一种金红石型黑色色料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金红石型黑色色料及其制备方法，采用固相法和液相沉淀法制得黑色色料的分子式为Ti1‑

【技术实现步骤摘要】
一种金红石型黑色色料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合无机颜料领域，具体涉及到一种金红石型黑色色料及其制备方法。

技术介绍

[0002]无机黑色色料是一种具有极大影响力的装饰材料，因其纯正、高贵和沉稳的装饰渲染效果、市场需求量大且应用领域较广泛而受到人们的大量关注。目前，工业应用常见的黑色色料是含有钴元素的尖晶石型色料，如钴铁黑、钴铁镍铬黑、钴铁铬锰黑、钴铁锰铜黑等黑色色料，但原材料含有氧化钴或钴化合物，价格昂贵，生产成本较高，这限制了黑色色料的应用。近些年来，炭黑、氧化铁黑和铜铬黑（CuCr2O4）等无钴黑色色料被广泛研究。然而，炭黑和氧化铁黑存在高温易氧化而失色的问题，难以用于塑料、玻璃和陶瓷等装饰。铜铬黑合成温度一般为900 ℃左右，使用温度过高会出现CuCrO2晶相而影响呈色，色料的化学稳定性和热稳定性相对较差；同时Cr为主要成分，易产生较多Cr
6+
重金属离子，对环境和人体健康造成威胁。在全球对环保性要求越来越严格的时代，开发一种新型环保无毒、品质优良的无机黑色色料，可以替代传统含钴的黑色色料而迅速被市场所接受，具有很大的价值。TiO2基金红石型色料结构稳定、具有优良的耐酸碱性和耐候性以及高近红外反射率，是一种常见的“冷材料”，将其加入到涂料中，可制备出高近红外反射和隔热效果好的功能性产品。将其应用于汽车、船舶、建筑物外墙、屋顶等的外壳涂层，具有良好的隔热保温作用，进而降低建筑物等的内部温度，减少夏天空调使用量和能源消耗量，起到节能环保的效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种性能优异、环保无毒、耐温性好、便于规模化生产的金红石型黑色色料及其制备方法。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：一种金红石型黑色色料，其特征在于：所述黑色色料的分子式为Ti1‑
2x
M
y
Cr
x
‑
y
Mo
x
O2，其中x=0.02～0.20，y=0.00～0.10，且x≥2y，M为Cu、Mn、Fe中的一种或多种元素，色料的L*值、a*值、b*值分别为13～26、
‑
1～3、
‑
3～2，在整个近红外波段的总反射率达到65%～87%。
[0005]所述当y=0时，x=0.05～0.15。
[0006]所述当y=0时，x=0.08～0.13。
[0007]所述M为Cu、Mn、Fe中的一种元素时，x=0.06～0.16、y=0.01～0.06；M为Cu、Mn、Fe中的多种元素时，x=0.06～0.17、y=0.01～0.07。
[0008]所述M为Cu、Mn、Fe中的一种元素时，x=0.09～0.14、y=0.02～0.03；M为Cu、Mn、Fe中的多种元素时，x=0.09～0.15、y=0.02～0.05。
[0009]所述M为多种元素时，其各元素含量之比为等摩尔比。
[0010]所述黑色色料采用固相法制备的步骤为：步骤一：根据色料配方组成和所用原料化学组成，分别称取TiO2、Cr2O3、MoO3、MnO2、
CuO、Fe2O3为原料，通过湿法球磨混合均匀；步骤二：将步骤一球磨后混合物浆料在70～90℃充分干燥；步骤三：将步骤二干燥后的混合粉料经研磨转入氧化铝坩埚中，然后放入箱式电炉内，再以3～8℃/min升温至1000～1150℃，保温3～5 h后，自然冷却至室温得到黑色色料。
[0011]所述步骤一中球磨过程中以水或工业乙醇为分散介质，球磨转速为400～450 r/min，球磨时间为3～6 h；步骤三中黑色色料的粒径尺寸为1～2μm。
[0012]所述黑色色料采用液相沉淀法制备的步骤为：步骤一：根据色料配方组成和所用原料化学组成，分别将钛酸丁酯或硫酸钛溶解于醇水混合液中得到溶液A，将硝酸铬（Cr(NO3)3·
9H2O）、钼酸铵（(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O）、硝酸铁（Fe(NO3)3·
9H2O）、硝酸铜(Cu(NO3)2·
3H2O)和硝酸锰（Mn(NO3)2·
