Nghiên cứu tổng hợp pigment ultramarine blue

Trường Đại học Bách Khoa – Tp. Hồ Chí Minh
Khoa Kỹ thuật Hóa học
Bộ môn Vô Cơ
Đề tài thí nghiệm chuyên ngành:

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
PIGMENT ULTRAMARINE BLUE
GVHD: Ngô Văn Cờ
Nhóm 3


Mục lục
1

Ultramarine

2

Thực nghiệm

3

Kết quả và bàn luận

4

Kết luận


1. ULTRAMARINE
ULTRAMARINE

Đá Lapis

Đơn vị cơ bản:

Na7Al6Si6O24S3
n = 1,5
ρ = 0,5÷9,0
g/cm3
d = 0,7 ÷5 µm

Xanh: S3- và S2-

Tím: S3Cl-

Hồng: S4-

Màu cơ bản, bền 400oC Màu yếu, bền: 250oC Màu yếu, bền: 200oC


1. ULTRAMARINE
Nhựa

Sơn

Mực in

Ứng
dụng
Màu vẽ

Mục tiêu:
Nghiên cứu tổng hợp
màu ultramarine
Chất phủ bề mặt


2. THỰC NGHIỆM
Đất sét

Na2CO3

S

6,4
32
5,8
29
6,9
34,5

C

0,9
4,5

Na2CO3

C

Nghiền trộn

Nguyên Khối lượng
% khối lượng
(g)
liệu
Đất sét

S

Nung khử

O2

Nung OXH

Yếu tố khảo sát:

Làm nguội

• Nhiệt độ nung,

Nghiền khô

Nước

Nghiền ướt

• Thời gian nung OXH,
• Thời gian nung khử,
• Tỷ lệ phối liệu S/C.

Lọc
Sấy

Ultramarine

Đo màu


3. KẾT QUẢ & BÀN LUẬN


4.1 Khảo sát nhiệt độ nung
Nhiệt
KHM độ
(oC)

Thời gian
(phút)

S/C

Màu

Ghi chú

ΔL

ΔE

ΔH

Khử OXH

T1

600 2.875 60

30

21.40 26.66 15.42

T2
T3
T4

700 2,875 60

30

18.96 20.38

4.10

750 2.875 60

30

0.87

7.16

0.41

800 2.875 60

30

0.00

0.00

0.00

T5

850 2,875 60

30

-0.87

4.61

1.51

T6
T4*

900 2,875 60

30

800 2.875 60

30

  

Chuẩn 

Chưa hoạt hóa


4.1 Khảo sát nhiệt độ nung
• Quy luật biến đổi của ΔE và ΔH giống nhau
• Giảm dần khi nhiệt độ tăng đến dưới 800oC
sau đó tăng trở lại khi vượt qua 800oC
Nhiệt độ thấp phản ứng
chưa xẩy ra, nhiệt độ cao
phân hủy màu.

Mối quan hệ giữa ΔE và ΔH theo nhiệt độ nung


4.1 Khảo sát nhiệt độ nung
• Có sự chênh lệch lớn giữa mẫu đầu và mẫu cuối
• Nhiệt độ càng cao độ sáng càng giảm
 Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng
hợp. Khoảng thích hợp 700-800oC

Mối quan hệ giữa ΔE và ΔL theo nhiệt độ nung


4.2 Khảo sát tỉ lệ S/C
Nhiệ
KHM t độ
(oC)

Thời gian
(phút)
S/C

Màu

Ghi chú

ΔL

ΔE

ΔH

Khử OXH

SC1
SC2
SC3

800

1.5

60

30

0.87

12.22

9.34

800

2

60

30

0.00

12.39

9.71

800

2.5

60

30

5.04

5.94

2.18

SC4

800 2.875 60

30

Chuẩn 0.00

0.00

0.00

SC5
SC6
SC7

800

3.5

60

30

3.43

3.59

0.06

800

4

60

30

5.36

7.18

0.29

800

4.5

60

30

8.91

12.24

0.85

 


4.2 Khảo sát tỉ lệ S/C
• Quy luật biến đổi của ΔE và ΔH giống nhau, tuy nhiên ở hai
mẫu cuối sự biến đổi ΔH chậm hơn ΔE.
• ΔE tăng dần khi xa mẫu chuẩn về hai phía
• ΔH thay đổi không đáng kể (từ mẫu 3-7)

Mối quan hệ giữa ΔE và ΔH theo tỉ lệ S/C


4.2 Khảo sát tỉ lệ S/C
• Có sự sai lệch về ΔL ở hai mẫu đầu tiên, nên bỏ qua
trong quá trình khảo sát.
• Ở các mẫu còn lại ΔL và ΔE biến đổi cùng quy luật.
Tỉ lệ S/C có ảnh hưởng
đến độ sáng của màu

