一种单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法及其制得的产品

本发明涉及陶瓷色料，尤其涉及一种陶瓷包裹色料的制备方法及其制得的产品。

背景技术：

1、高温陶瓷具有很好的品质和高温稳定性，符合人们对高档陶瓷的需求，但是能够用于高档陶瓷装饰的高温陶瓷色料相对较少，这是因为大部分陶瓷色料进行高温煅烧的过程中易分解而失色。为解决高温色料种类较少且高温不稳定的问题，通常采用包裹的方法来解决，如以sio2、zrsio4作为包裹材料，以提高色料的高温稳定性。对于包裹色料而言，技术上的要求是色料为单核、完全包裹且包裹层致密，但是包裹层又不能太厚，否则会遮盖其正常呈色。

2、但目前现有技术大多是以色料和包裹层为原料，通过溶胶凝胶法或共沉淀法，在色料颗粒表面形成包裹层前驱体，然后经过干燥煅烧，最终得到枣糕型的包裹色料。这种工艺虽然简单，但所形成的是多核包裹而非单核包裹，且包裹层厚度不可控，部分包裹层太厚，从而影响色剂正常呈色。此外，在球磨粉碎过程中，色料包裹层容易被破坏，从而导致色料暴露出来，不仅降低了包裹率，其后续处理还会造成环境污染。

3、为此，现有技术也有提出一种实现单核且致密包裹的方法，即先利用碳酸锆铵微波处理在色料表面生成氧化锆层，然后采用法在氧化锆层表面生成氧化硅层，再经煅烧生成单核致密的zrsio4包裹层色料。但是该技术需要分两次包裹，工艺相对复杂，包裹层的化学组成和厚度难以控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，在常温下以偏铝酸钠(naalo2)水溶液和正硅酸乙酯(teos)乙醇溶液为包裹反应物，通过自催化反应，sio2、al2o3层逐层交替沉积在陶瓷色料表面而形成单核包裹结构，经干燥煅烧后形成单核包裹且naalsio4包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料。本发明的另一目的在于提供利用上述单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法制得的产品。

2、本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供的一种单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)配制色剂悬浮液

5、将陶瓷色料研磨过筛后，加入由乙醇和去离子水形成的混合溶液中，经超声分散处理，得到浓度为0.005～0.05g/ml的色剂悬浮液；

6、(2)制备色料前驱体

7、按照摩尔比n(色料)∶n(naalo2)∶n(正硅酸乙酯)＝0.1～1∶0.05～1∶1，将浓度为1.35～2.14wt％的naalo2水溶液加入所述色剂悬浮液中进行搅拌，然后加入浓度为10～25v％的正硅酸乙酯乙醇溶液搅拌反应，最后加入ph值调节剂使反应体系的ph值为9～10，经持续搅拌反应，所得产物经清洗、烘干后，得到色料前驱体；

8、(3)煅烧处理

9、将所述色料前驱体在非氧化气氛下进行煅烧处理，煅烧温度为900～1200℃，保温时间为0.2～2h，得到单核包裹且naalsio4包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料。

10、进一步地，本发明所述步骤(1)混合溶液中按体积比乙醇∶去离子水＝1～4∶1；超声分散处理时间为10～30min。

11、进一步地，本发明所述步骤(2)中正硅酸乙酯乙醇溶液以0.05～0.5ml/min的滴加速度加入，以控制正硅酸乙酯的水解速率，防止体系中产生白色sio2絮状沉淀。ph值调节剂为浓度为0.138～2.19wt％的nh4hco3溶液，其用量为按照摩尔比n(正硅酸乙酯)∶n(nh4hco3)＝1∶0.05～1，且以0.01～0.1ml/min的速度滴加，防止反应体系的ph值波动过大而影响反应结果。搅拌速度为200～500r/min，持续搅拌反应时间为1～24h，至naalo2完全反应完以避免有alo2-剩余。

12、进一步地，本发明所述步骤(3)中naalsio4包裹层的厚度为20～300nm。

13、上述方案中，本发明陶瓷色料为fe3o4、fe2o3、硫硒化镉、硫化铈、碳黑、铬绿等高温易氧化的陶瓷色料。

14、利用上述单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法制得的产品。

15、本发明具有以下有益效果：

16、(1)本发明色料颗粒是单个分散悬浮于反应溶液中，反应物可以发生原位缓慢沉积反应，即以单个色料颗粒为质点，在其表面相互促进、逐渐交替沉积sio2、al2o3包裹物，从而实现对色料的单核包裹。

17、(2)本发明包裹反应物之间存在以下三个反应：alo2ˉ+2h2o→al(oh)3↓+ohˉ，(c2h5o)4si+4ohˉ→sio2+4c2h5oˉ，hco3ˉ+alo2ˉ+h2o→al(oh)3↓+co32—，这三个反应之间相互约束，上一步的产物是下一步反应的原料，包裹层是通过反应物之间自催化一次性形成的，是硅铝溶胶原子级别的混入，sio2和al2o3包裹层同时形成，从而保证形成单一组成的包裹层。在煅烧温度未达到色料明显分解前，naalsio4已经熔融并能形成一层致密的包裹层，从而对陶瓷色料起到了很好的保护作用。

18、(3)本发明通过控制反应物的浓度来调控包裹层厚度，同时反应物之间发生自催化反应生成均匀的包裹层，因此本发明工艺过程简单，易于大规模推广应用。

技术特征：

1.一种单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)混合溶液中按体积比乙醇∶去离子水＝1～4∶1；超声分散处理时间为10～30min。

3.根据权利要求1所述的单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中正硅酸乙酯乙醇溶液以0.05～0.5ml/min的滴加速度加入。

4.根据权利要求1所述的单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中ph值调节剂为浓度为0.138～2.19wt％的nh4hco3溶液，其用量为按照摩尔比n(正硅酸乙酯)∶n(nh4hco3)＝1∶0.05～1，且以0.01～0.1ml/min的速度滴加。

5.根据权利要求1所述的单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中搅拌速度为200～500r/min，持续搅拌反应时间为1～24h。

6.根据权利要求1所述的单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中naalsio4包裹层的厚度为20～300nm。

7.根据权利要求1所述的单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷色料为fe3o4、fe2o3、硫硒化镉、硫化铈、碳黑、铬绿。

8.利用权利要求1-7之一所述单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法制得的产品。

技术总结本发明公开了一种单核包裹且包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料的制备方法及其制得的产品，在常温下以偏铝酸钠水溶液和正硅酸乙酯乙醇溶液为包裹反应物，通过自催化反应，SiO<subgt;2</subgt;、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;层逐层交替沉积在陶瓷色料表面而形成单核包裹结构，经干燥煅烧后形成单核包裹且NaAlSiO<subgt;4</subgt;包裹层厚度可控的陶瓷包裹色料。本发明实现了对陶瓷色料的单核包裹，并可通过控制反应物的浓度来调控包裹层厚度，在煅烧温度未达到色料分解前，NaAlSiO<subgt;4</subgt;已经熔融并能形成一层致密的包裹层，从而对色料起到了很好的保护作用。由于反应物之间是通过自催化反应生成均匀的包裹层，因此本发明工艺过程简单，易于大规模推广应用。技术研发人员：常启兵,江超,曹紫源,王霞,杨玉龙,包启富,汪永清受保护的技术使用者：景德镇陶瓷大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27