钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，包括：将水溶性钴盐和铝盐混合溶于水中，得到混合溶液；调节所述混合溶液的pH值至11～14之间并搅拌；向混合溶液中加入纳米凹凸棒石并搅拌，得到均匀的悬浮溶液，之后使所述悬浮溶液进行水热反应并伴以搅拌，反应得到的产物经后处理，获得粉体状的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。本发明专利技术的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，工艺简单、合成温度低、不需后续高温热处理、能耗低，且钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料为纳米颗粒，尺寸小、分散性好、微观形貌为纤维状，在有机载体中的悬浮稳定性好，有利于丝网印刷成型。同时用于厚膜介质浆料中制得的涂层色泽均一鲜艳，绝缘强度和耐热冲击性能提升。

【技术实现步骤摘要】
钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料、其制备方法及应用
本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种纳米复合钴蓝颜料、其制备方法及在厚膜介质浆料中的应用。
技术介绍
钴蓝，一种具有尖晶石型晶体结构的金属氧化物混相颜料，其化学组成主要是CoO、Al2O3，或称为铝酸钴(CoAl2O4)，在《颜料索引》中名称为颜料28。钴蓝颜料的优异性能主要表现在具有极优良的耐候性，耐酸碱性，高的热稳定性和化学稳定性。此外，钴蓝颜料在透明度、饱和度、色度、折射率等方面也都明显优于其它蓝色颜料，且属于无毒环保颜料。钴蓝颜料广泛地应用在陶瓷、高温涂料、搪瓷、玻璃着色、塑料着色以及超保色性、保光性和抗粉化性的外用系统等。随着钴蓝颜料开发利用的不断深化和其新用途的开拓，比如要求绝缘、抗热震的厚膜加热涂层，彩色电视机CRT显像管中荧光体的着色等，普通的粉状产品已不能满足要求，高科技含量、高附加值的纳米级钴蓝颜料需求在不断的增加，愈来愈受到重视。传统钴蓝颜料的制备普遍采用固相法，即将原料盐混合后直接高温煅烧，或是将Co和Al的氧化物混合后进行球磨后高温煅烧，一般煅烧温度高于1200℃，其缺点不仅是煅烧温度高、能耗大，而且制得的颜料粒径大、分布宽，颜色发暗，球磨时更易混进杂质，影响颜料的性能。为了满足市场需求，充分发挥钴蓝颜料的特性，液相法逐渐成为制备钴蓝颜料的主要方法。液相法制得的颜料粒度小、纯度高，煅烧温度也比固相反应低且易控制，但是后期热处理时容易造成粉体的硬团聚，晶粒自行长大和容易混入杂质等。厚膜介质浆料是随着厚膜电路技术的发展而出现的一种功能涂覆材料，其一般由玻璃相粉体和有机载体按一定比例混合而成，使用时通过丝网印刷在基体表面形成涂层，在一定的热处理工艺下烘干烧结而成。近年来随着厚膜电路技术在通信设备、家用电器领域的广泛应用，热稳定性好、色泽亮丽、表面光洁的厚膜涂层越来越受到市场青睐。钴蓝颜料由于优良的耐候性，耐酸碱性以及高热稳定性被认为是最适合用于厚膜涂层的一类颜料，但传统钴蓝颜料由于颗粒尺寸大、粒径分布宽，其与厚膜浆料复配使用时容易发生团聚和沉降，影响厚膜涂层的绝缘、抗热震性能。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。本专利技术的另一目的在于提供一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水溶性钴盐和铝盐混合溶于水中，得到混合溶液；(2)调节所述混合溶液的pH值至11～14之间并搅拌；(3)向步骤(2)所得混合溶液中加入纳米凹凸棒石并搅拌，得到均匀的悬浮溶液，之后使所述悬浮溶液进行水热反应并伴以搅拌，反应得到的产物经后处理，获得粉体状的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。本专利技术实施例还提供了前述的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料于厚膜介质浆料或厚膜复合涂层中的应用。本专利技术实施例还提供一种厚膜介质浆料的制备方法，包括：将钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料和硼硅玻璃粉进行球磨，将球磨后的混合粉末置于由松油醇和乙基纤维素组成的有机载体中，研磨制成厚膜介质浆料，其中钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料为前述的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。较之现有技术，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术实施例提供的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，工艺简单，合成温度低，不需要后续高温热处理，制备能耗低。(2)本专利技术所获钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料为纳米颗粒，具有尺寸小、分散性好、微观形貌为纤维状的特点，其在有机载体中的悬浮稳定性好，有利于丝网印刷成型。(3)本专利技术所获钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料，用于厚膜介质浆料中制得的涂层不但色泽均一、鲜艳，而且绝缘强度和耐热冲击性能明显提升。(4)本专利技术所用载体凹凸棒石为天然矿物资源，其具有材料来源广、绿色安全、应用成本低等优点。具体实施方式针对现有技术的诸多缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本专利技术范围内，本专利技术的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方方案。