有這樣一種藍(lán)色顏料,它曾被古埃及人用于裝飾法老陵墓的陪葬藝術(shù)品,以提升其品質(zhì)及價(jià)值。它提煉自一種極其稀有的珍貴礦石——青金石,并且這一方法沿用了數(shù)百年。
由于青金石極為稀有,加上提煉難度極大,因此這種藍(lán)色顏料在保證高質(zhì)量的同時(shí),生產(chǎn)成本也相當(dāng)高昂。所以在古時(shí)候,它僅被用于最尊貴的用途??上攵?,如果發(fā)明出這種顏料的合成方法必將獲得豐厚的回報(bào)。如今,這種珍貴的顏料被人們稱為“群青藍(lán)”。
盡管群青仍然被用于繪畫顏料和洗滌用品,但塑料產(chǎn)業(yè)的崛起造就了今天大眾熟知的群青顏料。憑借無(wú)與倫比的鮮艷色彩和出眾的耐光性,群青可完美應(yīng)用于繪畫顏料領(lǐng)域。因其無(wú)毒且無(wú)刺激性的特點(diǎn),群青也是洗滌用品的理想產(chǎn)品,因?yàn)橄礈煊闷凡豢杀苊獾匾佑|到皮膚。除了這些優(yōu)點(diǎn)以外,群青憑借其出色的熱穩(wěn)定性迅速成為塑料著色不可或缺的顏料,決定了其在塑料等高溫應(yīng)用領(lǐng)域的重要地位。
群青之所以具有這一系列出眾特性,原因就隱藏在其生產(chǎn)過(guò)程中,而這一過(guò)程同樣生動(dòng)有趣。
群青化學(xué)結(jié)構(gòu)中的硫離子(S3-)發(fā)色團(tuán)是令其呈現(xiàn)藍(lán)色的主要原因。很難想象通常呈現(xiàn)黃色的硫元素亦可作為藍(lán)色發(fā)色團(tuán),但硫在特殊的價(jià)態(tài)下,確實(shí)如此。
然而,發(fā)色團(tuán)的發(fā)現(xiàn)僅是合成生產(chǎn)群青的第一步。發(fā)色團(tuán)的不穩(wěn)定性使其很容易被氧化,形成不可用于顏料的硫化物。
因此,為避免發(fā)色團(tuán)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),需要將其置于由粘土(高嶺土)制成籠狀晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)。
生產(chǎn)過(guò)程在封閉窯爐進(jìn)行,窯爐需先排出空氣,從而防止硫磺在達(dá)到反應(yīng)溫度前發(fā)生氧化反應(yīng),然后將硫磺、粘土和碳酸鈉加熱到約800℃。在保持最高溫度一定時(shí)間后,即可形成最初的發(fā)色團(tuán),隨后將混合物進(jìn)行冷卻,允許空氣緩慢進(jìn)入窯爐,完成氧化過(guò)程。這一高溫加工流程需耗費(fèi)兩周以上的時(shí)間才能完成。.
掌握此生產(chǎn)工藝后,我們就可以明白為何群青具有如此出眾的特質(zhì)。它的發(fā)色團(tuán)十分特別,因而群青擁有通過(guò)其他顏料無(wú)法混合匹配的獨(dú)特色彩。群青用于塑料時(shí)具有很高的透明度,可為透明塑料產(chǎn)品帶來(lái)迷人的紅相藍(lán),同時(shí)也可以用來(lái)校正白色塑料產(chǎn)品的泛黃現(xiàn)象。高溫生產(chǎn)工藝讓群青顏料具有與生俱來(lái)的熱穩(wěn)定性。實(shí)際上,群青顏料在350℃的環(huán)境下仍很穩(wěn)定,足以應(yīng)用于所有常見(jiàn)塑料。此外,用于生產(chǎn)群青顏料的原材料經(jīng)過(guò)縝密篩選,重金屬不會(huì)在生產(chǎn)工藝用到,有機(jī)化合物也無(wú)法在高溫中殘存。因此,無(wú)論從原材料還是生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看,群青都是最安全的顏料之一。
高溫煅燒工藝僅僅生產(chǎn)出未加工群青顏料,全部制造過(guò)程還遠(yuǎn)未結(jié)束。在“干”加工之后,還需要對(duì)其進(jìn)行精制,即將未加工的群青與水混合制成群青漿體,這一階段一般被稱為“濕”加工。在此期間,群青中的雜質(zhì)將被去除。尤其是未經(jīng)反應(yīng)的硫,若不加以清除,將造成在某些高溫應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生異味,如塑料制造等。此外,以硫酸鈉為主的可溶物質(zhì)也將被清除。
最終,精制后的群青將被研磨成需要的粒徑大小,并與水分離。研磨后的群青顆粒大小從小于1微米到3微米不等。
其后,群青顏料會(huì)根據(jù)粒徑的大小進(jìn)行分級(jí),分級(jí)后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)干燥后最終制成精細(xì)的群青粉末。
緣何精細(xì)顆粒如此重要?
群青顏料的性質(zhì)很大程度上取決于其顏料粒徑大小。
與粗糙顆粒相比,精細(xì)顆粒著色力更強(qiáng),色彩更為鮮艷,色相偏綠。技術(shù)級(jí)應(yīng)用的群青顆粒大小一般在小于1微米至3微米之間,超過(guò)這一范圍的粗糙顆粒只能用于一些低端應(yīng)用,如洗衣粉(見(jiàn)圖1)。用戶可根據(jù)著色力、色相和鮮艷度來(lái)選擇適當(dāng)顆粒范圍的產(chǎn)品。
在了解群青生產(chǎn)工藝后,我們還可以從其粒徑大小發(fā)現(xiàn)群青的另一重要特性,群青顏料的顆粒一般為1-3微米,與有機(jī)顏料比較大,所以群青更容易分散。
數(shù)千年來(lái),群青是創(chuàng)造鮮艷藍(lán)色的經(jīng)典顏料。盡管如今藍(lán)色顏料選擇眾多,但群青的獨(dú)特性質(zhì)使其在千年后的今天仍廣受青睞。也許數(shù)千年以后,我們的子孫后代仍會(huì)驚嘆群青,這一永恒顏料所特有的迷人色彩。
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