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目前,常用的高温黑色颜料基本是含钴颜料,但是我国钴资源有限,该型颜料市场价格偏高,使用时还可能会有重金属离子的溶出,因此,急需一种新型廉价、环保且呈色好的替代颜料。炭黑有着黑度高、着色力强、成本低、环保的优点,但是炭黑在高温下极易被氧化分解。本文分别以自制炭黑分散液和碳素墨水为碳源,采用化学沉淀法尝试在炭黑表面包裹一层具有优良高温稳定性的硅酸锆作为保护层,得到ZrSiO4-C黑色颜料。 实验第一部分采用自制炭黑水性分散液为碳源合成包裹炭黑颜料。主要研究了NNO和平平加O-20两种分散剂、炭黑/分散剂质量比、炭黑含量、炭黑分散液搅拌时间和球磨时间等炭黑水性分散液制备工艺因素对制得的包裹炭黑性能的影响。实验发现:当以NNO为分散剂,炭黑加入量为6%,炭黑与分散剂的质量比为1:1,搅拌时间为0.5h时,获得的炭黑水性分散液中炭黑的平均粒径最小,为0.21μm;同时,制备的包裹炭黑颜料黑度最高,L*值为41.92。 实验第二部分采用碳素墨水为碳源合成包裹炭黑颜料。主要研究了PVP含量、矿化剂的种类、矿化剂LiF的加入量、干燥方式、分散媒介、碳加入量、PVA造粒工艺、气氛、搅拌时间等工艺因素对包裹颜料的影响。实验发现:实验所用碳素墨水的平均粒径为0.11μm,当碳加入量为8%,LiF含量为6%,坩埚内炭黑加入量为6%,搅拌时间为6h时,得到的包裹炭黑颜料黑度最高,L*值为28.79。并且再将颜料至于1290℃保温5h,得到的颜料仍具有较高的黑度,L*值为32.11,显示了优良的高温稳定性。 本文还利用激光粒度分布仪对自制炭黑水性分散液、碳素墨水进行了粒度分布的测定,采用X射线衍射(XRD)测定了颜料的物相组成,运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了炭黑、颜料的形貌,并通过综合热(TG-DTA)分析仪和色度仪对颜料进行了表征。