陶瓷装饰材料
【摘要】从材料化学的角度，对陶瓷装饰材料的意义和目的进行了论述，辩证了陶瓷装饰材料与材料化学的关系，后提出了陶瓷装饰的研究动向与现实状况。并提出了几种降低有害物质的措施及新型陶瓷装饰材料的新理念。
[关键词]陶瓷装饰材料 材料化学 绿色陶瓷 无铅釉
1、 陶瓷装饰材料的意义与目的：
“陶瓷装饰材料”多指用来装饰陶瓷制品的固体颜料、液体颜料、贴花纸等材料。除色坯、色釉彩饰外, 装饰的主要方法是釉上彩、釉中彩、釉下彩。其中, 釉上彩因装饰手法灵活, 花色品种繁多, 色彩丰富多样, 彩烤温度较低等特点而占主要地位。
陶瓷装饰一般是指从设计角度，根据人们物质和精神功能的要求，利用不同的陶瓷装饰材料和相应的工艺技术对陶瓷制品表面进行艺术处理的总称。也就是说如同其他实用工艺美术一样。陶瓷装饰是审美功能，物质技术条件和艺术表现手法的综合体现。是科学技术和艺术形成的统一。它既是物质产品，又是精神产品；既是商品，又是艺术品。因此，它必须符合“适用、经济，美观”三大设计原则，不但要担负丰富、美化人民生活、陶冶人们精神的使命，还要担负起满足人民生活、生产的广泛实用要求，促进经济生产、提高经济效益的使命。并为世界各国人民进行物资、文化艺术交流发挥重大的作用。
陶瓷装饰在物质上又在精神上都是为社会服务的。所以，每一件陶瓷器物的装饰除应具备上述的生产性和商品性外，还应有其思想性和艺术性。所谓思想性就是装饰通过器物的使用，传达给人的思想感情，引起人们的思想共鸣。艺术性就是通过一定的艺术表现形式来给人一定的美的感受，陶冶人们的艺术情操。
尽管陶瓷材料近年来才被运用于现代装饰，但因其材料(硅酸盐材料) 的硬度强、耐磨、耐酸、耐碱、耐冷、耐热等性能优越的特点和肌理的变化，是其它材料所无法抗衡的。因而形成了今天形式多样、风格各异、用途广泛的局面，为丰富人们物质和精神生活、美化环境起到了其它装饰材料不可取代的作用。这种被称为永久性的环保材料—陶瓷在当今的环境装饰与家具设计中的广泛应用，形成了一定的趋势，为现代装饰材料注入了新的活力。
2、材料化学与陶瓷材料的关系：
现代材料化学是一门以现代材料为主要研究对象，研究材料的化学组成、结构(电子结构、晶体结构和显微结构) 与材料性能和效能之间的关系及其合成(制备) 方法、检测表征、材料与环境协调等问题的科学。现代材料化学的学科内容主要包括：
（1）用结构理论、化学热力学与动力学等基本原理研究固体，特别是研究实际材料的化学反应性，这是现代材料化学的理论基础。各类材料的成键本质与其结构和性质紧密相关。材料组成元素的电子结构，材料的晶体结构、缺陷结构，从能量和过程的观点研究材料的组织结构以及从热力学与动力学的观点研究实际材料的化学反应，均是材料化学的重要内容。
(2)现代陶瓷材料制备原理和合成方法的研究仍是现代材料化学的核心内容。传统的金属材料的熔炼法、无机材料的陶瓷法、高分子材料的聚合法仍然是许多现代材料制备的重要方法。采用新的合成方法和制备工艺，制备各种单晶、多晶及非晶态材料，制备高分子材料以及液晶和纳米材料等，都是现代材料制备化学研究的主要内容。在材料科学的发展过程中，制备技术往往会成为整个新材料研究和开发的关键步骤。因而现代材料制备原理和合成方法的研究也就成为材料科学的核心和研究热点。这就涉及到了新型陶瓷材料的研究。
(3)现代材料化学研究，包括材料的力学性能、物理性能和化学性能，都是现代材料具有良好使用性能(即效能) 和多种用途以及材料寿命和材料保护的根本依据。其中也涉及到无机非
金属材料（陶瓷）；现代材料化学的研究，特别是各类材料在环境介质中的腐蚀破坏与防护的研究，仍是材料科学及相关科学的重要研究课题，也是关系到保护资源和环境、节约材料和发展新技术等方面的重大问题。