4H2O）溶解于水中得到溶液B，然后将B溶液缓慢加入A溶液中充分混合均匀得到混合离子溶液C；步骤二：将一定量的碳酸铵溶解于氨水溶液得到沉淀剂溶液D；步骤三：将步骤二的沉淀剂溶液D滴加到步骤一的溶液C中，并使溶液pH值维持在5～10，充分进行沉淀反应，生成金属离子的氢氧化物或碳酸盐沉淀物；步骤四：将步骤三中的沉淀物用乙醇清洗清洗后，在60～70℃充分干燥；步骤五：将步骤四的干燥粉料采用刚玉坩埚盛装，放入箱式电炉内，然后再以3～8℃/min升温至950～1150℃，保温3～5 h后，自然冷却至室温得到黑色色料。
[0013]所述步骤一中醇与水的体积比为4:1；步骤五中黑色色料的粒径尺寸为0.3～0.6μm。
[0014]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术制备的复合金属氧化物黑色色料，具有环保无毒、成本低、遮盖力强、热稳定性、化学稳定性和耐候性好等优点，可广泛应用于陶瓷、油漆、涂料、玻璃和有色塑料等装饰领域，是传统的含钴的钴黑或耐热性差的炭黑或稳定性差的氧化铁黑及其他毒性黑色色料等的最具有潜力的替代品。
[0015]（2）本专利技术通过控制复合金属氧化物色料Ti1‑
2x
M
y
Cr
x
‑
y
Mo
x
O2中Cr和Mo共掺杂量和掺杂摩尔比及掺杂M离子的种类和含量，可有效调控色料组成晶相的电荷缺陷和电子结构（能带结构），提高色料晶相颗粒对可见光波长的全吸收能力，使色料呈现性能优异的黑色色料。色料的L*值、a*值、b*值分别为13～26、
‑
1～3、
‑
3～2。
[0016]（3）采用本专利技术技术方案，通过固相法和液相沉淀法等可分别制备出颗粒尺寸分布在1～2 μm和0.3～0.6 μm的超细黑色色料，颜料粉体颗粒大小均匀，分散性好。
[0017]（4）本专利技术制备的金红石型黑色色料结构稳定、具有较好的耐酸碱性和耐候性以及高近红外反射率，可满足涂料、釉料、塑料、陶瓷和油墨等不同行业的应用要求。
附图说明
[0018]图1为实施例1固相法合成色料Ti
0.76
Cr
0.12
Mo
0.12
O2的SEM照片；图2为实施例1固相法合成色料Ti
0.76
Cr
0.12
Mo
0.12
O2的XRD图谱；图3为实施例1固相法合成色料Ti
0.76
Cr
0.12
Mo
0.12
O2的近红外反射光谱图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0020]实施例一：固相法制备Ti
0.76<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金红石型黑色色料，其特征在于：所述黑色色料的分子式为Ti1‑
2x
M
y
Cr
x
‑
y
Mo
x
O2，其中x=0.02～0.20，y=0.00～0.10，且x≥2y，M为Cu、Mn、Fe中的一种或多种元素，色料的L*值、a*值、b*值分别为13～26、
‑
1～3、
‑
3～2，在整个近红外波长范围的总反射率达到65%～87%。2.根据权利要求1所述的黑色色料，其特征在于：所述当y=0时，x=0.05～0.15。3.根据权利要求2所述的黑色色料，其特征在于：所述当y=0时，x=0.08～0.13。4.根据权利要求1所述的黑色色料，其特征在于：所述M为Cu、Mn、Fe中的一种元素时，x=0.06～0.16、y=0.01～0.06；M为Cu、Mn、Fe中的多种元素时，x=0.06～0.17、y=0.01～0.07。5.根据权利要求4所述的黑色色料，其特征在于：所述M为Cu、Mn、Fe中的一种元素时，x=0.09～0.14、y=0.02～0.03；M为Cu、Mn、Fe中的多种元素时，x=0.09～0.15、y=0.02～0.05。6.根据权利要求1所述的黑色色料，其特征在于：所述M为多种元素时，其各元素含量之比为等摩尔比。7.根据权利要求1所述黑色色料的制备方法，其特征在于：采用固相法制备的步骤为：步骤一：根据色料配方组成和所用原料化学组成，分别称取TiO2、Cr2O3、MoO3、MnO2、CuO、Fe2O3为原料，通过湿法球磨混合均匀；步骤二：将步骤一球磨后混合物浆料在70～90℃充分干...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小珍，周小坚，江瑜华，陈仁华，刘华锋，常启兵，汪永清，
申请(专利权)人：江西金环颜料有限公司，
类型：发明
国别省市：