一種尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于陶瓷顏料技術領域，具體涉及一種尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 不斷上漲的能源成本推動新技術的發展，意義在于全球范圍內提高能源效率。現 有技術是利用近紅外反射顏料，當物體暴露于陽光下時，顏料將顏色傳遞給物體，反射從物 體傳來的不可見熱，從而減少集聚熱量，最終太陽能的反射降低了熱集聚導致冷卻系統荷 載的減小而節能。如果采用這種顏料裝飾建筑屋頂，屋頂會反射更多的太陽輻射從而降低 室內溫度，在夏季可大幅度節約資金。
[0003] 利用兩種物質復合是制備彩色無機顏料的方法之一，復合金屬氧化物無機顏料如 鉻綠、錫酸鎘、鉻酸鉛、鎘黃和鈦酸鉻黃等，已經被廣泛用作近紅外反射顏料。然而，傳統的 藍色顏料大多包含有毒的重金屬如鉛、鉻等對環境和個人造成了嚴重的影響。不僅如此，傳 統單一性能的顏料已不能滿足各行各業的需求。同時我們知道，當材料尺寸降到納米級以 后，就具有常規材料無可比擬的優越性能。因此，尋求綠色的合成方法，在相對溫和的環境 中獲得尺寸小、分散性好、粒度分布均勻的高性能納米藍色顏料勢在必行。
[0004] 常用的TiO2是一種高紅外反射隔熱顏料，它是白色疏松粉末，屏蔽紫外線作用強， 有良好的分散性和耐候性。但由于它自身外觀為白色，所以很容易造成白色污染，對大氣造 成一定程度的污染，也在一定程度上傷害了人的視網膜。
[0005] 申請號為201210053903. 7的專利申請公開了一種無機藍色顏料的制備方法，雖 然該顏料具有熱穩定性好、光穩定性佳等優點，且該無機藍色顏料與傳統顏料相比，表現出 更為優異的著色性能，如著色力更高，色彩更鮮艷，藍色更純等，但是其制備過程中的操作 步驟繁瑣，大規模生產難以保證質量，且成本較高；而且合成溫度高，不利于工業化生產。因 此，尋求綠色的合成方法，在相對溫和的環境中獲得尺寸小、分散性好、粒度分布均勻的高 性能的納米復合藍色顏料勢在必行。
【發明內容】
[0006] 本發明目的在于克服現有技術缺陷，提供一種尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料及 其制備方法，其將活性TiO2與藍色顏料CoAl204進行復合，在較低的溫度下合成了高亮度的 藍色環保無機顏料。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 將CoAl2O4溶于水中，得到溶液A; 2) 將鈦酸丁酯與2 - 3體積倍的無水乙醇混合均勻，得到溶液B;添加的鈦酸丁酯以二 氧化鈦計，CoAl2O4的添加量為二氧化鈦重量的2 - 10倍； 3) 在攪拌條件下將溶液B逐滴加入到溶液A中，室溫攪拌5h以上，再靜置陳化24 - 48h，得到不透明凝膠； 4)步驟3)得到的不透明凝膠經干燥、研磨獲得疏松的前驅體粉末，然后轉入馬弗爐中 于400 - 500°C焙燒4 一 6h，即得。
[0008] 具體的，步驟3)中的攪拌速度為80 - 100轉/分；步驟4)中的干燥條件具體為： 80°C先干燥4h，再90°C干燥2h。
[0009] 步驟1)中所述的CoAl2O4經下述方法獲得：將Co(NO3) 2 ? 6H20和Al(NO3) 2 ? 6H20 溶于甘氨酸的水溶液中，先在60± 10 °C下攪拌至澄清，然后加熱至100 - 120 °C攪拌 100±lOmin，在此過程中溶液發生自蔓延燃燒反應生成疏松的粉體，所得粉體于700 - 900°C煅燒即得。
[0010] 上述CoAl2O4的制備過程中，添加的Co(NO3) 2 ? 6H20、Al(NO3) 2 ? 6H20 分別以Co、Al 計，甘氨酸摩爾量為Co、Al摩爾量之和的2倍，Co、Al的摩爾比為1 :2。煅燒溫度優選為 750 - 850 °C，更進一步優選 800 - 850 °C。
[0011] 采用上述任一方法制備得到的尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料。
[0012] CoAl2O4的制備過程中，煅燒溫度在700 - 900°C時，所得CoAl204分散性一般，呈 色性一般；煅燒溫度在750 - 850°C時，所得CoAl2O4分散性較好，呈色性較好；煅燒溫度在 800 - 850°C時，所得CoAl2O4分散性最好，呈色性也最好。
