一种绿色有机/无机复合红外反射颜料的制备方法技术

一种绿色有机/无机复合红外反射颜料的制备方法，属于功能颜料技术领域，制备一种具有鲜艳色彩，同时拥有较高反射率和优良耐候性能的红外反射颜料。所述颜料选用在近红外光谱反射范围内具有较高红外反射率的无机颜料钛白粉与在近红外光谱范围内具有较高透过性的有机颜料酞菁绿，溶胶—凝胶法合成时间约计34h，制备得到具有绿色着色效果、总太阳反射率达到60％左右的复合红外反射颜料。该复合颜料在可见光波段470nm～570nm波段内反射率为10％～15％。无机颜料参与的复合红外反射颜料具有更高的红外光谱反射率和太阳光谱反射率，同时具备更高的耐候性能。本发明专利技术为现代建筑外观多彩性需求提供一种选择，又达到建筑节能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能颜料
，具体涉及一种绿色有机/无机复合红外反射颜料的制备方法。
技术介绍
太阳热反射涂料是一种新型特种涂料，具有隔热、降温与节能效果，在石油化工储罐、粮储仓库、船舶车辆、建筑等方面具有良好的应用前景。白色热反射隔热涂料的太阳能热反射比最高，但在城市建筑大面积应用时存在光污染、耐沾污性差等问题。而且色彩相对单调，难以满足现代建筑外观多彩性的要求。在太阳热反射涂料中，红外反射颜料是决定热反射性能的最主要因素。在色彩相同的条件下，要求热反射材料在近红外光区有较高的反射率。制备彩色热反射涂料的关键即是彩色红外反射颜料研制与选用。颜料按其化学组分不同可以分为无机颜料和有机颜料。目前，热反射涂料中的颜料以无机颜料为主。无机颜料具有比较好的耐高温性，耐候性和较强的化学稳定性等特点，但是其存在色谱不广、色光不够艳丽，着色力较低等缺点，并且不少重金属无机颜料有毒从而更加限制了无机颜料的实际应用。有机颜料具有色谱齐全、色泽鲜艳、着色力强且制备可控等优点，但色彩稳定性和耐候性能相对较差。彩色有机红外反射颜料在热反射涂料中的应用及研究目前很少。为了解决有机颜料物化性能、耐候性能较差且反射率不高的问题，将近红外光谱范围内拥有较高反射率、较好耐候性能的无机颜料与色彩保持度好、着色力强的有机颜料进行复合，有望获得色彩丰富且具有较高红外反射率和耐候性能的复合颜料。为保证节能降温效果，建筑节能用热反射涂料不仅需要具有较高的初始阳光反射率，更重要的是能够长久保持其较高的阳光反射率或较小程度地降低初始反射率。良好的耐老化和耐沾污性能，不仅能够保持较好的节能效果，而且能够保持涂料的外观特性，对于延缓涂料的老化、提高涂料耐候性，也具有重要的作用。
技术实现思路
本专利技术提供一种绿色有机/无机复合近红外反射颜料及其制备方法，所述绿色近红外反射颜料以成本相对较低且色彩鲜艳的有机酞菁绿为主相现显色颜料，以较高反射率和较好耐候性能的二氧化钛为无机包核材料。该复合颜料兼顾有机颜料的鲜艳色彩，又可以兼备无机颜料的耐老化稳定特性，还能适当提高反射率。本专利技术所提出的绿色有机/无机复合红外反射颜料制备方法，技术原理如下：本实验以钛酸四丁酯(TBOT)作为前驱体，通过水解过程对有机颜料粒子进行TiO2包核。将TBOT溶于醇溶剂中形成均相溶液，TBOT与水发生水解反应，同时发生失水和失醇缩聚反应，形成溶胶。经陈化，溶胶形成三维网络而形成凝胶，干燥凝胶得到干凝胶，反应机理分为两步。水解反应：非电离式分子前驱物，如金属醇盐M(OR)n(n为金属的原子价)，与水反应：Ti(OC4H9)4+xH2O→Ti(OH)x(OC4H9)4-x+xC4H9OH，反应持续进行至生成Ti(OH)2。缩聚反应，可分为：失醇缩合：-Ti-OH+Ti-OC4H9-→-Ti-O-Ti-+C4H9OH；失水缩合：-Ti-OH+Ti-OH-→-Ti-O-Ti-+H2O。一种绿色近红外反射颜料的制备方法，包括以下步骤(见图1)：步骤1：溶液混合。称取体积为13～14份的TBOT，量取80份乙醇、1～2份乙酸配制成混合溶液，磁力搅拌30min，得到待水解的均匀相混合溶液。步骤2：颜料分散。以一定的TiO2与酞菁绿的质量比添加有机酞菁绿颜料(比例依据对复合颜料色度、反射率的要求调配)，采用磁力搅拌30min，使其均匀分散在步骤1所得的混合溶液中。步骤3：湿凝胶制备。在步骤2得到的样品中逐滴加入体积为8份的乙酸和10份去离子水，搅拌15min发生水解反应。步骤4：陈化、干燥。将步骤3得到的溶胶混合物放在50±5℃水浴中陈化18±2h形成湿凝胶，经过在80℃干燥12h后得到干凝胶固体。步骤5：研磨。将步骤4得到的固体反应物研磨，得到最终有机/无机复合绿色近红外反射颜料。本专利技术采用的实验评价包括：色度、可见光/近红外光谱反射率、X射线衍射特性和傅里叶红外光谱；选用ATLASCi4000老化试验仪对涂层材料进行老化性能测试，根据GB/T1865－2009《色漆和清漆·人工气候老化和人工辐照曝露滤过的氙弧辐射》，循环模式设定为1h42min光照、18min光照和喷淋，老化时间为600h，并按照老化时间，定时取出样品并测定其色度和反射率，通过对比样品的色度、反射率的变化来表征材料的耐老化性能。