一种醇盐水解法制备氮化钛包覆炭黑材料的方法
【专利说明】-种醇盐水解法制备氮化铁包覆炭黑材料的方法
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技术领域
[0002] 本发明属于无机材料改性技术领域，具体涉及一种醇盐水解法制备氮化铁包覆炭 黑材料的方法。
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【背景技术】
[0004] 黑色作为陶瓷制品重要的颜色，目前常用于陶瓷中的黑色颜料大多为尖晶石结 构，其中氧化钻是获得黑色陶瓷的重要组成部分，但是由于其价格昂贵，限制了黑色陶瓷的 广泛应用。
[0005] 目前代替氧化钻最好的材料为炭黑，炭黑具有较高的着色能力，但炭黑本身在 500-60(TC下会发生氧化而失效，因此炭黑若用于陶瓷颜料，则必须先对其进行包覆处理来 增加其热稳定性。目前常用二氧化娃来包覆炭黑材料，能将其初始氧化温度稳定提高到 60(TC W上。但二氧化娃无法在炭黑表面形成致密的薄膜层，也就无法大幅度地提高炭黑材 料的热稳定性。
[0006] 本发明采用醇盐水解-氨气氮化后在炭黑粉末表面包覆氮化铁（TiN)，该方法的 成本较低，TiN包覆层厚度分布均匀且易控制。且TiN本身具有很好的化学稳定性和热稳 定性，烙点高达295(TC，可大大提高炭黑材料的热稳定性，使得TiN包覆处理的炭黑材料在 loocrc W上仍保持良好的稳定性，不会被氧化。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明就是解决上述不足，提供一种醇盐水解法制备氮化铁包覆炭黑材料的方 法，可大大提高炭黑材料的热稳定性，氧化稳定温度达到loocrc W上。
[0009] 本发明的技术方案为： 一种醇盐水解法制备氮化铁包覆炭黑材料的方法，包括W下步骤： (1) 将甲氧基己醇和铁酸四异丙醋按体积比为5 ;4-7加入无水异丙醇和蒸傭水中进行 混合，然后在7(TC -9(TC下回流反应2-5个小时； (2) 往（1)中加入炭黑，再用碱调节溶液抑值到中性后进行回流反应2-4小时；所述炭 黑与甲氧基己醇的质量体积比g ;血为3-30 ;5 ; (3) 将（2)中反应液的析出物经离必过滤、洗涂、干燥得二氧化铁包覆的炭黑颗粒； (4) 将（3)制备的二氧化铁包覆的炭黑颗粒在80(TC -lOOCrC下通入氨气进行氮化2-5 小时，即可得到表面包覆有氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[0010] 进一步，所述步骤（2)中回流反应的温度为8(TC。
[0011] 所述步骤（1)中甲氧基己醇和无水异丙醇的体积比为5 :100-200 ;所述甲氧基己 醇与蒸傭水的体积比为5 ;3-20。
[001引所述步骤（2)中炭黑的粒径为15-90皿。
[0013] 所述步骤（3)中洗涂是指用己醇进行洗涂2-8次，所述干燥是指在常温下干燥2-8 小时。
[0014] 所述步骤（4)中氨气的浓度不小于99%。
[0015] 本发明采用甲氧基己醇、铁酸四异丙醋与无水异丙醇进行回流反应，水解生成颗 粒状二氧化铁，然后再加入炭黑和蒸傭水再次进行回流反应，得二氧化铁包覆的炭黑颗粒； 最后将二氧化铁包覆的炭黑颗粒于8〇(Tc -loocrc下通入氮气进行氮化，制得表面包覆有 氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[0016] 本发明相比于现有技术具有W下有益效果： 1、由于TiN本身具有很好的化学稳定性和热稳定性，烙点高达295(TC，将其包覆在炭 黑的外表面，则可大大提高炭黑材料的热稳定性，使得TiN包覆处理的炭黑材料在loocrc W上仍保持良好的稳定性。
[0017] 2、本发明先用Ti〇2包覆上炭黑形成二氧化铁包覆炭黑材料后再进行氮化，从而提 高了氮化铁的纯度和化学稳定性很好，即而提高氮化铁包覆炭黑材料的化学稳定性和热稳 定性。