(4)从现代工业和高技术发展需要的角度来分述各类现代材料和重要的常规材料，包括新型金属材料、先进元机材料、高分子合成材料和现代复合材料，它们都是现代材料化学研究的对象。
(5)化学资源领域中也包括材料的功能性、经济性和环境性关系，绿色材料的研制与开发，废弃材料和物质的无害化与资源化的方法和途径，以及材料、资源、环境与可持续发展的辩证关系。
由此可见：陶瓷装饰材料很多都涉及到材料化学。
3、陶瓷装饰材料的现状：
陶瓷装饰材料中由于釉上彩颜料、花纸等所用熔剂、色剂中含有对人体极其有害的铅、镉等元素, 特别是占颜料比例50～95%的熔剂多使用铅熔剂, 以致降低釉上彩的铅、镉溶出量一直是困惑陶瓷行业的老课题与大难题，而在铅、镉溶出量限制日趋苛刻的当今, 人们对自身健康环保意识要求也愈发强烈, 如今人们追求的是健康环保型材料。所以绿色环保型材料的发展将会逐渐成为主流，装饰材料会高梢话、精细化。
4、从材料化学的角度提出如何降低装饰材料中的有害物质：
综上，降低陶瓷装饰材料铅、镉溶出量的问题不容忽视。因为自己的专业知识有限，只能概况的述说几种降低陶瓷装饰材料铅、镉溶出量的见解。
首先降低釉上颜料铅、镉溶出量的措施：(1)适当提高彩烤温度PbO 在850℃左右熔融, 其熔点为883℃, 所以它在高温下容易挥发。在当时的条件下, 把彩烤温度提高到800-850℃, 并同时改变颜料的组成, 提高其化学稳定性, 铅毒就能大量消除。但有许多釉上颜料(如铁红、镉硒红等) 耐不了这一彩烤温度。
(2)研究生产耐酸釉上颜料使含铅釉上颜料耐酸性提高的关键在于增强SiO2的网络结构, 根据化学中元素周期表元素的还原性与氧化性，主要有以下做法:①增加SiO2含量; ②减少离子半径大静电结合力弱的碱金属元素用量, 而使铅溶出量减小的顺序是:碱金属K>Na>Li,碱土金属Ba>Sr>Ca>Mg;③在B2O3-SiO2系中, 要避免产生分相的组成,Al2O3的添加对防止分相有效; ④网络形成离子Zr 、P 、Al 等添加少量时有效, 但大量添加时产生负作用; ⑤对绿色颜料来说, 由于Cr3+比Cu2+电荷数大离子半径小, 不会破坏SiO2网络结构, 所以耐酸性高。
(3)选择先进的彩烤窑炉和合理的彩烤工艺。
(4)改进花面设计, 调整产品器型
其实质就是考虑花面大小和器型容量的大小以及采用边花和朵花的不同装饰方法, 在花面设计、颜料选配、装饰技巧等方面下功夫, 使铅、镉溶出达到要求。
(5)还可采用了化学降铅法，即彩烤后用酸浸泡, 复烤, 延长彩烤时间, 加耐酸涂层等方法。 其次降低釉料铅、镉溶出量的措施：降低釉上颜料的铅、镉溶出量的措施有很多已得到应用, 如通水蒸气、先进的窑炉设备的采用和烧成制度的优化等。在这方面的研究重点主要是如何使铅与釉中的其它成分组成稳定的耐酸玻璃结构而不溶出或少溶出, 多数在釉的化学组成、制备工艺上做工作。有资料表明,PbO ·3SiO2稳定性最好,PbO ·2SiO2次之,PbOSiO2不稳定。配方组成要选在K2O-PbO-SiO2相图的稳定区域内, 就能形成稳定的玻璃体, 提高耐酸性, 其中的铅就不易被酸溶出; 或是加入ZrO 、Al2O3、TiO2、SnO2等高键强的中间体氧化物形成四面体进入网络与硅氧四面体组成的均匀一致的结构网络, 增进结构的紧密性, 使生成玻璃更加稳定。
最后是无铅镉陶瓷装饰用釉料、颜料的研究：与釉料、熔剂相比, 这方面的研究较少, 主要是二个方面:一方面是尽量选用不含铅、镉等有毒元素的色剂; 另一方面是使含铅、镉等有毒
