黑色细粒近红外反射材料、其制造方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种黑色细粒近红外反射材料，该材料具有出色的遮盖力和着色强度。一种钙钛矿型复合氧化物的黑色细粒近红外反射材料，其是一种至少包含碱土金属元素、钛元素和锰元素的钙钛矿型复合氧化物，其中所述黑色细粒近红外反射材料具有在3.0至150m2/g的范围内的粉末BET比表面积，该黑色细粒近红外反射材料具有出色的遮盖力和着色强度。作为黑色指标的亨特L值为30以下，且作为近红外反射能力指标的在1200nm波长的反射率为40％以上。所述黑色细粒近红外反射材料通过在湿法研磨机中将碱土金属化合物、钛化合物、锰化合物和其他材料混合并且在800至1100℃的温度烧制所得混合物而获得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】黑色细粒近红外反射材料、其制造方法及其应用
本专利技术涉及一种黑色细粒近红外反射材料及其制造方法。本专利技术还涉及包含它的溶剂分散体、涂料、树脂组合物和纤维组合物，并且还涉及一种其中使用该涂料的红外反射器。
技术介绍
近红外反射材料是反射太阳光等中包括的近红外射线的材料。近红外反射材料可以降低被沥青、混凝土或类似物、建筑物或类似物覆盖的地表所吸收的红外射线的量，因此近红外反射材料用于热岛现象的缓和，夏天建筑物的空气调节效率的增加等。具体地，包含近红外反射材料的涂料通过涂覆在基材上，通过在树脂中捏合并模制，通过在纺丝成纤维时捏合或者通过固着在纺丝表面上而被使用。近红外反射材料的色调包括白色、黑色和彩色。至少包含碱土金属元素、钛元素和锰元素的钙钛矿型复合氧化物已知是黑色近红外反射材料，并且是黑色且具有出色的近红外反射率的含锰的钛酸钙被公开(参见专利文献1)。文献清单专利文献专利文献1：JP2010-202489A专利技术概述技术问题上述含锰的钛酸钙被具体描述于专利文献1的实施例10至16，且每一种原料在1400℃被烧制，以制备比表面积为0.32至1.54m2/g且由该比表面积值计算的平均粒径为0.86至4.25μm的材料。尽管这些材料为黑色且具有出色的近红外反射率，但是这些材料不具有足够的遮盖力和着色强度，原因在于它们的粒径为0.8μm以上。另外，当涂覆于或固着在基材等上时，基材的遮盖不足且着色强度不足。由于这些原因，需要进行改进。问题的解决方案作为各种研究的结果，本专利技术人已经发现至少将碱土金属化合物、钛化合物和锰化合物在剧烈研磨(优选通过湿法研磨机)的同时混合，并且在800至1100℃的较低温度烧制，从而降低原料的未反应残留物并且减少红色调，即使在低温进行上述固相反应时。另外，本专利技术人发现由于在低温的固相反应所引起的粒子生长的抑制使得粒子微粒化，从而提高遮盖力和着色强度等。结果，本专利技术人完成了本专利技术。即，本专利技术包括下列实施方案(1)至(17)。(1)一种黑色细粒近红外反射材料，其是一种至少包含碱土金属元素、钛元素和锰元素的钙钛矿型复合氧化物，其具有在3.0至150m2/g的范围内的粉末BET比表面积，30以下的亨特L值(HunterLvalue)和在1200nm的波长为40％以上的反射率。这种黑色细粒近红外反射材料具有出色的遮盖力和着色强度。(2)根据(1)的黑色细粒近红外反射材料具有在0.01至0.49μm的范围内的粒径。这种黑色细粒近红外反射材料具有出色的遮盖力和着色强度。(3)根据(1)或(2)的黑色细粒近红外反射材料的BET比表面积优选在3.0至50m2/g的范围内，更优选在3.0至25m2/g的范围内。(4)根据(1)至(3)中任一项的黑色细粒近红外反射材料在1200nm的波长的反射率优选45％以上，更优选50％以上，且还更优选52％以上。(5)根据(1)至(4)中任一项的黑色细粒近红外反射材料包含选自以下各项中的至少两种以上化合物：碱土金属钛酸盐化合物、碱土金属锰酸盐化合物，和碱土金属钛酸盐锰酸盐化合物。这种黑色细粒近红外反射材料具有出色的遮盖力和着色强度。(6)根据(5)的黑色细粒近红外反射材料优选地包含碱土金属钛酸盐化合物和碱土金属钛酸盐锰酸盐化合物。(7)根据(1)至(6)中任一项的黑色细粒近红外反射材料由组成式xAeTiO3-γ·yAe′MnO3-γ·zAe″(TiαMnβ)O3-γ表示，其中Ae，Ae″，和Ae″各自为选自镁，钙，锶和钡的至少一种碱土金属元素，且彼此可以相同或不同；Ti表示钛元素，Mn表示锰元素，且O表示氧元素；x，y和z为实数，0≤x＜1，0≤y＜1，0≤z≤1，且x+y+z＝1；α和β为实数，0＜α＜1，0＜β＜1，且α+β＝1；且γ为实数且0≤γ＜3。这种黑色细粒近红外反射材料具有出色的遮盖力和着色强度。(8)由作为根据(7)且y＝0的组成式的组成式xAeTiO3-γ·zAe″(TiαMnβ)O3-γ表示的化合物是优选的。(9)根据(1)至(8)中任一项所述的黑色细粒近红外反射材料还包含周期表中的第13族元素。这种黑色细粒近红外反射材料具有出色的遮盖力和着色强度。