2～3h，得到混合液b；C、将乙酸丁酯、过氧化苯甲酰、二氧化氯、甲基丙烯酸丙酯和乙醇溶剂按照质量比为10～13:8～10:3～5:3～5：60的比例混合加入搅拌副舱二内，在常温下搅拌20～25min，得到混合液c，对步骤B得到的混合液b继续进行搅拌的同时匀速滴加四分之一混合液b体积的混合c至主舱，滴加完毕后常温常压下搅拌反应2～3h，得到混合液d；C、随后改变主舱内的压强至-0.1～-0.12MPa，温度调至55～65℃对乙醇进行回收；随后加入去离子水对主舱内的粉末反复洗涤4～6次，随后在0.1～0.2MPa的压力下干燥3～4h，得到颜料包膜剂粉末进一步地，所述黑色陶瓷颜料具有YMn1-xFexO3的结构，其中：0.15≤x≤0.20；进一步地，所述黑色陶瓷颜料具有YMn1-xFexO3的结构，其中：x＝0.15；优选地，所述步骤中煅烧温度为900℃；优选地，所述步骤中煅烧时间为3～4h；进一步地，所述黑色陶瓷颜料为低分子、低毒甚至无毒性无机物；进一步地，所述步骤中搅拌速度为80转/分～100转/分；本专利技术的制备方法中，搅拌的时间优选为1.5～2h，反应时间小于1h，产物不能充分的扩散反应，导致产物的相不均匀。本专利技术的制备方法中，浓缩的温度要求在100℃以上，为了能使其充分燃烧，得到蓬松的前驱体粉末，优选温度为120℃。前驱体煅烧的温度为650～900℃，优选900℃。本专利技术的制备方法中，前驱体的煅烧时间优选为2h以上，更优选2～4h，还更优选为3～4h。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的黑色无机颜料掺杂离子进入钙钛矿结构中，形成单一稳定的固溶体，难以溶出，具有热稳定好、化学稳定性好的优点；2.本专利技术的产品中不含铅铬等有毒元素，绿色环保；3.本专利技术所述的制备方法简单，原料易得，所得产物粒子分散性好、粒度分布均匀，合成温度低，工艺简单可控，适于规模化生产。附图说明图1是钙钛矿结构黑色陶瓷颜料的YMn1-xFexO3在800℃高温下煅烧X射线衍射图谱，其中x＝0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30，横坐标为衍射角，纵坐标为衍射强度；图2是不同温度钙钛矿结构的黑色陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法，其特征在于，所述黑色陶瓷颜料具有YMn1‑xFexO3的结构，其中：0.05≤x≤0.30；黑色陶瓷颜料的制备方法包括以下步骤：(1)按照Y、Mn、和Fe的摩尔比例，分别取相应的硝酸钇、硝酸锰、硝酸铁溶于蒸馏水得到混合溶液；(2)将上述步骤(1)得到的混合溶液加入到甘氨酸的水溶液中；(3)在60℃下利用磁力搅拌器将步骤(2)中的混合溶液搅拌1h以上后，100～120℃下燃烧浓缩，得到前驱体粉末；(4)最后将上述步骤(3)得到的前驱体粉末直接用马弗炉煅烧，煅烧温度为650～900℃，煅烧时间为2～4h，得到钙钛矿结构的黑色陶瓷颜料。

【技术特征摘要】
1.一种黑色无机陶瓷颜料的制备方法，其特征在于，所述黑色陶瓷颜料具有YMn1-xFexO3的结构，其中：0.05≤x≤0.30；黑色陶瓷颜料的制备方法包括以下步骤：(1)按照Y、Mn、和Fe的摩尔比例，分别取相应的硝酸钇、硝酸锰、硝酸铁溶于蒸馏水得到混合溶液；(2)将上述步骤(1)得到的混合溶液加入到甘氨酸的水溶液中；(3)在60℃下利用磁力搅拌器将步骤(2)中的混合溶液搅拌1h以上后，100～120℃下燃烧浓缩，得到前驱体粉末；(4)最后将上述步骤(3)得到的前驱体粉末直接用马弗炉煅烧，煅烧温度为650～900℃，煅烧时间为2～4h，得到钙钛矿结构的黑色陶瓷颜料。2.根据权利要求1所述的钙钛矿结构的黑色陶瓷颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)在将前驱体粉末用马弗炉煅烧前，将前驱体粉末倒入颜料包膜剂中浸泡1～2h，随后将浸泡完成的前驱体粉末过滤后风干。3.根据权利要求2所述的钙钛矿结构的黑色陶瓷颜料的制备方法，其特征在于，所述颜料包膜剂通过包膜剂制备装置制成，所述包膜剂制备装置主要包括搅拌主舱(1)、搅拌副舱一(2)、搅拌副舱二(3)，所述搅拌主舱(1)、搅拌副舱一(2)、搅拌副舱二(3)结构完全相同，现仅对搅拌主舱(1)进行说明，搅拌主舱(1)包括变压口(11)、变压阀(12)、进出料口(13)、压力阀(14)、进液口(15)、进液阀(16)、液位计(17)、出液阀(18)、出液口(19)、搅拌装置(20)、底座(21)，所述底座(21)顶部通过所述搅拌装置(20)与舱体底部连接，所述舱体顶部通过所述进出料口(13)与所述变压发(12)底部连接，所述变压口(11)安装于变压阀(12)左侧，所述压力阀(14)安装于舱体前端面靠近顶部处，所述进液口(15)共两个，分别安装于舱体左右两端靠近顶部处，所述进液阀(16)共两个，分别安装于两个进液口(15)上，所述液位计(17)安装于舱体左端，所述出液阀(18)安装于舱体右端靠近底部处，所述出液口(19)与出液阀(18)连接；搅拌装置(20)外设有主叶扇(201)、副叶扇(202)与转盘(203)，搅拌装置(20)内设有转轴(204)与电机(205)，所述电机(205)位于搅拌装置(20)内，电机(205)顶部通过所述转轴(204)与所述转盘(203)底部连接，转盘(203)位于搅拌装置(20)顶部，转盘(203)顶部分别与所述主叶扇(201)、副叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大鹏，王晗晗，侯宏彪，徐凯，仝玉萍，张亚辉，符静，梅婉婉，石风俊，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41