元素色剂在釉或熔剂不溶出(或尽量少溶出) 以达到允许限定。由于色剂在釉中加入量较少, 所以一般若采用无铅釉, 即便是加入有铅色剂问题也不太大。陶瓷色剂中绝大多数不含有毒元素, 少数的几种完全可用其它色剂代替。至今, 人们不管怎么努力, 陶瓷中总会混有铅，但铅始终对人是有害的, 根本问题是要开发无铅釉和无铅颜料, 这是当务之急，我认为可以从化学元素中通过不断的探索，找出一种更好的无毒元素代替铅，例如铋、钡、锶、，几者的化学性质类似；或者可以研究出一种新型的化合物来代替铅。这就要求化学家们的不断探索了。或者可以在含铅的釉上颜料上用溶胶凝胶法被覆一层耐酸硅薄膜来抑制铅溶出。
5、结 语
综上所述，陶瓷装饰材料不仅具有实用性，也具有艺术性。如今社会需要的是环保的新型材料，只要材料学家和化学家共同努力探索和研究，定能尽快地完善和进一步发展。随着现代科学技术沿着知识技术更加密集化、研究开发综合化、学科交叉前沿化以及彼此竞争激烈化的方向发展，这无疑给现代材料的研究展示了无限广阔的发展前景。陶瓷工作者和化学家要站在环境保护与人体健康的高度, 树立绿色化学的新理念, 重新审视陶瓷装饰材料的研究方向和落脚点。
参 考 文 献
1 魏忠汉著。《陶瓷装饰材料学》江西科学技术出版社，1985年
2 袁迪中著 《陶瓷装饰》陶瓷研究杂志社 1992年
3 朱光明《材料化学》机械工业出版社2009年
4 刘光华著 《现代材料化学》上海科学技术出版社 2000年
5 殷书建《无铅无镉陶瓷釉上颜料的研究》. 山东陶瓷,1995.3
6 姚继烈. 我国日用陶瓷铅、镉溶出量的基本概况及降低铅、镉溶量的主要措施. 中国陶瓷,1993.
7 彭里君. 采用化学降铅法解决出口瓷铅镉含量高. 中国陶瓷,1982年
陶瓷装饰材料
【摘要】从材料化学的角度，对陶瓷装饰材料的意义和目的进行了论述，辩证了陶瓷装饰材料与材料化学的关系，后提出了陶瓷装饰的研究动向与现实状况。并提出了几种降低有害物质的措施及新型陶瓷装饰材料的新理念。
[关键词]陶瓷装饰材料 材料化学 绿色陶瓷 无铅釉
1、 陶瓷装饰材料的意义与目的：
“陶瓷装饰材料”多指用来装饰陶瓷制品的固体颜料、液体颜料、贴花纸等材料。除色坯、色釉彩饰外, 装饰的主要方法是釉上彩、釉中彩、釉下彩。其中, 釉上彩因装饰手法灵活, 花色品种繁多, 色彩丰富多样, 彩烤温度较低等特点而占主要地位。
陶瓷装饰一般是指从设计角度，根据人们物质和精神功能的要求，利用不同的陶瓷装饰材料和相应的工艺技术对陶瓷制品表面进行艺术处理的总称。也就是说如同其他实用工艺美术一样。陶瓷装饰是审美功能，物质技术条件和艺术表现手法的综合体现。是科学技术和艺术形成的统一。它既是物质产品，又是精神产品；既是商品，又是艺术品。因此，它必须符合“适用、经济，美观”三大设计原则，不但要担负丰富、美化人民生活、陶冶人们精神的使命，还要担负起满足人民生活、生产的广泛实用要求，促进经济生产、提高经济效益的使命。并为世界各国人民进行物资、文化艺术交流发挥重大的作用。
陶瓷装饰在物质上又在精神上都是为社会服务的。所以，每一件陶瓷器物的装饰除应具备上述的生产性和商品性外，还应有其思想性和艺术性。所谓思想性就是装饰通过器物的使用，传达给人的思想感情，引起人们的思想共鸣。艺术性就是通过一定的艺术表现形式来给人一定的美的感受，陶冶人们的艺术情操。