(10)一种用于制备根据(1)至(8)中任一项的黑色细粒近红外反射材料的方法，包括用湿法研磨机至少将碱土金属化合物、钛化合物和锰化合物混合，并且在800至1100℃烧制该混合物。(11)在制备根据(9)的黑色细粒近红外反射材料的情况下，优选在800至1100℃的温度下烧制之前，优选通过湿法研磨机至少混合碱土金属化合物、钛化合物、锰化合物以及周期表中的第13族元素。(12)在(10)或(11)中使用的湿法研磨机更优选包括介质。(13)一种溶剂分散体，其包含根据(1)至(9)中任一项的黑色细粒近红外反射材料。(14)一种涂料，其包含根据(1)至(9)中任一项的黑色细粒近红外反射材料。(15)一种树脂组合物，其包含根据(1)至(9)中任一项的黑色细粒近红外反射材料。(16)一种纤维组合物，其包含根据(1)至(9)中任一项的黑色细粒近红外反射材料。(17)一种红外反射器，其包含其上涂覆根据(14)的涂料的基材。本专利技术的有益效果根据本专利技术的近红外反射材料为钙钛矿型复合氧化物的黑色细粒近红外反射材料，其至少包含碱土金属元素、钛元素和锰元素。该材料具有足够的黑色和近红外反射率，以及由于是细粒而具有出色的遮盖力和着色强度。因此，近红外反射材料可以通过涂覆在基材上、固着在基材上或捏合为基材等而使用。因此，可以赋予涂布膜、塑料、纤维等近红外反射率，并且可以遮盖和着色基材。另外，根据本专利技术的制备方法，至少将碱土金属化合物、钛化合物、锰化合物等在优选通过湿法研磨机剧烈研磨的同时混合。结果，即使在低温进行烧制，也可以降低原料的未反应残留物，且可以容易制备黑色细粒近红外反射材料。附图简述[图1]图1为在实施例和比较例中获得的样品A，C，D至G的粉末X射线衍射图。[图2]图2是显示在实施例1中获得的样品A的粒子形状的电子显微照片。[图3]图3是显示在实施例3中获得的样品C的粒子形状的电子显微照片。[图4]图4是显示在比较例1中获得的样品D的粒子形状的电子显微照片。[图5]图5是显示在比较例2中获得的样品E的粒子形状的电子显微照片。[图6]图6是显示在比较例3中获得的样品F的粒子形状的电子显微照片。[图7]图7是显示在比较例4中获得的样品G的粒子形状的电子显微照片。[图8]图8是显示在实施例和比较例中获得的样品A，C，D至G的粉末的光谱反射率的图。实施方案描述本专利技术是至少包含碱土金属元素、钛元素和锰元素的钙钛矿型复合氧化物。具体地，复合氧化物可以包括碱土金属钛酸盐化合物(其由组成式AeTiO3-γ表示)和碱土金属锰酸盐化合物(其由组成式Ae′MnO3-γ表示)，且可以包括碱土金属钛酸盐锰酸盐化合物(其由组成式Ae″(TiαMnβ)O3-γ表示)等。然而，与这些的单纯混合物不同的是，复合氧化物不能被分开。因此，所述组成式可以描述为xAeTiO3-γ·yAe′MnO3-γ·zAe″(TiαMnβ)O3-γ。在组成式中，Ae，Ae′和Ae″中的每一个为至少一种选自以下各项的碱土金属元素：镁元素、钙元素、锶元素和钡元素，且彼此可以相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿型复合氧化物的黑色细粒近红外反射材料，所述钙钛矿型复合氧化物至少包含碱土金属元素、钛元素和锰元素，其中所述黑色细粒近红外反射材料具有在3.0至150m2/g的范围内的粉末BET比表面积、30以下的亨特L值和在1200nm波长为40％以上的反射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.29 JP 2013-2471651.一种钙钛矿型复合氧化物的黑色细粒近红外反射材料，所述钙钛矿型复合氧化物由以下组成式表示：xAeTiO3-γ·yAe'MnO3-γ·zAe”(TiαMnβ)O3-γ其中Ae，Ae'和Ae”各自为选自镁、钙、锶和钡的至少一种碱土金属元素，且彼此可以相同或不同；Ti表示钛元素，Mn表示锰元素，O表示氧元素；x,y和z为实数，0≤x<1，0≤y<1，0≤z<1，且x+y+z＝1；α和β为实数，0<α<1且0<β<1，且α+β＝1；并且γ为实数，且0≤γ<3；并且其中所述黑色细粒近红外反射材料具有在3.0至150m2/g的范围内的粉末BET比表面积、30以下的亨特L值和在1200nm波长为40％以上的反射率。2.根据权利要求1所述的黑色细粒近红外反射材料，其具有在0.01至0.49μm的范围内的粒径。3.根据权利要求1所述的黑色细粒近红外反射材料，其具有在3.0至50m2/g的范围内的粉末BET比表面积。4.根据权利要求1所述的黑色细粒近红外反射材料，其在1200nm波长的反射率为45％以上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的黑色细粒近红外反射材料，其包含选自以下各项中的两种以上的化合物：碱土金属钛酸盐化合物、碱土金属锰酸盐化合物和碱土金属钛酸盐锰酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶部薰，实藤宪彦，片冈健治，
申请(专利权)人：石原产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP