[发明专利]一种钴铬绿颜料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，涉及一种无机金属氧化物混相颜料的制备方法，尤其是涉及一种钴铬绿颜料的制备方法。

背景技术

钴铬绿（CoCr₂O₄）是一种类似于海军绿的绿色铬酸钴颜料，属金属氧化物混相颜料，具有尖晶石型晶体结构。钴铬绿具有极好的耐化学腐蚀性，不溶于水和有机溶剂，与大多数热塑性和热固性树脂相容；优异的户外耐候性，良好的热稳定性和耐光性；并具有无渗透性，无迁移性等特点。这种颜料容易分散，着色力和遮盖力强，颜色鲜艳，常被设计用来模拟叶绿素的光谱反射曲线，使其具有红外反射特性；也被设计用于塑料以及纤维渗透以适合于军事用途。钴铬绿是绿色偏青光的无机粉末颜料，最常见用于军事器材、机械等做防伪着色，能耐1000℃高温，可用于氟碳涂料添加，是一种着色效果很好的彩色混相金属氧化物颜料。现已广泛应用于氟碳涂料、PVDF涂料、耐高温涂料、粉末涂料、地坪涂料、户外高耐候性涂料、户外塑料制品、塑钢门窗型材、塑料色母粒以及高档油墨等行业，包括帐蓬、收集器、防水纤维、RPVC、聚烯烃、工程树脂、高温涂料、工业卷钢涂料和低温油漆等。

制备钴铬绿颜料的传统方法是固相反应法，由于反应温度高、反应速度受到扩散动力学影响，所制备的颜料粒径大（微米级）、分布宽，呈色性能、高温稳定性及化学稳定性较差。为提高其应用性能，逐步开发了湿法制备方法，主要包括化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法和水热合成法等。氢氧化物共沉淀法要求使用易溶性金属盐为原料，如钴、铬的硝酸盐、硫酸盐等，生产工序较复杂，产品颗粒分布较宽，产品纯度不高。湿法制备容易出现金属离子的偏析现象，在热分解过程中也易出现纳米晶的团聚。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种产品纯度高、颗粒较细且分布较窄、晶形规整的钴铬绿颜料的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：一种钴铬绿颜料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）溶胶-凝胶的制备

按化学计量比n(Co)∶n(Cr)=1∶2～2.10称取一定量的钴和铬的可溶性盐或其氧化物，与钴和铬的可溶性盐或其氧化物总质量3～5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80～90℃，不断搅拌至混合溶液逐渐变为蓝绿色透明溶胶；当以钴和铬的氧化物为原料时，则需在搅拌过程中缓慢加入盐酸维持pH值在3.0～4.5，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120～130℃下干燥2～3h制成干凝胶前驱体。

（3）自蔓延燃烧制备钴铬绿颜料

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绿色粉末，再升温至800～1200℃，保温2～4h，出炉冷却得钴铬绿产品。

上述的钴铬绿颜料的制备方法，所述步骤（1）中的钴和铬的可溶性盐为其硝酸盐或盐酸盐，氧化物为氧化钴和三氧化二铬；硬脂酸与丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物的质量比为5～8∶1，硬脂酸对钴盐或氧化钴的质量比为3～5∶1；丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物的相对分子质量为10000～100000。

本发明产品可应用于氟碳涂料、PVDF涂料、耐高温涂料、粉末涂料、地坪涂料、户外高耐候性涂料、户外塑料制品、塑钢门窗型材、塑料色母粒以及高档油墨等领域中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明通过加入硬脂酸和丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物混合溶液，使其分子中的羧基与金属离子络合制备溶胶-凝胶前驱体，减少了金属离子的偏析现象；并通过丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物的分子链上羧基有规律地分布，及其与硬脂酸协同作用，使钴、铬等元素分布均匀，降低了反应过程中反应物种的扩散阻力，降低反应温度，提高了反应速度；并使产品成分更趋一致，粒径更均匀。

（2）本发明通过加入硬脂酸、丙烯酸-苯乙烯嵌段共聚物，有效阻止热分解过程中纳米晶的团聚。所得产品纯度高、粒径较细且分布较窄；产品松散，不需粉碎研磨即可达到使用要求，克服了采用其它方法因产品颗粒粗大且粒度分布宽而需对产品进行再次研磨带来的晶形破坏等缺点，所得产品晶形完整，使用性能明显提高。

（3）本发明方法大大地降低了产品制备的煅烧温度和保温时间，不需要对煅烧后的产品进行后处理，节约了能源。

（4）本发明制备工艺简单，原料易得，反应条件温和，易于操作和控制；产品质量好、性能优良，“三废”少；所需设备为常规设备，投资省，易于实现工业化生产。

附图说明