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【具体实施方式】 [001引 实施例1 (1) 将5血甲氧基己醇和6血铁酸四异丙醋加入160血无水异丙醇和3血蒸傭水中进 行混合，然后对该混合液在8(TC下回流4个小时，水解生成颗粒Ti化； (2) 取15g粒径为35nm的炭黑放入上述溶液中；通过少量氨水将抑值调节到7左右， 逐步加热到8(TC回流3小时，水解生成的Ti化在炭黑表面沉积得到二氧化铁包覆的炭黑颗 粒； (3) 上述制备的二氧化铁包覆的炭黑颗粒离必过滤后用己醇洗涂5次，常温下干燥6小 时； (4) 将干燥的二氧化铁包覆的炭黑颗粒在90(TC下进行氮化，用氨气作为还原剂，氮化 时间为3小时，即可得到表面包覆有氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[0020] 实施例2 (1) 将5血甲氧基己醇和6血铁酸四异丙醋加入120血无水异丙醇和5血蒸傭水中进 行混合，然后对该混合溶液在85°C下回流3个小时，水解生成颗粒Ti化； (2) 取8g粒径为50nm的炭黑放入上述溶液中；通过少量氨水将抑值调节到7左右， 逐步加热到8(TC回流2. 5小时，水解生成的Ti02在炭黑表面沉积得到二氧化铁包覆的炭黑 颗粒； (3) 上述制备的二氧化铁包覆的炭黑颗粒离必过滤后用己醇洗涂3次，常温下干燥4小 时； (4) 将干燥的二氧化铁包覆的炭黑颗粒在85(TC下进行氮化，用氨气作为还原剂，氮化 时间为4小时，即可得到表面包覆有氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[00川 实施例3 (1) 每5血甲氧基己醇和4mL铁酸四异丙醋加入180血无水异丙醇和10血蒸傭水中进 行混合，然后对该混合溶液在7(TC下回流2个小时，水解生成颗粒Ti化； (2) 取25g粒径为15nm炭黑放入上述溶液中；通过少量氨水将抑值调节到7左右，逐 步加热到80°C回流2小时，水解生成的Ti02在炭黑表面沉积得到二氧化铁包覆的炭黑颗 粒； (3) 上述制备的二氧化铁包覆的炭黑颗粒离必过滤后用己醇洗涂8次，常温下干燥8小 时； (4) 将干燥的二氧化铁包覆的炭黑颗粒在80(TC下进行氮化，用氨气作为还原剂，氮化 时间为2小时，即可得到表面包覆有氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[00过 实施例4 (1) 每5血甲氧基己醇和7血铁酸四异丙醋加入100血无水异丙醇和20血蒸傭水中进 行混合，然后对该混合溶液在9(TC下回流5个小时，水解生成颗粒Ti化； (2) 取3g粒径为90nm的炭黑放入上述溶液中；通过少量氨水将pH值调节到7左右，逐 步加热到8(TC回流4小时，水解生成的Ti02在炭黑表面沉积得到二氧化铁包覆的炭黑颗粒； (3) 上述制备的二氧化铁包覆的炭黑颗粒离必过滤后用己醇洗涂2次，常温下干燥2小 时； (4) 将干燥的二氧化铁包覆的炭黑颗粒在loocrc下进行氮化，用氨气作为还原剂，氮化 时间为5小时，即可得到表面包覆有氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[002引 实施例5 (1) 每5血甲氧基己醇和6. 5血铁酸四异丙醋加入200血无水异丙醇和15血蒸傭水中 进行混合，然后对该混合溶液在85°C下回流3个小时，水解生成颗粒Ti化； (2) 取30g粒径为70nm的炭黑放入上述溶液中；通过少量氨水将抑值调节到7左右， 逐步加热到8(TC回流3. 5小时，水解生成的Ti02在炭黑表面沉积得到二氧化铁包覆的炭黑 颗粒； (3) 上述制备的二氧化铁包覆的炭黑颗粒离必过滤后用己醇洗涂4次，常温下干燥7小 时； (4) 将干燥的二氧化铁包覆的炭黑颗粒在90(TC下进行氮化，用氨气作为还原剂，氮化 时间为4小时，即可得到表面包覆有氮化铁的氮化铁包覆炭黑材料。