[0013] 步驟3)中室溫攪拌時間優選5 - 6h。攪拌反應時間小于5h，產物不能充分反應 復合，導致產物相不均勻。步驟4)中，焙燒溫度在400 - 500°C時，所得尖晶石型復合超細 藍色陶瓷顏料產物分散性較好，粒度分布更加均勻。如果煅燒溫度過低(小于400°C)，則產 物不能充分復合，表現為顏色不純；如果煅燒溫度過高(大于500°C)，雖然產物的色度無明 顯變化，但工業化生產耗能將大大增加。
[0014] 和現有技術相比，本發明的有益效果： 本發明將CoAl2O4藍色顏料和TiO2復合，通過二者的協同效應，將二者的優勢發揮到最 佳，合成出了CoAl2O4/TiO2納米復合陶瓷顏料。本發明所得尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏 料結合了CoAl2O4和TiO2的優良性能，色澤鮮艷、高溫不變色等優點。此外，本發明制備方 法簡單，原料易得，合成溫度低，工藝簡單可控，適于規模化生產；且所得產品為低分子、低 毒甚至無毒有機物，不含鉛鉻等有毒元素，綠色環保，產物粒子分散性好、粒度分布均勻，呈 色性好。
【附圖說明】
[0015] 圖1為TiO2量相同，不同焙燒溫度（400、500°C)下，實施例2和4尖晶石型復合 (CoAl2O4/TiO2)超細藍色陶瓷顏料的X射線衍射譜圖； 圖2為焙燒溫度（500°C)相同，不同1102量（0. 2g、0.8g)下，實施例3和4尖晶石型復 合（CoAl2O4/TiO2)超細藍色陶瓷顏料的X射線衍射譜圖； 圖3為在同一放大倍數條件下，制備例2所述CoAl2O4和實施例2尖晶石型復合 (CoAl2O4/TiO2)超細藍色陶瓷顏料的高分辨電鏡掃描圖； 圖4為CoAl2O4復合后的局部面掃描能譜圖； 圖5為CoAl2O4復合前后的能譜分析圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下結合實施例對本發明的技術方案作進一步地詳細介紹，但本發明的保護范圍 并不局限于此。
[0017] CoAl2O4 制備例 1 首先將22. 509g甘氨酸溶于120mL蒸餾水中，然后加入14. 552g的Co(NO3) 2 ? 6H20和 37. 513g的Al(NO3)3 ? 6H20,放在設定溫度為60°C的磁力攪拌器上溶解攪拌，至溶解完全獲 得澄清液(約需20min)。然后加熱至IKTC反應lOOmin，在此過程中液體粘稠膨脹、緊接著 釋放出氣體，迅速發生自蔓延燃燒反應，生成疏松的粉體。所得粉體在700°C下煅燒4h，即 得藍色納米顏料C〇A1204。
[0018] (：〇八1204制備例 2 首先將22. 509g甘氨酸溶于120mL蒸餾水中，然后依次加入14. 552g的Co(NO3) 2 *6H20 和37. 513g的Al(NO3) 3 ? 6H20,放在設定溫度為60°C的磁力攪拌器上溶解攪拌，至溶解完全 獲得澄清液(約需20min)。然后加熱至IKTC反應lOOmin，在此過程中液體粘稠膨脹、緊接 著釋放出氣體，迅速發生自蔓延燃燒反應，生成疏松的粉體。所得粉體在800°C下煅燒4h， 即得藍色納米顏料C〇A1204。
[0019] (：〇八1204制備例 3 首先將22. 509g甘氨酸溶于120mL蒸餾水中，然后依次加入14. 552g的Co(NO3) 2 *6H20 和37. 513g的Al(NO3) 3 ? 6H20,放在設定溫度為60°C的磁力攪拌器上溶解攪拌，至溶解完全 獲得澄清液(約需20min)。然后加熱至IKTC反應lOOmin，在此過程中液體粘稠膨脹、緊接 著釋放出氣體，迅速發生自蔓延燃燒反應，生成疏松的粉體。所得粉體在900°C下煅燒4h， 即得藍色納米顏料C〇A1204。
[0020] 實施例1 一種尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 將2gCoAl2O4加入到IOOmL水中，攪拌均勻，得到溶液A; 2) 將0. 852g鈦酸丁酯(換算后為0. 2g二氧化鈦）與2體積倍的無水乙醇混合均勻，得 到溶液B; 3) 在攪拌條件下將溶液B逐滴加入到溶液A中，以90轉/分的速度下室溫攪拌5h，再 靜置陳化24h得到不透明凝膠； 4) 步驟3)所得不透明凝膠在80°C先干燥4h，再90°C干燥2h，然后經研磨獲得疏松的 前驅體粉末，最后轉入馬弗爐中于400°C焙燒5h，即得尖晶石型復合（CoAl2O4/TiO2)超細藍 色陶瓷顏料。
[0021] 實施例2 一種尖晶石型復合超細藍色陶瓷顏料的制備方法，其包括如