本专利技术的主要特征如下：(1)复合颜料在可见光范围中的470nm～570nm波段内反射率为10％～15％，颜色表现为绿色(见图2)，所得复合颜料的色彩明度、饱和度与TiO2与酞菁绿的质量比直接相关，因此本专利技术可实现一系列深浅不同的绿色有机/无机复合红外反射颜料的制备。(2)复合颜料在近红外光谱范围内的反射率随着TiO2与酞菁绿的质量比增加而提高，当TiO2与酞菁绿的质量比1:1时(实施例3)，反射率提高幅度约为10％，可达到60％左右。(3)溶胶—凝胶法制备的有机/无机复合红外反射颜料结构中的二氧化钛处于无定形态(见图3)。(4)复合颜料结构中有机颜料和无机TiO2之间在1548cm-1左右存在Ti-H键特征峰，因而结合较为紧密(见图4)。(5)复合颜料耐老化稳定性能较好(见图5)。本专利技术采用溶胶—凝胶法制备有机/无机复合红外反射颜料，旨在以纳米尺度的TiO2与酞菁绿颜料复合，从而形成较为完整的包核并改善复合颜料的色度保持力和结合力。本专利技术选材易获得，工艺操作易于实现，合成产物结构稳定，易于推广和实现产业化。附图说明图1为本专利技术提供的绿色有机/无机复合近红外反射颜料的制备工艺流程图。图2为实施例1、2、3的可见光及近红外光谱反射率曲线。图3为实施例1、2、3的X射线衍射图谱。图4为实施例1、2、3的傅里叶红外光谱曲线。图5为本专利技术所得颜料的耐老化性能曲线。具体实施方式实施例1称取TBOT13.0g，量取乙醇80mL、乙酸1mL配制成混合溶液，磁力搅拌30min，添加有机颜料酞菁绿0.53g，搅拌30min。逐滴加入乙酸8mL和去离子水10mL，间隔15min，持续搅拌至混合均匀，放入45℃水浴中陈化20h形成湿凝胶，80℃干燥12h后得到干凝胶，研细得到最终产品。实施例2称取TBOT13.6g，量取乙醇80mL、乙酸2mL配制成混合溶液，磁力搅拌30min，添加有机颜料酞菁绿0.40g，搅拌30min。逐滴加入乙酸8mL和去离子水10mL，间隔15min，持续搅拌至混合均匀，放入50℃水浴中陈化18h形成湿凝胶，80℃干燥12h后得到干凝胶，研细得到最终产品。实施例3称取TBOT14.0g，量取乙醇80mL、乙酸1mL配制成混合溶液，磁力搅拌30min，添加有机颜料酞菁绿0.32g，搅拌30min。逐滴加入乙酸10mL和去离子水10mL，间隔15min，持续搅拌至混合均匀，放入50℃水浴中陈化20h形成湿凝胶，80℃干燥12h后得到干凝胶，研细得到最终产品。所得颜料使用HP-200型便携式精密色差仪测量实施例1、2、3颜料的色度，如表1。表1：实施例1、2、3色度值编号LabCH实施例131.43-5.22-5.397.51225.91实施例233.34-6.64-4.948.28216.65实施例333.19-7.27-6.189.54220.39所得颜料以UV-NIR-VIS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色有机/无机复合红外反射颜料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：溶液混合称取体积为13～14份的TBOT，量取80份乙醇、1～2份乙酸配制成混合溶液，磁力搅拌30min，得到待水解的均匀相混合溶液；步骤2：颜料分散将有机酞菁绿颜料，采用磁力搅拌30min，均匀分散在步骤1所得的混合溶液中；步骤3：湿凝胶制备在步骤2得到的样品中逐滴加入体积为8份的乙酸和10份去离子水，搅拌15min发生水解反应得到溶胶混合物；步骤4：陈化、干燥将步骤3得到的溶胶混合物放在50±5℃水浴中陈化18±2h形成湿凝胶，经过在80℃干燥12h后得到干凝胶固体；步骤5：研磨将步骤4得到的固体研磨，得到最终有机/无机复合绿色近红外反射颜料。

【技术特征摘要】
1.一种绿色有机/无机复合红外反射颜料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：溶液混合称取体积为13～14份的TBOT，量取80份乙醇、1～2份乙酸配制成混合溶液，磁力搅拌30min，得到待水解的均匀相混合溶液；步骤2：颜料分散将有机酞菁绿颜料，采用磁力搅拌30min，均匀分散在步骤1所得的混合溶液中；步骤3：湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛倩瑾，冯小娟，王子明，崔素萍，王亚丽，兰明章，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11