L

Mối quan hệ giữa ΔE và ΔL theo tỉ lệ S/C


4.3 Khảo sát thời gian nung
Nhiệt
KHM độ
(oC)

Thời gian
(phút)
S/C

Màu

Ghi chú

ΔL

ΔE

ΔH

Khử OXH

TK1

800

2.875

20

30

2.28

5.65

0.29

TK2

800

2.875

40

30

1.97

3.06

0.45

TK3

800

2.875

60

30

0.00

0.00

0.00

TK4
TK5

800

2.875

80

30

1.95

4.44

0.13

800

2.875 100

30

-2.03

2.05

0.14

TK6

800

2.875 110

0

5.26 10.94 3.94

TK7

800

2.875

0

110

  

Chuẩn

-0.58

5.70

1.23


4.3 Khảo sát thời gian nung
• ΔH thay đổi không đáng kể ở các mẫu từ 1 đến 5.
(mẫu 6 và 7xét riêng do khác điều kiện)
• ΔE thay đổi không theo quy luật có chênh lệch tương
đối lớn so với mẫu chuẩn.

Mối quan hệ giữa ΔE và ΔH theo thời gian nung khử


4.3 Khảo sát thời gian nung
• ΔE và ΔL thay đổi theo quy luật giống nhau ở các mẫu từ 1
đến 7 tuy nhiên quy luật biến đổi không đều.
• Có sự chênh lêch lớn giữa các mẫu.
Thời gian nung không ảnh hưởng
mạnh đến màu, sự thay đổ độ
sáng do sai số thí nghiệm

Mối quan hệ giữa ΔE và ΔL theo thời gian nung khử 

4. KẾT LUẬN
Nhiệt độ nung: 700 – 800
oC

Điều kiện
tổng hợp
tối ưu

Tỉ lệ S/C: 2,5 – 3,5

Thời gian nung khử:
20 – 100 phút
Thời gian nung
oxy hóa: 30 phút

Kiến nghị:

Màu ultramrine
Nhiệt độ nung, nung
oxy hóa và nung khử

Độ sáng
Tỉ lệ S/C, thời gian oxy
hóa, sai số thí nghiệm

Kích thước hạt &
độ đồng đều
Phương pháp nghiền

trộn, thao tác thí
nghiệm

Cần nghiên cứu thêm: nhiệt độ oxy hóa, nhiệt độ và thời
gian hoạt hóa đất sét, tốc độ gia (hạ) nhiệt, nghiền trộn, …


PHỤ LỤC
Máy đo màu có hiệu là MINOLTA.
Thông số đo được là L, a, b.
Trong đó:
a: là tỷ lệ giữa màu đỏ và màu xanh dương.
b: là tỷ lệ giữa màu vàng và màu xanh.
L: là độ sáng
Độ chênh màu theo thành phần giữa pigment cần xác định và pigment chuẩn
∆a = a − a
là:
∆b = b − b
*

*

*
T
*
T
*
T

*

R
*
R
*
R

∆L* = L − L

Độ chênh màu giữa hai màu được xác định như sau: ∆E = ∆a + ∆b + ∆L
Có thể chia độ chênh màu làm 3 thành phần: độ sáng, độ bão hòa, độ màu.
∆L = L − L
Độ chênh về độ sáng:
∆C = a + b − a + b
Độ chênh về độ bão hòa:
Độ chênh về độ màu (độ sắc): ∆H = ∆E − ∆L − ∆C
*
ab

*

*
T

*
R

*
ab

*2

T

*
ab

*2
T

*2
ab

*2
R

*2

*2
R

*2
ab

*2

*2

*2


Khảo sát nhiệt độ nung

Nhiệt
KHM độ
(oC)