[0024] 测试本发明制备的TiN包覆炭黑在釉中的热稳定性： 采用粉体般烧后的明度L1000(空气气氛lOOCrC般烧30分钟)表征陶瓷在空气气氛中、 温度为l〇〇(TC下般烧30分钟后釉面的明度值，Li。。。值越高，釉面越明亮；L 1。。。值越低，釉面 越暗，则说明TiN包覆炭黑作为颜料在高温情况下的热稳定性越好。
[0025] 将本发明实施例1-5制备TiN包覆炭黑粉末在每20g的釉浆中加入3g制成釉体； 然后在每20g的釉浆中加入3g传统的二氧化娃包覆炭黑粉末制成的釉体作为对比例，并升 温至loocrc。然后等冷却后用色度计分别测其明度，如表1所示： 表1 :釉体明度
由上表1可看出，本发明制备的TiN包覆炭黑材料作为颜料用于釉中，可大大提高炭黑 的热稳定性。
[0026] W上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域 的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
【主权项】
1. 一种醇盐水解法制备氮化钛包覆炭黑材料的方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 将甲氧基乙醇和钛酸四异丙酯按体积比为5 :4-7加入无水异丙醇和蒸馏水中进行 混合，然后回流反应2-5个小时； (2) 往（1)中加入炭黑，再用碱调节溶液pH值到中性后进行回流反应2-4小时；所述炭 黑与甲氧基乙醇的质量体积比g :mL为3-30 :5 ; (3) 将（2)中反应液的析出物经离心过滤、洗涤、干燥得二氧化钛包覆的炭黑颗粒； (4) 将（3)制备的二氧化钛包覆的炭黑颗粒在800°C -1000°C下通入氨气进行氮化2-5 小时，即可得到表面包覆有氮化钛的氮化钛包覆炭黑材料。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2)中回流反应的温度为80°C。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1)中甲氧基乙醇和无水异丙醇 的体积比为5 :100-200 ;所述甲氧基乙醇与蒸馏水的体积比为5 :3-20。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2)中炭黑的粒径为15-90nm。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3)中洗涤是指用乙醇进行洗涤 2-8次，所述干燥是指在常温下干燥2-8小时。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（4)中氨气的浓度不小于99%。
【专利摘要】本发明提供一种醇盐水解法制备氮化钛包覆炭黑材料的方法，包括（1）将甲氧基乙醇和钛酸四异丙酯加入无水异丙醇和蒸馏水中进行混合，并回流反应；（2）再加入炭黑，并调节pH值到中性后进行回流反应2-4小时；（3）经离心过滤、洗涤、干燥得二氧化钛包覆的炭黑颗粒；（4）在800℃-1000℃下通入氨气进行氮化2-5小时，即可得到表面包覆有氮化钛的氮化钛包覆炭黑材料。本发明先用TiO2包覆上炭黑形成二氧化钛包覆炭黑材料，提高化学稳定性很好；再将氮化钛包覆在炭黑的外表面，从而大大提高炭黑材料和氮化钛的热稳定性，使得氮化钛包覆炭黑材料在1000℃以上仍保持良好的稳定性。
【IPC分类】C09C1/48, C09C3/06, C04B41/86
【公开号】CN105670346
【申请号】
【发明人】杨桂生, 计娉婷
【申请人】合肥杰事杰新材料股份有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月21日