黑色色料因其色泽浑厚、端庄质朴而深受人们喜爱。炭黑具有无毒和着色力强等优点,是一种优异的黑色色料着色剂,但炭黑在高温下极易被氧化,因此需要制备硅酸锆包裹炭黑色料以保证其稳定发色。目前商业炭黑颗粒表面官能团含量较低,因此与水、有机溶剂等亲合力较小,不易直接被硅酸锆包裹。本论文利用色素炭黑作为碳源,通过在炭黑表面预先包覆一层SiO2来增强与ZrSiO4层的结合,得到C@SiO2@ZrSiO4黑色色料。此外,利用正硅酸乙酯(TEOS)中的有机物为原位碳,采用非水解溶胶-凝胶法制备了 C@ZrSiO4黑色色料。采用XRD、DTA-TG、FTIR、SEM、TEM、XPS、高温显微镜和CIE色度仪等分析测试手段,系统深入的研究了表面活性剂种类及用量、pH值、TEOS/H2O摩尔比、前驱体浓度、硅酸锆用量、Si/Zr比、Li/Si比、热处理制度等工艺因素对硅酸锆包裹炭黑色料的合成及色度的影响。实验结果表明:采用色素炭黑为碳源,在表面活性剂CTAB浓度高于5×10-3 mol L-1,pH值为10,水解反应时间为6 h的条件下,经氮气气氛450℃热处理6 h后,可制得均匀包覆的C@SiO2粉体。当ZrSiO4前驱体浓度为1 mol L-1、Si/Zr比为1、ZrSiO4/C比为0.71时,经900℃热处理2 h后,可制得C@SiO2@ZrSiO4色料,L*值达到33.72。SiO2中间层的存在有利于炭黑颗粒与ZrSiO4的结合,使L*值从51.77降至33.72。前驱体浓度低于1 mol L-1时不利于硅酸锆包裹层致密化,高于这一数值包裹层增厚,易导致乳浊效应,影响呈色。含碳量对色度值有较大的影响,XRD结果表明,当ZrSiO4/C比小于0.71时,过量炭黑的加入会影响硅酸锆的合成,导致杂质相ZrO2和SiO2出现;大于0.71时,ZrSiO4包裹层过厚,同样不利于色料发色。当Si/Zr比为1时,色料为纯相的硅酸锆,呈色最佳。外加碳源的分散性较差,研究发现正硅酸乙酯可以原位炭化生成细小、高活性的炭黑颗粒,易被硅酸锆晶体包裹。论文采用了一种全新的、简单的方法制备出了 C@ZrSiO4色料。当ZrCl4为锆源,Si/Zr比为1.2,Li/Si比为0.3,前驱体浓度为3 mol L-1时,可以制备出发色良好的包裹炭黑色料,L*值达到44.54。XPS结果表明原位碳颗粒与硅酸锆壳层之间形成了较强的O-Si-C化学键,有利于色料的包裹。该方法降低了生产成本,简化了工艺流程,拓宽了包裹色料着色剂的选择范围,同时也为无钴黑色料的制备奠定了良好基础。