铜铬黑、其水热合成方法及应用技术

本发明专利技术揭示了一种铜铬黑、其水热合成方法及应用。本发明专利技术通过使六价铬化合物、二价铜化合物及其它可选添加或不添加的物质与还原剂进行水热反应，制备得到形貌均匀、含三价铬和二价铜的复合前驱体，之后将该复合前驱体高温焙烧制备得到铜铬黑产品。本发明专利技术制备得到的铜铬黑产品具有可控的尺寸和微观形貌、晶型稳定，具有分散性好、稳定性高等优点，特别适宜用于制备耐高温涂料、塑料和卷钢涂料以及长效涂料、工程塑料及美术颜料等，具备良好的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
铜铬黑、其水热合成方法及应用


[0001]本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种铜铬黑、其水热合成方法及应用。

技术介绍

[0002]铜铬黑，通用化学名为亚铬酸铜，化学式为CuCr2O4。铜铬黑以及其掺杂其他元素的铜铬黑衍生物，是一种新型的无机金属氧化物混相颜料。跟常规黑色颜料如碳黑、铁锰黑、氧化铁黑、黑色素等相比，铜铬黑是性能最优异的一种颜料，除了环保无毒的特点外，还具有耐高温、耐晒、耐候、耐酸碱、耐溶剂、不迁移、易分散等性能，因此被广泛应用于各种高档涂料、耐高温塑料、建材、陶瓷及搪瓷、美术颜料等领域。
[0003]目前，铜铬黑的制备方法主要有固相法和液相法。在工业上，考虑到成本、工艺以及便于大规模生产，铜铬黑颜料的制备方法常常采用高温固相法。高温固相法是将金属盐或金属氧化物按照所需比例混合、研磨，并将研磨后的混合物在高温下直接煅烧从而得到颜料粉末。如果产品粒度过大，可以进行球磨等后处理，将其处理到所需粒度大小。但该过程会使得颜料晶格严重破坏，产品质量和性能难以满足需要。并且该方法能耗高，反应温度高，团聚严重，不适合作为高性能颜料的制备方法。同时，采用高温固相法时，因固相反应条件的限制，转晶反应难以充分完成，所以生产过程中一般需要添加过渡金属锰、钒等作催化剂，使其充分转晶生成亚铬酸铜，这使得固相法合成的铜铬黑一般含有较高比例的锰、钒等金属杂质，从而使其可见光透过率降低，并易于吸收高能紫外光，从而导致塑料等着色物老化，这也进一步限制了相应铜铬黑产品在塑料等领域的应用。液相法制备铜铬黑颜料就是将所需反应物在液相的条件下均匀混合，可以使得反应物反应充分，而且控制也比较方便，在后处理的过程中处理温度较低，且产品粒度小、产物纯度高，并且拥有优良的耐性，如耐温性、耐化学品性以及耐候性等。目前研究的液相法主要包括沉淀法、溶胶
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凝胶法及微乳液法等。目前，液相法制备铜铬黑的方法还不够成熟，对设备要求较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种铜铬黑、其水热合成方法及应用，以克服现有技术中存在的不足。
[0005]为实现前述目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术的一些实施例提供了一种铜铬黑的水热合成方法，其包括：
[0007]使包含六价铬化合物、二价铜化合物、还原剂及其它可选添加或不添加的物质的混合反应体系进行水热反应，获得复合前驱体；
[0008]对所述复合前驱体进行高温煅烧处理，获得铜铬黑。
[0009]进一步的，所述复合前驱体包含三价铬和二价铜。
[0010]在一些实施方式中，所述的水热合成方法包括：将六价铬盐、二价铜盐溶于溶剂，并加入还原剂充分混合，形成所述混合反应体系。
[0011]在一些实施方式中，所述六价铬盐包括铬酸钠、重铬酸钠、铬酸钾、铬酸酐、重铬酸
钾、铬酸铵、重铬酸铵中的一种或多种的组合，但不限于此。
[0012]在一些实施方式中，所述二价铜盐包括氯化铜、硝酸铜、硫酸铜等，且不限于此。较为优选的，所述二价铜盐采用硫酸铜，当所述还原剂为硫属还原剂时，还可以在合成所述复合前驱体时，副产高纯度硫酸钠，其可以回收利用并具有较高价值。
[0013]在一些实施方式中，所述还原剂包括碳基还原剂，优选的，所述还原剂包括碳单质、葡萄糖、淀粉、甲醇、乙醇、醋酸、柠檬酸、抗坏血酸中的一种或多种的组合，但不限于此。
[0014]在一些实施方式中，所述还原剂包括硫属还原剂，优选的，所述硫属还原剂包括硫磺或者硫化钠，但不限于此。
[0015]在一些实施方式中，所述还原剂还可以是氢气。