Thời gian
(phút)
S/C

Các giá trị đo được
Khử

OXH

T1

600

2.875

60

30

T2

700

2,875

60

30

T3

750

2.875

60

30

T4

800

2.875

60

30

T5

850

2,875

60

30

T6

900

2,875

60

30

T4*

800

2.875

Giá trị
trung
bình

60

30

L
a
b

L
a
b
L
a
b
L
a
b

58.01
-4.14
4.81
55.69
-1.93
-3.7
37.68
2.53
-17.15
36.63
1.23
-10.19

57.89 58.06
-4.16 -4.12
4.84
4.78
55.46 55.5
-2.08 -2.07
-3.34 -3.26

37.3 37.38
2.64
2.68
-16.97 -17.26
36.53 36.6
1.2
1.27
-10.07 -10.21

57.99
-4.14
4.81
55.55
-2.03
-3.43
37.45
2.62
-17.13
36.59
1.23
-10.16

L

35.82

35.58

35.74

35.71

a
b
L
a
b
L
a
b

-0.3
-6.1

-0.52
-5.8

-0.48
-5.94

41.4
0.02
-6.41

41.55
0.03
-6.4

41.71
0.04

-6.69

-0.43
-5.95
41.55
0.03
-6.5

Màu


Khảo sát nhiệt độ nung
∆a ∆ b ∆L ∆E

∆C

∆ H

T1

-5.37

-3.88

15.42

T2

-3.26

-6.24

4.10

T3
T4
T5

1.38
0.00
-1.67

7.09
0.00
-4.27

0.41
0.00
1.51

So với T4

21.4
14.97
26.66
0
20.3
6.72 18.96
8
-6.97 0.87 7.16

0.00 0.00 0.00
4.21 -0.87 4.61


4.2 Khảo sát tỉ lệ S/C
KHM

Nhiệt độ
(oC)

S/C

Thời gian
(phút)
Khử

Giá trị trung
bình

Các giá trị đo được

OXH

SC1

800

1.5

60

30

SC2

800

2

60

30

SC3

800

2.5

60

30

SC4

800

2.875

60

30

SC5

800

3.5

60

30

SC6

800

4

60

30

SC7

800

4.5

60

30

L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b

37.54
-1.75
1.65
36.47
-1.62

1.84
41.61
-0.89
-8.07
36.63
1.23
-10.19
39.96
1.03
-9.08
41.74
0.39
-5.32
45.97
-0.17
-1.91

37.28
-1.71
1.67
36.13
-1.68
1.92
41.24
-0.97
-7.8
36.53
1.2
-10.07
39.85

1.06
-9.08
42.05
0.42
-5.51
45.41
-0.1
-1.9

37.55
-1.73
1.67
37.17
-1.71
1.92
42.04
-1.04
-7.87
36.6
1.27
-10.21
40.23
1.04
-9.11
42.06
0.53
-5.5
45.12
-0.14
-1.84

37.46
-1.73
1.66
36.59
-1.67
1.89
41.63
-0.97
-7.91
36.59
1.23
-10.16
40.01
1.04
-9.09
41.95
0.45
-5.44
45.5
-0.14
-1.88

Màu


4.2 Khảo sát tỉ lệ S/C
SC1

∆a

∆b
-2.96 11.82

∆L
0.87

∆E
12.22

∆C
-7.83

∆H
9.34

SC2

-2.90 12.05

0.00

12.39

-7.71

9.71

SC3
SC4
SC5

-2.20
0.00
-0.19

2.24
0.00
1.07

5.04
0.00
3.43

5.94
0.00
3.59

-2.26
0.00
-1.08

2.18
0.00
0.06

SC6

-0.79

4.71

5.36

7.18

-4.77

0.29

SC7

-1.37

8.27

8.91

12.24

-8.34

0.85

So với SC4


4.3 Khảo sát thời gian nung
Nhiệt
KHM độ
(oC)

Thời gian
(phút)
S/C

Giá trị
trung
bình

Các giá trị đo được
Khử

OXH

TK1

800

2.875

20

30

TK2

800

2.875

40

30

TK3

800

2.875

60

30

TK4

800

2.875

80

30

TK5

800

2.875

100

30

TK6

800

2.875

110

0

TK7

800

2.875

0

110

L
a
b
L
a
b

L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a

38.81
1.6
-15.42
38.28
1.07
-12.51
36.63
1.23
-10.19
38.55
1.57
-13.95
34.6
1.44
-10.25

41.82
-1.25
-0.89
35.88
3.41

38.82
1.5
-15.29
38.53
0.98
-12.41
36.53
1.2
-10.07
38.58
1.41
-14.15
34.4
1.42
-10.22
41.84
-1.14
-0.82
36.07
3.41

38.97
1.41
-15.24

38.85
1.01
-12.55
36.6
1.27
-10.21
38.47
1.72
-14.29
34.66
1.34
-10.49
41.87
-1.2
-0.91
36.08
3.38

38.87
1.50
-15.32
38.55
1.02
-12.49
36.59
1.23
-10.16
38.53
1.57
-14.13

34.55
1.40
-10.32
41.84
-1.20
-0.87
36.01
3.40

Màu


4.3 Khảo sát thời gian nung
So với TK3

∆a

∆b

∆L

∆E

∆C

∆H

TK1

0.27

-5.16

2.28

5.65

5.16

0.29

TK2

-0.21

-2.33

1.97

3.06

2.30

0.45

TK3

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

TK4

0.33

-3.97

1.95

4.44

3.99

0.13

TK5

0.17

-0.16

-2.03

2.05

0.18

0.14

TK6

-2.43

9.28

5.26

10.94

-8.75

3.94

TK7

2.17

-5.24

-0.58

5.70

5.54

1.23