限于篇幅，在此不再一一累述。作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的是一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水溶性钴盐和铝盐混合溶于水中，得到混合溶液；(2)调节所述混合溶液的pH值至11～14之间并搅拌；(3)向步骤(2)所得混合溶液中加入纳米凹凸棒石并搅拌，得到均匀的悬浮溶液，之后使所述悬浮溶液进行水热反应并伴以搅拌，反应得到的产物经后处理，获得粉体状的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。在一些实施方案中，步骤(1)包括：在300～600转/min速率下对混合溶液搅拌10～30min。在一些实施方案中，步骤(2)具体包括：将1～3mol/L的NaOH溶液滴入混合溶液中以调节所述混合溶液的pH值至11～14之间，并在300～600转/min速率下对混合溶液搅拌5～12小时。在一些实施方案中，步骤(3)具体包括：向步骤(2)所得混合溶液中加入纳米凹凸棒石并在300～600转/min速率下搅拌1～3小时，得到均匀的悬浮溶液，将搅拌均匀的悬浮溶液转移至带搅拌的水热反应釜中，水热反应结束后冷却至室温。在一些实施方案中，水热反应的温度为240～260℃，时间为20～25h。在一些实施方案中，所述后处理包括：用质量比为1～3∶1的去离子水和酒精的混合溶液离心洗涤所得产物，之后将所得产物干燥10～20h，获得粉体状的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。在一些实施方案中，所述水溶性钴盐包括氯化钴、硫酸钴和硝酸钴中的任意一种或两种以上的组合，所述水溶性铝盐包括氯化铝、硫酸铝和硝酸铝中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述纳米凹凸棒石选自长0.5～1um、直径20～50nm的纳米凹凸棒石纤维。在一些实施方案中，所述纳米凹凸棒石与钴元素的质量比为5～15∶1。在一些实施方案中，所述混合溶液中Co2+与Al3+的摩尔比为1∶2。在一些具体的实施方案中，钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，包括：将水溶性钴盐和铝盐混合溶于水中并在300～600转/min速率下搅拌10～30min，将配制好的1～3mol/L的NaOH溶液滴入混合溶液中以调节pH值至11～14之间并在300～600转/min速率下搅拌5～12小时，然后加入一定质量的纳米凹凸棒石并在300～600转/min速率下搅拌1～3小时，将搅拌均匀的悬浮溶液转移至带搅拌的水热反应釜中，在高温下反应若干小时后冷却至室温，用质量比为1～3∶1的去离子水和酒精混合溶液反复离心洗涤产物，然后置于真空干燥箱中干燥10～20h得钴蓝凹凸棒石复合粉体。本专利技术实施例还提供一种由前述方法制备的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。本专利技术实施例还提供前述的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料于厚膜介质浆料或厚膜复合涂层中的应用。本专利技术实施例还提供一种厚膜介质浆料的制备方法，包括：将钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料和硼硅玻璃粉进行球磨，将球磨后的混合粉末置于由松油醇和乙基纤维素组成的有机载体中，研磨制成厚膜介质浆料，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将水溶性钴盐和铝盐混合溶于水中，得到混合溶液；(2)调节所述混合溶液的pH值至11～14之间并搅拌；(3)向步骤(2)所得混合溶液中加入纳米凹凸棒石并搅拌，得到均匀的悬浮溶液，之后使所述悬浮溶液进行水热反应并伴以搅拌，反应得到的产物经后处理，获得粉体状的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。

【技术特征摘要】
1.一种钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将水溶性钴盐和铝盐混合溶于水中，得到混合溶液；(2)调节所述混合溶液的pH值至11～14之间并搅拌；(3)向步骤(2)所得混合溶液中加入纳米凹凸棒石并搅拌，得到均匀的悬浮溶液，之后使所述悬浮溶液进行水热反应并伴以搅拌，反应得到的产物经后处理，获得粉体状的钴蓝凹凸棒石纳米复合颜料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：在300～600转/min速率下对混合溶液搅拌10～30min；和/或，步骤(2)具体包括：将1～3mol/L的NaOH溶液滴入混合溶液中以调节所述混合溶液的pH值至11～14之间，并在300～600转/min速率下对混合溶液搅拌5～12小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体包括：向步骤(2)所得混合溶液中加入纳米凹凸棒石并在300～600转/min速率下搅拌1～3小时，得到均匀的悬浮溶液，将搅拌均匀的悬浮溶液转移至带搅拌的水热反应釜中，水热反应结束后冷却至室温；和/或，水热反应的温度为240～260℃，时间为20～25h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述后处理包括：用质量比为1～3∶1的去离子水和酒精的混合溶液离心洗涤所得产物，之后将所得产物干燥10～20h...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰华，黄晨晨，王令，许高杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33