本发明专利技术公开一种溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料的方法。采用氧化铜和三氧化二铬为原料，通过加入硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液，再用盐酸调节混合液的pH值制成溶胶-凝胶，然后经干燥制成干凝胶，再通过自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料。实现了以氧化物为原料制备溶胶-凝胶；通过硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物上羧基的协同作用，减少了金属离子的偏析现象，有效阻止热分解过程中纳米晶的团聚，得到的产品纯度高，粒径细且分布均匀，晶形规整。克服了传统固相煅烧法产品颗粒粗大且粒度分布宽，需对产品研磨而破坏晶形等缺点；减少了空气污染，消除了洗涤阴离子带来的废水污染；降低了煅烧温度和保温时间，节约了能源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于精细化工领域，涉及。
技术介绍
铜络黑(CuCr2O4)颜料是一种具有尖晶石型晶体结构的金属氧化物混相颜料，具有优良的遮盖力、耐化学品性能、耐高温性能、户外稳定和不扩散等性能，常用于陶瓷、搪瓷、涂料和塑料等领域。铜铬黑在陶瓷和搪瓷中主要起着色和防腐蚀等作用。由于铜铬黑具有卓越的耐高温和耐候性能，被广泛应用于室外用的钢卷涂料，也用于氟树脂、有机硅、聚酯等耐热、耐候的涂料系统中，还可应用于长效涂料及工程塑料中。此外，铜铬黑还具有优良的可见光响应性和光化学稳定性，在光催化分解水制氢、光降解有机物等方面具有广阔的应用前景，如对甲基橙、酸性红B、活性艳红K-2G等有机染料的脱色降解。制备铜铬黑的传统方法主要有固相法和氢氧化物共沉淀法。固相法常以纯度较高的固体碳酸铜和重铬酸钠，或氧化铜和三氧化二铬按一定比例混合，研磨成细粉，然后放入煅烧炉中煅烧一段时间，再经漂洗、过滤、干燥、研磨得成品。氢氧化物共沉淀法是以铜和铬的易溶性盐溶液按一定比例混合，然后加碱进行共沉淀，沉淀物经漂洗、过滤、干燥，再在煅烧炉中煅烧制成产品。此外，还有水热法、微乳液法和溶胶凝胶法等方法。固相法制备铜铬黑存在以下问题:(I)由于原料为固体，即使经较长时间的研磨混合也不均匀，导致反应物颗粒接触面积小，反应活性较低，反应不均匀、充分；(2)为使反应充分、均匀，反应温度较高，一般需达1200°C左右，能耗高，且使颜料结块严重，颗粒较粗且分布不均匀；(3)为满足应用的粒度要求，往往需再次研磨，易造成晶格破坏，带来杂质，降低其耐化学品性能。采用氢氧化物共沉淀法原料要求易溶性盐，如铜、铬的硝酸盐、硫酸盐等，要求较高；生产工序较复杂，产品颗粒粗大且颗粒分布不均匀，产品纯度不高。而其它化学方法，如水热法、微乳液法和溶胶凝胶法，对原料要求也较高，工艺过程复杂，常需高温高压，对设备的要求较高，反应时间较长，生产成本较高，不利于工业化生产。
技术实现思路
针对上述铜铬黑颜料现有制备方法存在的问题，本专利技术提供一种产品纯度高、颗粒较细、分布较均匀、晶形完整的溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料的方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案为:，其制备方法包括以下步骤:( I)溶胶-凝胶的制备按化学计量比η (Cu): n (Cr)=I: 2~2.20称取一定量的氧化铜和三氧化二铬，与氧化铜和三氧化二铬总质量5~6倍的水混合搅匀，再与硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液混合，保持温度85~90°C。在不断搅拌下缓慢加入盐酸维持pH值在3.5~4.5，至混合溶液逐渐变为绿色透明溶胶，然后蒸发水分转变成墨绿色凝胶。(2)干凝胶前躯体的制备将步骤(1)所得凝胶置于电热鼓风干燥箱中，在110~120°C下干燥1.5~2.5h制成干凝胶前驱体。(3)自蔓延燃烧制备铜铬黑颜料将步骤(2)所得干凝胶前躯体置于马弗炉中，在空气气氛下点燃燃烧成灰黒色粉末，再升温至600~1000°C，保温2~4h，出炉冷却得铜铬黑产品。上述的溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料的方法，所述步骤(1)中的硬脂酸与丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物的质量比为5~10: 1，硬脂酸对氧化铜的质量比为4~5: I ;丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物的相对分子质量为10000~100000。本专利技术产品适于陶瓷、搪瓷、涂料、塑料、钢卷涂料，以及氟树脂、有机硅、聚酯等耐热、耐候的涂料系统中，还可应用于长效涂料及工程塑料中。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:(I)本专利技术通过加入硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液并加入盐酸，成功实现了以氧化物为原料制备溶胶-凝胶，克服了传统方法制备溶胶-凝胶需用可溶性盐的缺陷。(2)本专利技术采用氧化铜和三氧化二铬等氧化物为原料，克服了以可溶性盐，如硝酸盐和盐酸盐为原料在高温燃烧时产生的大气污染，以及采用硫酸盐为原料需对产品洗涤带来的水污染。