尽管陶瓷材料近年来才被运用于现代装饰，但因其材料(硅酸盐材料) 的硬度强、耐磨、耐酸、耐碱、耐冷、耐热等性能优越的特点和肌理的变化，是其它材料所无法抗衡的。因而形成了今天形式多样、风格各异、用途广泛的局面，为丰富人们物质和精神生活、美化环境起到了其它装饰材料不可取代的作用。这种被称为永久性的环保材料—陶瓷在当今的环境装饰与家具设计中的广泛应用，形成了一定的趋势，为现代装饰材料注入了新的活力。
2、材料化学与陶瓷材料的关系：
现代材料化学是一门以现代材料为主要研究对象，研究材料的化学组成、结构(电子结构、晶体结构和显微结构) 与材料性能和效能之间的关系及其合成(制备) 方法、检测表征、材料与环境协调等问题的科学。现代材料化学的学科内容主要包括：
（1）用结构理论、化学热力学与动力学等基本原理研究固体，特别是研究实际材料的化学反应性，这是现代材料化学的理论基础。各类材料的成键本质与其结构和性质紧密相关。材料组成元素的电子结构，材料的晶体结构、缺陷结构，从能量和过程的观点研究材料的组织结构以及从热力学与动力学的观点研究实际材料的化学反应，均是材料化学的重要内容。
(2)现代陶瓷材料制备原理和合成方法的研究仍是现代材料化学的核心内容。传统的金属材料的熔炼法、无机材料的陶瓷法、高分子材料的聚合法仍然是许多现代材料制备的重要方法。采用新的合成方法和制备工艺，制备各种单晶、多晶及非晶态材料，制备高分子材料以及液晶和纳米材料等，都是现代材料制备化学研究的主要内容。在材料科学的发展过程中，制备技术往往会成为整个新材料研究和开发的关键步骤。因而现代材料制备原理和合成方法的研究也就成为材料科学的核心和研究热点。这就涉及到了新型陶瓷材料的研究。
(3)现代材料化学研究，包括材料的力学性能、物理性能和化学性能，都是现代材料具有良好使用性能(即效能) 和多种用途以及材料寿命和材料保护的根本依据。其中也涉及到无机非
金属材料（陶瓷）；现代材料化学的研究，特别是各类材料在环境介质中的腐蚀破坏与防护的研究，仍是材料科学及相关科学的重要研究课题，也是关系到保护资源和环境、节约材料和发展新技术等方面的重大问题。
(4)从现代工业和高技术发展需要的角度来分述各类现代材料和重要的常规材料，包括新型金属材料、先进元机材料、高分子合成材料和现代复合材料，它们都是现代材料化学研究的对象。
(5)化学资源领域中也包括材料的功能性、经济性和环境性关系，绿色材料的研制与开发，废弃材料和物质的无害化与资源化的方法和途径，以及材料、资源、环境与可持续发展的辩证关系。
由此可见：陶瓷装饰材料很多都涉及到材料化学。
3、陶瓷装饰材料的现状：
陶瓷装饰材料中由于釉上彩颜料、花纸等所用熔剂、色剂中含有对人体极其有害的铅、镉等元素, 特别是占颜料比例50～95%的熔剂多使用铅熔剂, 以致降低釉上彩的铅、镉溶出量一直是困惑陶瓷行业的老课题与大难题，而在铅、镉溶出量限制日趋苛刻的当今, 人们对自身健康环保意识要求也愈发强烈, 如今人们追求的是健康环保型材料。所以绿色环保型材料的发展将会逐渐成为主流，装饰材料会高梢话、精细化。
4、从材料化学的角度提出如何降低装饰材料中的有害物质：
综上，降低陶瓷装饰材料铅、镉溶出量的问题不容忽视。因为自己的专业知识有限，只能概况的述说几种降低陶瓷装饰材料铅、镉溶出量的见解。
首先降低釉上颜料铅、镉溶出量的措施：(1)适当提高彩烤温度PbO 在850℃左右熔融, 其熔点为883℃, 所以它在高温下容易挥发。在当时的条件下, 把彩烤温度提高到800-850℃, 并同时改变颜料的组成, 提高其化学稳定性, 铅毒就能大量消除。但有许多釉上颜料(如铁红、镉硒红等) 耐不了这一彩烤温度。
