锆基和硅基核壳结构型陶瓷色料的制备与表征

发布时间：2020-04-07 07:07

【摘要】：锆基和硅基陶瓷色料作为一种工业化生产占比较广的色料种类之一,它的需求量巨大,且色料包含的色彩丰富,而现有锆基和硅基色料的产品已经逐渐落后于技术的发展。尤其是数字化控制指导下的非接触式陶瓷喷墨打印技术正在改变着现有产业,数控的陶瓷喷墨技术可以完成更精细、更精准、更丰富的装饰效果。这样的优势是传统丝网印刷技术所不能比拟的。然而制约着陶瓷喷墨打印技术很大因素之一是陶瓷色料的发展水平没有提高,特别是核壳结构型陶瓷色料。为了满足或追赶今后陶瓷喷墨技术的发展,纳米尺度的陶瓷色料研究不可或缺。因此,本论文选取锆基和硅基色料为研究对象,以色料的核壳结构和纳米化为研究重点,通过工艺选择、结构设计以及形貌优化,对包裹黑色料、硅铁红色料进行了相关的研究,主要结果和内容如下:首次以水热法制备的纳米碳球为碳源(呈色物),依靠其表面种类丰富、数量巨大的含氧官能团,成功解决了传统碳源(炭黑)不亲水、易团聚所导致的包裹率低、色度表现差的问题。通过静电吸附和表面沉淀,Zr~(4+)和Si~(4+)在碳球表面键合形成了前驱体包裹层。在1050℃煅烧过程中,前驱体在其表面原位生成硅酸锆晶相。结果显示:所制备的硅酸锆包裹黑色料具有致密的包裹层和较高的包裹率;色料L*值为22.21;将其应用在1100℃的透明釉中能稳定且正常着色,有较好的色度表现。延续上述水热碳球作为碳源的思路,通过氧化锆-氧化硅双壳层的设计,将碳球的表面活性和球形形貌充分利用起来,制备了氧化锆-氧化硅双壳层的CSs@SiO_2@ZrO_2前驱体。在无矿化剂辅助的煅烧过程中,双壳层的设计增大了传质扩散面积和均匀性。在950℃下就可以制备出CSs@ZrSiO_4包裹黑色料,并且色料在高包裹率的基础上保留了内核碳球的球形形貌和单分散性。因此所制备的CSs@ZrSiO_4包裹黑色料明度值L*=6.95,平均粒径为464.87 nm。与第二章制备的CSs@ZrSiO_4包裹黑色料相比,双壳层结构制备的包裹黑色料在乙二醇中可以保持长达48 h的良好分散稳定性。通过简单的两步法制备了高包裹率高单分散性的纳米球状硅铁红色料。为了获得优异的色料形貌,采用水热法合成的纳米α-Fe_2O_3颗粒作为呈色物,用经典的St?ber法对呈色物进行壳层厚度可控的均匀包裹。研究表明,经过PVP改性处理的α-Fe_2O_3颗粒提升了呈色物的分散性,确保了硅铁红色料的高包裹率和高分散性。在包裹过程中纳米α-Fe_2O_3颗粒的类球状形貌得以保留,因此所制备的色料粒径分布非常均匀,集中在180-220 nm范围之间,平均粒径202 nm。在长达15天的静置沉降实验中证明了其在溶液中优异的分散稳定性。
【图文】：

照片,声化学,传统方法,照片

图 1-1 声化学法(A)和传统方法(B)制备的 Ce2Zn3(MoO4)6TEM 照片ure 1-1 TEM Images of (A) sonochemically (US) and (B) conventionally (NUS) syntheCe2Zn3(MoO4)6nanoparticles.

照片,色移,色料,组分

图 1-4Au-Ag 色料不同比例组分的色移照片igure 1-4 Color shift observed at different metal composition inAg-core ser硅基陶瓷色料陶瓷色料锆结构及其性能(ZrSiO4)于四方晶系，为岛状结构的硅酸盐矿物。其对称型为 I4I/amd，晶体结构如图 1-5 所示[21]。在硅酸锆晶体中每个 Zr4+成[ZrO8]十二面体，，其中 Zr4+与一半的 O2-间距为 2.15 ，与另9 。而每个 Si4+与周围 4 个 O2-相连形成[SiO4]四面体。因此[ZrO8]十二面体和[SiO4]四面体连接而成，在 b 轴方向为共棱共点连接。折射率(1.93~2.01)、高熔点(2550 ℃)、低热导率(5.1 W/( m·k10-6/℃)。并且其抗热震性能好，在 1400℃强度无明显变化，在
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.4

【参考文献】