(3)本专利技术通过加入`硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物，使金属离子与羧基络合，利用丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物分子链上羧基有规律的分布，并与硬脂酸协同作用，使铜、铬等元素形成以丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物分子链上羧基为核心的均匀分布，不仅减少了金属离子的偏析现象，有效阻止热分解过程中纳米晶的团聚，使产品纯度高、颗粒较细、晶形完整，而且使产品颗粒粒度分布均匀，克服了传统固相煅烧法产品颗粒粗大且粒度分布宽、需对产品研磨而破坏晶形等缺点，因此，采用本专利技术方法制备的产品具有更优的技术性能指标和使用性能。(4)本专利技术方法不需要对煅烧后的产品进行后处理，大大地降低了产品制备的煅烧温度和保温时间，节约了能源。(5)本专利技术制备エ艺简单，反应条件温和，易于操作和控制，“三废”少，所需设备为常规设备，易于实现エ业化生产，具有广阔的应用前景。【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进ー步的说明。图1为本专利技术的エ艺流程图。图2为实施例2所得产品的X-射线衍射图。图3为实施例2所得产品的扫描电镜图。图4为实施例2所得产品的能谱分析图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进ー步详细的描述。实施例1(I)取100g含量为98.0%的氧化铜和189.1g含量为99.0%的三氧化二铬，加入1450mL的水混合搅匀，再与400g硬脂酸和80g相对分子质量为10210的丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液混合，保持温度85°C，在不断搅拌下缓慢加入盐酸维持溶液pH值在3.5~4.5，至混合溶液逐渐变为绿色透明溶胶，然后蒸发水分转变成墨緑色凝胶。(2)将步骤(1)所得凝胶置于电热鼓风干燥箱中，在110°C下干燥2.5h制成干凝胶前驱体。(3)将步骤(2)所得干凝胶前躯体置于马弗炉中，在空气气氛下点燃燃烧成灰黒色粉末，再升温至600°C，保温4h，出炉冷却，压细得铜铬黑产品。实施例2(I)取100g含量为98.0%的氧化铜和189.1g含量为99.0%的三氧化二铬，加入1735mL的水混合搅匀，再与450g硬脂酸和60g相对分子质量为31831的丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液混合，保持温度90°C，在不断搅拌下缓慢加入盐酸维持溶液pH值在3.5~4.5，至混合溶液逐渐变为绿色透明溶胶，然后蒸发水分转变成墨緑色凝胶。(2)将步骤(1)所得凝胶置于电热鼓风干燥箱中，在115°C下干燥2h制成干凝胶前驱体。(3)将步骤(2)所得干凝胶前躯体置于马弗炉中，在空气气氛下点燃燃烧成灰黒色粉末，再升温至800°C，保温3.5h，出炉冷却，压细得铜铬黑产品。实施例3 (I)取100g含量为98.0%的氧化铜和198.6g含量为99.0%的三氧化二铬，加入1640mL的水混合搅匀，再与480g硬脂酸和70g相对分子质量为52356的丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液混合，保持温度88°C，在不断搅拌下缓慢加入盐酸维持溶液pH值在3.5~4.5，至混合溶液逐渐变为绿色透明溶胶，然后蒸发水分转变成墨緑色凝胶。(2)将步骤(1)所得凝胶置于电热鼓风干燥箱中，在115°C下干燥2h制成干凝胶前驱体。(3)将步骤(2)所得干凝胶前躯体置于马弗炉中，在空气气氛下点燃燃烧成灰黒色粉末，再升温至900°C，保温3h，出炉冷却，压细得铜铬黑产品。实施例4(I)取100g含量为98.0%的氧化铜和208.0g含量为99本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溶胶?凝胶自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）溶胶?凝胶的制备按化学计量比n(Cu)∶n(Cr)=1∶2～2.20称取一定量的氧化铜和三氧化二铬，与氧化铜和三氧化二铬总质量5～6倍的水混合搅匀，再与硬脂酸和丙烯酸?苯乙烯嵌段共聚物混合溶液混合，保持温度85～90℃，在不断搅拌下缓慢加入盐酸维持pH值在3.5～4.5，至混合溶液逐渐变为绿色透明溶胶，然后蒸发水分转变成墨绿色凝胶；（2）干凝胶前躯体的制备将步骤（1）所得凝胶置于电热鼓风干燥箱中，在110～120℃下干燥1.5～2.5h制成干凝胶前驱体；（3）自蔓延燃烧制备铜铬黑颜料将步骤（2）所得干凝胶前躯体置于马弗炉中，在空气气氛下点燃燃烧成灰黑色粉末，再升温600～1000℃，保温2～4h，出炉冷却得铜铬黑产品。
【技术特征摘要】
1.一种溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)溶胶-凝胶的制备 按化学计量比n (Cu): n (Cr)=I: 2~2.20称取一定量的氧化铜和三氧化二铬，与氧化铜和三氧化二铬总质量5~6倍的水混合搅匀，再与硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液混合，保持温度85~90°C，在不断搅拌下缓慢加入盐酸维持pH值在3.5~4.5，至混合溶液逐渐变为绿色透明溶胶，然后蒸发水分转变成墨緑色凝胶； (2)干凝胶前躯体的制备 将步骤(1)所得凝胶置于电热鼓风干燥箱中，在110~120°C下干燥1.5~2.5h制成干凝胶前驱体； (3)自蔓...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘立华，李波，唐安平，令玉林，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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