(2)研究生产耐酸釉上颜料使含铅釉上颜料耐酸性提高的关键在于增强SiO2的网络结构, 根据化学中元素周期表元素的还原性与氧化性，主要有以下做法:①增加SiO2含量; ②减少离子半径大静电结合力弱的碱金属元素用量, 而使铅溶出量减小的顺序是:碱金属K>Na>Li,碱土金属Ba>Sr>Ca>Mg;③在B2O3-SiO2系中, 要避免产生分相的组成,Al2O3的添加对防止分相有效; ④网络形成离子Zr 、P 、Al 等添加少量时有效, 但大量添加时产生负作用; ⑤对绿色颜料来说, 由于Cr3+比Cu2+电荷数大离子半径小, 不会破坏SiO2网络结构, 所以耐酸性高。
(3)选择先进的彩烤窑炉和合理的彩烤工艺。
(4)改进花面设计, 调整产品器型
其实质就是考虑花面大小和器型容量的大小以及采用边花和朵花的不同装饰方法, 在花面设计、颜料选配、装饰技巧等方面下功夫, 使铅、镉溶出达到要求。
(5)还可采用了化学降铅法，即彩烤后用酸浸泡, 复烤, 延长彩烤时间, 加耐酸涂层等方法。 其次降低釉料铅、镉溶出量的措施：降低釉上颜料的铅、镉溶出量的措施有很多已得到应用, 如通水蒸气、先进的窑炉设备的采用和烧成制度的优化等。在这方面的研究重点主要是如何使铅与釉中的其它成分组成稳定的耐酸玻璃结构而不溶出或少溶出, 多数在釉的化学组成、制备工艺上做工作。有资料表明,PbO ·3SiO2稳定性最好,PbO ·2SiO2次之,PbOSiO2不稳定。配方组成要选在K2O-PbO-SiO2相图的稳定区域内, 就能形成稳定的玻璃体, 提高耐酸性, 其中的铅就不易被酸溶出; 或是加入ZrO 、Al2O3、TiO2、SnO2等高键强的中间体氧化物形成四面体进入网络与硅氧四面体组成的均匀一致的结构网络, 增进结构的紧密性, 使生成玻璃更加稳定。
最后是无铅镉陶瓷装饰用釉料、颜料的研究：与釉料、熔剂相比, 这方面的研究较少, 主要是二个方面:一方面是尽量选用不含铅、镉等有毒元素的色剂; 另一方面是使含铅、镉等有毒
元素色剂在釉或熔剂不溶出(或尽量少溶出) 以达到允许限定。由于色剂在釉中加入量较少, 所以一般若采用无铅釉, 即便是加入有铅色剂问题也不太大。陶瓷色剂中绝大多数不含有毒元素, 少数的几种完全可用其它色剂代替。至今, 人们不管怎么努力, 陶瓷中总会混有铅，但铅始终对人是有害的, 根本问题是要开发无铅釉和无铅颜料, 这是当务之急，我认为可以从化学元素中通过不断的探索，找出一种更好的无毒元素代替铅，例如铋、钡、锶、，几者的化学性质类似；或者可以研究出一种新型的化合物来代替铅。这就要求化学家们的不断探索了。或者可以在含铅的釉上颜料上用溶胶凝胶法被覆一层耐酸硅薄膜来抑制铅溶出。
5、结 语
综上所述，陶瓷装饰材料不仅具有实用性，也具有艺术性。如今社会需要的是环保的新型材料，只要材料学家和化学家共同努力探索和研究，定能尽快地完善和进一步发展。随着现代科学技术沿着知识技术更加密集化、研究开发综合化、学科交叉前沿化以及彼此竞争激烈化的方向发展，这无疑给现代材料的研究展示了无限广阔的发展前景。陶瓷工作者和化学家要站在环境保护与人体健康的高度, 树立绿色化学的新理念, 重新审视陶瓷装饰材料的研究方向和落脚点。
参 考 文 献
1 魏忠汉著。《陶瓷装饰材料学》江西科学技术出版社，1985年
2 袁迪中著 《陶瓷装饰》陶瓷研究杂志社 1992年
3 朱光明《材料化学》机械工业出版社2009年
4 刘光华著 《现代材料化学》上海科学技术出版社 2000年
5 殷书建《无铅无镉陶瓷釉上颜料的研究》. 山东陶瓷,1995.3
6 姚继烈. 我国日用陶瓷铅、镉溶出量的基本概况及降低铅、镉溶量的主要措施. 中国陶瓷,1993.
7 彭里君. 采用化学降铅法解决出口瓷铅镉含量高. 中国陶瓷,1982年