一种尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于陶瓷颜料技术领域，具体涉及一种尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 不断上涨的能源成本推动新技术的发展，意义在于全球范围内提高能源效率。现 有技术是利用近红外反射颜料，当物体暴露于阳光下时，颜料将颜色传递给物体，反射从物 体传来的不可见热，从而减少集聚热量，最终太阳能的反射降低了热集聚导致冷却系统荷 载的减小而节能。如果采用这种颜料装饰建筑屋顶，屋顶会反射更多的太阳辐射从而降低 室内温度，在夏季可大幅度节约资金。
[0003] 利用两种物质复合是制备彩色无机颜料的方法之一，复合金属氧化物无机颜料如 铬绿、锡酸镉、铬酸铅、镉黄和钛酸铬黄等，已经被广泛用作近红外反射颜料。然而，传统的 蓝色颜料大多包含有毒的重金属如铅、铬等对环境和个人造成了严重的影响。不仅如此，传 统单一性能的颜料已不能满足各行各业的需求。同时我们知道，当材料尺寸降到纳米级以 后，就具有常规材料无可比拟的优越性能。因此，寻求绿色的合成方法，在相对温和的环境 中获得尺寸小、分散性好、粒度分布均匀的高性能纳米蓝色颜料势在必行。
[0004] 常用的TiO2是一种高红外反射隔热颜料，它是白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强， 有良好的分散性和耐候性。但由于它自身外观为白色，所以很容易造成白色污染，对大气造 成一定程度的污染，也在一定程度上伤害了人的视网膜。
[0005] 申请号为201210053903. 7的专利申请公开了一种无机蓝色颜料的制备方法，虽 然该颜料具有热稳定性好、光稳定性佳等优点，且该无机蓝色颜料与传统颜料相比，表现出 更为优异的着色性能，如着色力更高，色彩更鲜艳，蓝色更纯等，但是其制备过程中的操作 步骤繁琐，大规模生产难以保证质量，且成本较高；而且合成温度高，不利于工业化生产。因 此，寻求绿色的合成方法，在相对温和的环境中获得尺寸小、分散性好、粒度分布均匀的高 性能的纳米复合蓝色颜料势在必行。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料及 其制备方法，其将活性TiO2与蓝色颜料CoAl204进行复合，在较低的温度下合成了高亮度的 蓝色环保无机颜料。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 将CoAl2O4溶于水中，得到溶液A; 2) 将钛酸丁酯与2 - 3体积倍的无水乙醇混合均匀，得到溶液B;添加的钛酸丁酯以二 氧化钛计，CoAl2O4的添加量为二氧化钛重量的2 - 10倍； 3) 在搅拌条件下将溶液B逐滴加入到溶液A中，室温搅拌5h以上，再静置陈化24 - 48h，得到不透明凝胶； 4)步骤3)得到的不透明凝胶经干燥、研磨获得疏松的前驱体粉末，然后转入马弗炉中 于400 - 500°C焙烧4 一 6h，即得。
[0008] 具体的，步骤3)中的搅拌速度为80 - 100转/分；步骤4)中的干燥条件具体为： 80°C先干燥4h，再90°C干燥2h。
[0009] 步骤1)中所述的CoAl2O4经下述方法获得：将Co(NO3) 2 ? 6H20和Al(NO3) 2 ? 6H20 溶于甘氨酸的水溶液中，先在60± 10 °C下搅拌至澄清，然后加热至100 - 120 °C搅拌 100±lOmin，在此过程中溶液发生自蔓延燃烧反应生成疏松的粉体，所得粉体于700 - 900°C煅烧即得。
[0010] 上述CoAl2O4的制备过程中，添加的Co(NO3) 2 ? 6H20、Al(NO3) 2 ? 6H20 分别以Co、Al 计，甘氨酸摩尔量为Co、Al摩尔量之和的2倍，Co、Al的摩尔比为1 :2。煅烧温度优选为 750 - 850 °C，更进一步优选 800 - 850 °C。
[0011] 采用上述任一方法制备得到的尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料。
[0012] CoAl2O4的制备过程中，煅烧温度在700 - 900°C时，所得CoAl204分散性一般，呈 色性一般；煅烧温度在750 - 850°C时，所得CoAl2O4分散性较好，呈色性较好；煅烧温度在 800 - 850°C时，所得CoAl2O4分散性最好，呈色性也最好。
