一种新型微纳米钴锌绿建筑装饰颜料的制备

茹慧芳

(洛阳师范学院 审计处，河南 洛阳 471934)

陶瓷喷墨打印技术在建筑陶瓷装饰领域已逐渐被广泛应用，制备优质的陶瓷颜料是该技术的关键所在[1]. 近年来，国内外专家学者针对精细陶瓷颜料开展了大量的研究工作. 绿色是一种鲜明的颜色，给人以清新、 希望、 舒适、 有生命力的感觉. 绿色颜料已被大量应用于各类建筑装饰领域，特别是在墙地面、 釉面砖等建筑装饰方面[2]. 钴系颜料作为一种建筑装饰颜料，具有耐高温、 着色效果好、 施釉方法简单、 易操作等优点，受到了陶瓷专家和工作人员的广泛重视，大批的钴系颜料也随之应运而生[3]. 然而，目前钴系颜料的研究方向主要集中在钴铬绿、 钴钛绿、 钛钴绿、 铬铝绿颜料和部分钴蓝颜料上，对钴锌绿微纳米颜料的研究相对较少[4].

本文以六水合氯化钴(CoCl2·6H2O)、 氯化锌(ZnCl2)为主要原料，采用溶胶-凝胶法制备钴锌绿颜料前驱物[5]，然后通过低温烧结，制备出一种新型钴锌绿微纳米建筑装饰颜料. 研究了原料配比对颜料呈色的影响，并通过扫描电镜对样品的表面形貌结构进行表征.

1 实验

1.1 实验原料

试剂：CoCl2·6H2O(化学纯)，ZnCl2(化学纯)，浓氨水(分析纯)，无水乙醇(分析纯)，去离子水.

1.2 实验仪器与设备

主要仪器：扫描电子显微镜(型号为EVO 18，德国 Zeiss Sigma公司)，行星式球磨机(型号为XQM-0.4L，南京大学仪器厂).

1.3 颜料前驱粉体的制备

1.3.1 工艺流程

实验工艺流程如图1所示.

图1 工艺流程图

1.3.2 制备过程

将不同质量的CoCl2·6H2O、 ZnCl2(具体原料质量见表1)分别置于50 mL小烧杯中，分别加入10 mL蒸馏水，采用电磁搅拌器使其完全溶解. 在快速搅拌条件下，逐滴加入5 mol·L-1的氨水至上述氯化钴溶液、 氯化锌溶液中，分别得到透明的溶胶Ⅰ和溶胶Ⅱ. 在搅拌状态下，将液体溶胶Ⅰ逐滴滴加到液体溶胶Ⅱ中，得到钴锌混合溶胶. 继续快速搅拌下，用5 mol·L-1的氨水逐滴滴加到上述混合溶胶中，使其pH= 6.5，得混合凝胶体. 然后抽滤并用蒸馏水、乙醇洗涤3～5次，得凝胶滤饼.将滤饼置于60 ℃恒温箱中干燥，干法球磨得颜料前驱体粉体.

表1 原料质量表

1.4 颜料的制备

将制备好的颜料前驱体粉状物置于瓷坩埚(20 mL)中，以15～20 ℃/min的升温速度在马弗炉中进行煅烧. 当温度升至750～900 ℃时，停止升温并保温30 min，之后使其自然降至室温. 取出煅烧物，将其粉碎、 洗涤、 烘干即可得到钴锌绿颜料[6].

1.5 形貌表征

将制备好的钴锌绿颜料样品置于玛瑙研钵中研磨细化，用Zeiss Sigma 500场发射扫描电子显微镜观察样品的形貌.

2 结果与讨论

2.1 不同原料配比的呈色效果

不同原料配比的呈色效果见表2. 从表2可以看出，CoCl2·6H2O与ZnCl2的质量比为1∶1时，呈深绿色； 质量比为1∶3时，呈墨绿色； 质量比为1∶4时，呈翠绿色； 质量比为1∶6时呈草绿色； 质量比为1∶7时，呈浅绿色. 由此可见，颜料的呈色随着CoCl2·6H2O质量的减少而逐渐变浅. 因此，可通过调整原料配比来制备一系列同色系钴锌绿颜料.

表2 不同原料配比的呈色效果

2.2 形貌分析

当CoCl2·6H2O与ZnCl2的质量比为1∶3时，实验产物的SEM照片如图2所示. 从SEM照片中可以看出，经烧结后，大部分样品呈微纳米片状结构(图2a)，小部分样品形状类似菊花形团聚(图2b)，这可能与前驱体的热分解和晶化程度有关.

图2 原料配比为1∶3时的电镜照片

3 结论

(1) 颜料配比研究结果表明，该颜料呈色与CoCl2·6H2O的加入量呈正相关关系，且随着CoCl2·6H2O加入量的增加，颜料颜色逐渐由浅变深.

(2) 扫描电镜测试结果表明，大部分样品呈微纳米片状结构，小部分样品形状类似菊花形团聚.

(3)本文制备的微纳米颜料呈现出明亮的绿色调，色调纯正均一，所需烧制温度不高，低耗能，生产工艺简单易控，便于工业化生产，是一种理想的建筑装饰颜料[7].