液相法制備鋯鐠黃色料

汪開平

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)科技藝術(shù)學(xué)院，景德鎮(zhèn) 333001）

1 前言

陶瓷色料是裝飾建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的外衣[1]。鋯鐠黃色料呈色鮮亮，在少量使用時(shí)，可獲得柔和色調(diào)[2]。以硅酸鋯為載體的鋯基色料具有高溫穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性[3]。降低生產(chǎn)成本，制備呈色較亮、穩(wěn)定性好的鋯鐠黃色料，一直是陶瓷色料廠努力的方向[4-6]。實(shí)驗(yàn)采用液相法制備以硅酸鋯為基礎(chǔ)的鋯鐠黃色料，通過探討不同溶液濃度和加入礦化劑對(duì)色料的影響，來制備呈色較好、晶粒尺寸均勻飽滿的鐠黃色料。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用原料為工業(yè)純的化合物，主要化合物有白色粉末的硅酸鈉（Na2SiO4·9H2O）＞98%，白色粉末的氯氧鋯（ZrOCl2）＞99.5%，白色粉末的氟化鈉（NaF）＞98%，白色粉末的氯化銨（NH4Cl，工業(yè)純），白色粒狀的氯化鈉（NaCl，工業(yè)純）。

2.2 液相法制備色料

2.2.1 制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)

制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PrCl3溶液，配制0.5 mol/L的硅酸鈉（Na2SiO3·9H2O）溶液和不同濃度氯氧鋯溶液，配比如下表1。

表1 氯氧鋯配比

用已配好的0.5 mol/L的硅酸鈉分別滴定不同濃度的氯氧鋯溶液，由于滴定時(shí)有沉淀產(chǎn)生，故需要磁力攪拌器，以便于更充分的反應(yīng)。滴定時(shí)控制滴定液體的流速，滴定后控制PH=8左右。滴定完成后，用抽濾機(jī)抽濾并再次倒出用水洗，再抽濾，直至慮后液體為中性。將抽濾后的沉淀物用缽裝好，放入烘干箱中烘干；烘干后拿出來放入研缽中研磨；之后稱量裝入透明的小袋子中，用標(biāo)簽紙標(biāo)號(hào)。在表 1 中 1#、2#、3#、4#、5# 滴定烘干所得的粉體分別加入礦化劑3%NaF和4%NaCl。6#粉體多做一個(gè)配方，分別加入3%NaF、4%NH4Cl，為7#，將坩堝放入高溫爐中合成，合成溫度為1000℃，升溫速率為80 min，保溫30 min。燒好的色料，研磨后，測(cè)試Lab三度值。

2.2.2 固相法制備硅酸鋯色料

按化合物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)固相法制備色料，配方如下表2。

表2 實(shí)驗(yàn)配方

同樣分兩組，一號(hào)加入3%NaF和4%NaCl，二號(hào)加入3%NaF和4%NH4Cl，分別標(biāo)記為8#、9#。將配好的料放入高溫爐中燒，合成溫度為1000℃，升溫速率為80 min，保溫 30 min。

2.3 實(shí)驗(yàn)安排

采用中國科學(xué)院科學(xué)儀器廠生產(chǎn)的KYKY-1000B型掃描電子顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行SEM分析，用WSD-3A型色度分析儀（北京康光光學(xué)儀器）對(duì)色料進(jìn)行色度值測(cè)試。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 不同合成方法制得硅酸鋯色料的SEM照片

實(shí)驗(yàn)選取濃度為0.5 mol/L液相法制備的硅酸鋯7#色料，測(cè)試其原始粒度大小見圖1；選取固相法制備的硅酸鋯8#色料，測(cè)試其原始粒度大小見圖2。

從圖1來看，液相法制備的鋯鐠黃色料粉體粒度均勻；而圖2固相法制備的鋯鐠黃色料粉體粒度不均勻。圖1的色料粉體由于結(jié)晶相較好，故目測(cè)粉體發(fā)色較好，呈色較亮；而圖2色料粉體由于結(jié)晶相較差，故目測(cè)得粉體發(fā)色較差，呈色較暗。

由于液相法制備色料時(shí)，色料中的顯色離子是通過特定的化學(xué)反應(yīng)參與色料的組成，在粒度上的要求就可以更加的細(xì)化，而固相法是通過不同反應(yīng)物之間晶格的取代等一系列方法使得顯色元素參與晶格，故液相法制備的色料更細(xì)，更均勻。

3.2 色料粉體三度值的測(cè)試

不同方法制備的色料粉體三度值見如表3（測(cè)得均是Lab坐標(biāo)，其中L表示顏色深淺，a表示紅度值，b表示黃度值）。

表3 粉體三度值

從表3來看，對(duì)于液相法制備的色料，粉體的顏色深度和黃色的程度變化不是很大，目測(cè)顏色外觀差別不明顯。6#色料是濃度為0.5 mol/L加入的礦化劑是NaF和NaCl，其黃度值最大，但從a值中可以證實(shí)現(xiàn)實(shí)目測(cè)的顏色；3#是0.6 mol/L的色料，a值最大說明色料的發(fā)色帶較淺，發(fā)色帶有紅色；而4#即0.8 mol/L的a值是負(fù)值，說明顏色較深，色料發(fā)色紅色不明顯；故濃度為0.5 mol/L的溶液制備鋯鐠黃色料，呈色最好。

液相法制備的色料較固相法制備的要好得多，液相法制備的色料黃度值較高，顯色明顯。而固相法的黃度值較差，顯色不明顯。6#、8#加入的礦化劑是NaF和NaCl，7#、9#加入的礦化劑是NaF和NH4Cl，顯然6#較7#黃度值要好，8#比9#的黃度值要好得多。礦化劑的加入可以促進(jìn)固相反應(yīng)，產(chǎn)生的氣液相還可以使固相反應(yīng)更完全；加入礦化劑還可以使反應(yīng)活化能明顯降低燒成溫度，降低生產(chǎn)成本；更重要的是加入礦化劑使更多的鐠離子與基團(tuán)結(jié)合，改善其呈色性能。實(shí)驗(yàn)色料的重量與理論值不符，主要是因?yàn)榉磻?yīng)不充分，抽慮不干凈，NaCl固體的殘留，實(shí)驗(yàn)操作中的遺漏，導(dǎo)致色料成分的流失等等。

4 結(jié)論

液相法制備的鋯鐠黃色料在濃度為0.5 mol/L，所加礦化劑為NaF和NaCl時(shí)，黃度值最大。液相法制備的鋯鐠黃色料粉體粒度均勻，結(jié)晶較好，呈色較好。液相法制備色料，氯氧鋯的濃度很重要。礦化劑的加入對(duì)色料的發(fā)色影響較大。