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研究生：	黃姿蓉 Huang, Zih-Rong
論文名稱：	藍綠群青顏料合成研究 A study on the synthesis of ultramarine blue and green
指導教授：	雷大同 Ray, Dah-Tong
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 資源工程學系 Department of Resources Engineering
論文出版年：	2013
畢業學年度：	101
語文別：	中文
論文頁數：	130
中文關鍵詞：	雲母、藍色群青、綠色群青
外文關鍵詞：	mica, blue ultramarine, green ultramarine
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臺東縣海端鄉利稻村西北方約2公里處賦存相當豐富的雲母礦，屬絹雲母-葉蠟石-石英片岩型礦床。可開採量達1500萬噸，是臺灣地區最具經濟價值的工業礦物之ㄧ。向陽絹雲母礦經水洗後粒徑細於400號篩，雲母粉之礦物組成以絹雲母及葉蠟石為主，絹雲母含量約60%，葉蠟石約40%。
本研究以洗選後雲母粉與碳酸鈉、硫粉及活性碳等原料混合，高溫煅燒合成群青，以XRD、SEM、Raman及分光光度儀進行性質分析，探討煅燒溫度、持溫時間及Na2CO3/S莫爾比對產物性質之影響。根據試驗結果結論如下:
1. 煅燒溫度、Na2CO3/S莫爾比及持溫時間對群青結構之生成及色彩屬性皆有影響，且彼此相互關聯。
2. 活性碳量較多時，還原氣氛強烈有助於綠色群青生成。
3. 群青粒徑對群青之色彩表現有重大之影響。

A tremendous reserve of mica deposit is located at about 2 kilometers in the northweast direction of Li-dao Village, Hai-duan Borough, Taitung County. The recoverable amount is estimated to be about 15 million tons. This mica deposit belongs to a sericite-pyrophyllite-quartz schist type and is one of the most economically valued industrial minerals in Taiwan, R.O.C. The run-of-mine is processed by classification, the particle size of finished mica powder is smaller than 400 mesh. The mineral compositions are 60% sericite and 40% pyrophyllite.
In this study, the mica powder was mixed with sodium carbonate, sulfur and activated carbon, and calcined. The ultramarine product was examined by XRD, SEM, Raman, and spectrophotometer to investigate the influences of calcination temperature, holding time and Na2CO3/S molar ratio on its property. According to the results of the experiments, the following conclusions are obtained:
1. Calcination temperature, Na2CO3/S ratio and holdimg time all affect the color performance and structures of ultramarine, and these factors are mutually-correlated.
2. When large amount of activated carbon is added, strongly reducing atmosphere helps to generate green ultramarine.
3. The particle size of ultramarine is an important factor influencing the color performance.

