[发明专利]一种锡铬紫色料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锡铬紫色料的制备方法。

背景技术

颜料作为着色剂，在人类社会的发展史上已有几千年的历史，色彩斑斓的各种陶瓷、布料、绘画、塑料、涂层以及各种相应的制品使得人们的生活增添了不少乐趣。陶瓷色料作为无机颜料其具有着色稳定、耐候性强，最大的优点是可以在高达1000℃以上的高温使用，这是常规有机颜料无法达到的。

陶瓷色料已经成为陶瓷工业的基本组成部分，经过长期的发展，传统色料的丝网印刷、胶辊印刷工艺也逐步向喷墨打印技术过渡。而喷墨打印技术的前提条件就是将陶瓷色料制作成陶瓷墨水，并且该陶瓷墨水中色料的粒径基本上要小于1微米，否则会堵塞喷墨打印机喷头，造成喷墨打印机损坏，增加陶瓷厂家的生产成本并降低生产效率。目前适合于喷墨打印的小粒径陶瓷色料的研发已经成为世界陶瓷色料界共同努力的方向。

传统锡铬紫色料的生产工艺为以湿法获得的二氧化锡粉体（湿法二氧化锡粉体相对于干法二氧化锡粉体具有较高的化学反应活性）和三氧化二铬为原料，湿法球磨，球磨的目的是促进两种原料的混合均匀性以及使粉体颗粒细化，提高粉体的反应活性。球磨后的混合料进行过滤，烘干，粉碎，最后于1400℃左右进行煅烧即得到锡铬紫色料(M. A. Tena, et al., Journal of the European Ceramic Society, 2007, 27, 215–221；裴冬明等，江苏陶瓷，2003,36(1), 9-10)。这种工艺的优点是生产过程简单，但缺点比较多，首先原料粉体的粒度较大，基本上在5微米以上，以这样的原料无法得到适合于喷墨打印用的粒径小于1微米的锡铬紫色料；此外，煅烧高温固相反应无法使所有的三氧化二铬全部进入二氧化锡晶格，残留未反应的三氧化二铬呈现绿色，严重影响了锡铬紫的紫色色调。并且，由于二氧化锡和三氧化二铬粉体原料的生产中同样包括过滤、烘干、粉碎、煅烧等工序，使得总体上生产过程中包括多次的过滤、烘干、粉碎、煅烧步骤，客观上造成无谓的浪费，增加了生产成本。针对这种情况，Antonio等(Antonio Doménech, et al. Eur. J. Inorg. Chem.,2006, 638–648)提出了采用硝酸铬溶液中加入二氧化锡粉体，通过烘干去除水溶剂，再进行高温热处理得到铬掺杂的二氧化锡紫色粉体即锡铬紫色料。但这种工艺在提高了铬离子进入二氧化锡晶格的可能性的同时也存在诸多缺点，如硝酸铬为酸性，对含有二氧化锡粉体的硝酸铬溶液的烘干并不能去除氢离子，从而在后续的烘干，热处理过程中，大量氢离子的存在对生产设备会产生严重的腐蚀，降低了设备寿命实际上也是增加了生产成本。另外锡原料仍以二氧化锡粉体形式出现，也就是以二氧化锡粉体为原料的缺点该工艺依然存在，所以该工艺在实际生产不具可行性。针对采用二氧化锡粉体为原料生产锡铬紫色料的缺点，Ricardo H. R. Castro等(Ricardo H. R. Castro, et al. J. Am. Ceram. Soc., 2012, 95 [1], 170–176)等提出了采用二氯化锡、硝酸铬为金属锡、铬原料，通过加入柠檬酸和乙二醇以提高锡、铬离子的混合均匀性，防止在后续的烘干过程中两种离子因溶度积的差异导致混合不均匀。在获得上述混合溶液后将溶液烘干，热处理即得到铬掺杂的二氧化锡紫色色料。但这种工艺需要大量的柠檬酸和乙二醇，大大增加了色料的生产成本，并且这两种有机物的存在(特别是乙二醇的存在)使得后续的热处理过程中产生强烈的还原性气氛，导致上述有机物的不完全燃烧产生黑色的残留碳，这些残留碳的存在使得上述含有锡、铬的中间产物在非充分氧气气氛中热处理，而实际在生产锡铬紫色料时需要充分的氧气气氛，所以导致生产出来的锡铬紫色料发色效率差。为提高锡、铬离子的反应活性，同时提高色料的生产效率，E. Lo′ pez-Navarrete等(E. Lo′ pez-Navarrete, et al., Ceramics International, 2003, 29, 385–392)提出了采用以四氯化锡和硝酸铬为原料，先溶解得到混合溶液，再采用喷雾热解工艺得到中间产物(实际上已经是铬掺杂的二氧化锡粉体，最后经合高温热处理得到锡铬紫色料。这种工艺有效提高了锡、铬的反应活性、加快了反应速度。但这种工艺因原料四氯化锡和硝酸铬呈现强烈的酸性，在喷雾热解过程中会对设备产生强烈的腐蚀，同样高浓度的氯离子同样会对生产设备产生强烈腐蚀，如采用对氢离子及氯离子高温耐腐蚀性能的设备材料，则会极大的增加生产成本，所以这种工艺实际上并不可行。针对酸性氢离子和氯离子的存在导致的严重后果，Beatriz Julian等(Beatriz Julian, et al., Eur. J. Inorg. Chem.,2002, 2694-2700)提出了采用锡的醇盐和乙酰丙酮镉为原料的溶胶凝胶、热处理工艺得到锡铬紫色料，但这种工艺锡和铬的原料成本极高，不具有实际工业生产锡铬紫色料的可行性。上述采用锡、铬化学原料的工艺实际上都存在原料成本过高从而使得色料生产成本大大高于现有传统陶瓷法工艺，这样即使生产出合格的色料，而由于成本太高而市场竞争力弱。