[0016]在一些实施方式中，所述溶剂包括水，优选为去离子水，但不限于此。
[0017]在一些实施方式中，所述其它可选添加或不添加的物质包括含有掺杂元素的化合物，所述掺杂元素包括锰或钒，但不限于此。
[0018]在一些实施方式中，所述六价铬盐、二价铜盐与还原剂的摩尔比为1∶0.5∶1.4～1.8。
[0019]在一些实施方式中，所述水热反应的温度在80℃以上，优选为120℃～280℃，更优选为200℃～280℃。特别是，当采用硫属还原剂时，所述水热反应的温度可以控制在80℃左右，例如80℃～100℃，当然，在100℃～280℃条件下亦可顺利进行反应。
[0020]在一些实施方式中，所述水热反应的时间为2h以上，例如优选为2h～24h。
[0021]在一些实施方式中，所述水热反应是在高温反应釜中进行。
[0022]在一些实施方式中，所述的水热合成方法包括：在所述的水热反应结束后，将所获反应料浆自然冷却，之后固液分离得到所述复合前驱体。用于进行所述固液分离的方法包括但不限于离心、过滤(例如抽滤、压滤)等。
[0023]在一些实施方式中，所述的水热合成方法具体包括：将所述反应料浆自然冷却后进行过滤处理，再将分离获得的滤饼洗涤、干燥后进行高温煅烧处理，之后再次洗涤、干燥，获得铜铬黑。进一步的，分离获得的滤液也可以通过蒸发、浓缩等方式处理后回收利用。
[0024]进一步的，所述的水热合成方法还包括：将所述滤饼用水充分洗涤至洗水的pH值为7左右，之后进行干燥。
[0025]在一些实施方式中，所述高温煅烧处理的温度为800～1000℃。
[0026]在一些实施方式中，所述高温煅烧处理的时间在1h以上，优选为1h～4h。
[0027]本专利技术的一些实施例还提供了由前述任一种方法制备的铜铬黑。
[0028]本专利技术的一些实施例还提供了所述铜铬黑的用途。
[0029]例如，本专利技术的一些实施例提供了所述铜铬黑在制备涂料、塑料、建筑材料、陶瓷材料、搪瓷材料或颜料等产品中的用途，但不限于此。
[0030]与现有技术相比，本专利技术以上实施例所提供技术方案的优点至少在于：
[0031](1)提供的铜铬黑制备工艺过程简单、原料廉价易得、设备要求低，产品尺寸和晶型可控；
[0032](2)提供的铜铬黑产品具有可控的尺寸和微观形貌、晶型稳定，具有分散性好、稳定性高等优点，特别适宜用作耐高温涂料、塑料和卷钢涂料以及长效涂料、工程塑料的着色及美术颜料等，在材料化学领域具备良好的应用前景；
[0033](3)通过在反应原料中添加含有掺杂元素的化合物，还可以获得其他元素如锰、钒等掺杂的铜铬黑产品，从而进一步拓展其应用范围。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为实施例1得到的铜铬黑产品的SEM照片，放大倍数10万倍；
[0036]图2为实施例1得到的铜铬黑产品的SEM照片，放大倍数15万倍；
[0037]图3为实施例1得到的铜铬黑产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铬黑的水热合成方法，其特征在于包括：使包含六价铬化合物、二价铜化合物、还原剂及其它可选添加或不添加的物质的混合反应体系进行水热反应，获得复合前驱体；对所述复合前驱体进行高温煅烧处理，获得铜铬黑。2.根据权利要求1所述的水热合成方法，其特征在于包括：将六价铬盐、二价铜盐溶于溶剂，并加入还原剂充分混合，形成所述混合反应体系。3.根据权利要求1所述的水热合成方法，其特征在于：所述六价铬盐包括铬酸钠、重铬酸钠、铬酸钾、重铬酸钾、铬酸酐、铬酸铵、重铬酸铵中的一种或多种的组合；和/或，所述还原剂包括碳基还原剂，优选的，所述还原剂包括碳单质、葡萄糖、淀粉、甲醇、乙醇、醋酸、柠檬酸、抗坏血酸中的一种或多种的组合，或者，所述还原剂包括硫属还原剂，优选的，所述硫属还原剂包括硫磺或者硫化钠，或者，所述还原剂包括氢气；和/或，所述溶剂包括水，优选为去离子水；和/或，所述六价铬盐、二价铜盐与还原剂的摩尔比为1∶0.5∶1.4～1.8；和/或，所述其它可选添加或不添加的物质包括含有掺杂元素的化合物，所述掺杂元素包括锰或钒。4.根据权利要求1所述的水热合成方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，李武，张波，冯海涛，董亚萍，崔燕峰，刘鑫，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：