[0013] 步骤3)中室温搅拌时间优选5 - 6h。搅拌反应时间小于5h，产物不能充分反应 复合，导致产物相不均匀。步骤4)中，焙烧温度在400 - 500°C时，所得尖晶石型复合超细 蓝色陶瓷颜料产物分散性较好，粒度分布更加均匀。如果煅烧温度过低(小于400°C)，则产 物不能充分复合，表现为颜色不纯；如果煅烧温度过高(大于500°C)，虽然产物的色度无明 显变化，但工业化生产耗能将大大增加。
[0014] 和现有技术相比，本发明的有益效果： 本发明将CoAl2O4蓝色颜料和TiO2复合，通过二者的协同效应，将二者的优势发挥到最 佳，合成出了CoAl2O4/TiO2纳米复合陶瓷颜料。本发明所得尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜 料结合了CoAl2O4和TiO2的优良性能，色泽鲜艳、高温不变色等优点。此外，本发明制备方 法简单，原料易得，合成温度低，工艺简单可控，适于规模化生产；且所得产品为低分子、低 毒甚至无毒有机物，不含铅铬等有毒元素，绿色环保，产物粒子分散性好、粒度分布均匀，呈 色性好。
【附图说明】
[0015] 图1为TiO2量相同，不同焙烧温度（400、500°C)下，实施例2和4尖晶石型复合 (CoAl2O4/TiO2)超细蓝色陶瓷颜料的X射线衍射谱图； 图2为焙烧温度（500°C)相同，不同1102量（0. 2g、0.8g)下，实施例3和4尖晶石型复 合（CoAl2O4/TiO2)超细蓝色陶瓷颜料的X射线衍射谱图； 图3为在同一放大倍数条件下，制备例2所述CoAl2O4和实施例2尖晶石型复合 (CoAl2O4/TiO2)超细蓝色陶瓷颜料的高分辨电镜扫描图； 图4为CoAl2O4复合后的局部面扫描能谱图； 图5为CoAl2O4复合前后的能谱分析图。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围 并不局限于此。
[0017] CoAl2O4 制备例 1 首先将22. 509g甘氨酸溶于120mL蒸馏水中，然后加入14. 552g的Co(NO3) 2 ? 6H20和 37. 513g的Al(NO3)3 ? 6H20,放在设定温度为60°C的磁力搅拌器上溶解搅拌，至溶解完全获 得澄清液(约需20min)。然后加热至IKTC反应lOOmin，在此过程中液体粘稠膨胀、紧接着 释放出气体，迅速发生自蔓延燃烧反应，生成疏松的粉体。所得粉体在700°C下煅烧4h，即 得蓝色纳米颜料C〇A1204。
[0018] (：〇八1204制备例 2 首先将22. 509g甘氨酸溶于120mL蒸馏水中，然后依次加入14. 552g的Co(NO3) 2 *6H20 和37. 513g的Al(NO3) 3 ? 6H20,放在设定温度为60°C的磁力搅拌器上溶解搅拌，至溶解完全 获得澄清液(约需20min)。然后加热至IKTC反应lOOmin，在此过程中液体粘稠膨胀、紧接 着释放出气体，迅速发生自蔓延燃烧反应，生成疏松的粉体。所得粉体在800°C下煅烧4h， 即得蓝色纳米颜料C〇A1204。
[0019] (：〇八1204制备例 3 首先将22. 509g甘氨酸溶于120mL蒸馏水中，然后依次加入14. 552g的Co(NO3) 2 *6H20 和37. 513g的Al(NO3) 3 ? 6H20,放在设定温度为60°C的磁力搅拌器上溶解搅拌，至溶解完全 获得澄清液(约需20min)。然后加热至IKTC反应lOOmin，在此过程中液体粘稠膨胀、紧接 着释放出气体，迅速发生自蔓延燃烧反应，生成疏松的粉体。所得粉体在900°C下煅烧4h， 即得蓝色纳米颜料C〇A1204。
[0020] 实施例1 一种尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 将2gCoAl2O4加入到IOOmL水中，搅拌均匀，得到溶液A; 2) 将0. 852g钛酸丁酯(换算后为0. 2g二氧化钛）与2体积倍的无水乙醇混合均匀，得 到溶液B; 3) 在搅拌条件下将溶液B逐滴加入到溶液A中，以90转/分的速度下室温搅拌5h，再 静置陈化24h得到不透明凝胶； 4) 步骤3)所得不透明凝胶在80°C先干燥4h，再90°C干燥2h，然后经研磨获得疏松的 前驱体粉末，最后转入马弗炉中于400°C焙烧5h，即得尖晶石型复合（CoAl2O4/TiO2)超细蓝 色陶瓷颜料。
[0021] 实施例2 一种尖晶石型复合超细蓝色陶瓷颜料的制备方法，其包括如