摘要…………………………………………………………………………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………………………………………………………………II
誌謝……………………………………………………………………………………………………………………………………………III
表目綠…………………………………………………………………………………………………………………………………………VII
圖目錄………………………………………………………………………………………………………………………………………VIII
第1章 緒論……………………………………………………………………………………………………………………………………1
    1.1 研究背景……………………………………………………………………………………………………………………1
    1.2 研究目的……………………………………………………………………………………………………………………3
第2章 理論基礎與前人研究……………………………………………………………………………………………………4
    2.1 層狀矽酸鹽礦物之結晶構造…………………………………………………………………………………4
        2.1.1 絹雲母…………………………………………………………………………………………………………7
        2.1.2 葉蠟石…………………………………………………………………………………………………………7
    2.2 顏料與染料……………………………………………………………………………………………………………10
        2.2.1 顏料的分類……………………………………………………………………………………………12
        2.2.2 顏料之特性……………………………………………………………………………………………13
        2.2.3 顏料之粒徑大小……………………………………………………………………………………15
    2.3 顏色形成之機制……………………………………………………………………………………………………16
  2.3.1 價電子的轉移…………………………………………………………………………………………………………18
    2.4 色彩學理論……………………………………………………………………………………………………………20
        2.4.1 色彩屬性…………………………………………………………………………………………………20
        2.4.2 CIE表色系統…………………………………………………………………………………………21
    2.5 群青…………………………………………………………………………………………………………………………26
        2.5.1 群青之結構與性質………………………………………………………………………………28
        2.5.2 群青之性質與用途………………………………………………………………………………29
        2.5.3 塑膠所使用的顏料種類及考慮之性質……………………………………………31
        2.5.4 群青之合成……………………………………………………………………………………………33
        2.5.5 群青之反應機制……………………………………………………………………………………35
        2.5.6 文獻回顧…………………………………………………………………………………………………37
    2.6 其他藍色及綠色顏料……………………………………………………………………………………………48
        2.6.1 鐵藍…………………………………………………………………………………………………………48
        2.6.2 綠松石………………………………………………………………………………………………………50
        2.6.3 埃及藍………………………………………………………………………………………………………52
        2.6.4 藍銅礦與孔雀石……………………………………………………………………………………53
        2.6.5 鈷系顏料…………………………………………………………………………………………………53
             2.6.5.1 鈷藍與天青藍………………………………………………………………………53
             2.6.5.2 鈷鉻綠與鈷綠………………………………………………………………………55
        2.6.6 Zr-V-Si系統顏料………………………………………………………………………………56
             2.6.6.1 鋯釩藍……………………………………………………………………………………56
             2.6.6.2 釩鋯綠……………………………………………………………………………………57
        2.6.7 鉻系綠色顏料…………………………………………………………………………………………58
             2.6.7.1 鉻綠………………………………………………………………………………………58
             2.6.7.2 氧化鉻綠………………………………………………………………………………59
             2.6.7.3 含水氧化鉻綠………………………………………………………………………60
第3章 實驗…………………………………………………………………………………………………………………………………61
    3.1 材料及設備……………………………………………………………………………………………………………61
        3.1.1 雲母原礦…………………………………………………………………………………………………61
        3.1.2 藥品…………………………………………………………………………………………………………63
        3.1.3 設備…………………………………………………………………………………………………………63
    3.2 步驟…………………………………………………………………………………………………………………………64
        3.2.1 空白煅燒試驗…………………………………………………………………………………………64
        3.2.2 合成群青…………………………………………………………………………………………………64
        3.2.3 研磨試驗…………………………………………………………………………………………………64
    3.3 性質分析…………………………………………………………………………………………………………………66
        3.3.1 粒徑分佈測定…………………………………………………………………………………………66
        3.3.2 X光繞射（XRD）分析…………………………………………………………………………66
        3.3.3 掃描式電子顯微鏡（SEM）影像分析……………………………………………66
        3.3.4 色度測定…………………………………………………………………………………………………67
        3.3.5 顯微拉曼光譜…………………………………………………………………………………………67
第4章 結果與討論……………………………………………………………………………………………………………………68
    4.1 雲母粉煅燒……………………………………………………………………………………………………………68
    4.2 群青合成…………………………………………………………………………………………………………………72
        4.2.1 煅燒溫度及Na2CO3/S比之影響………………………………………………………72
        4.2.2 持溫時間與Na2CO3/S比之影響………………………………………………………79
    4.3 活性碳之影響…………………………………………………………………………………………………………83
    4.4 群青綠至群青藍之演變………………………………………………………………………………………87
    4.5 群青之粒徑大小對色彩之影響…………………………………………………………………………93
第5章 結論…………………………………………………………………………………………………………………………………95
參考文獻………………………………………………………………………………………………………………………………………96
附錄A 安德利森瓶(Andreasen pipette)粒徑分佈量測步驟……………………………101
附錄B XRD分析圖型………………………………………………………………………………………………………………104
附錄C 色彩屬性資料……………………………………………………………………………………………………………108
附錄D 群青產物之照片…………………………………………………………………………………………………………121
附錄E 群青產物之SEM照片…………………………………………………………………………………………………125
附錄F 燒失量紀錄…………………………………………………………………………………………………………………130
                                    

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校內：2014-08-28公開
校外：2015-08-28公開

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