[发明专利]一种纳米钴蓝颜料的制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米钴蓝颜料的制备方法，以钴盐、铝盐、带功能基团有机大分子、pH调节剂、溶剂和助剂为原料，利用带功能基团有机大分子对钴、铝的分子识别及诱导作用进行有机‑无机纳米自组装，再通过共沉淀反应，制备有机‑无机纳米复合沉淀，将沉淀分离、洗涤、煅烧、研磨、分散，得到纳米钴蓝颜料。该制备工艺流程简单、可控，重复性好，成本相对低廉，绿色环保，制备得到的纳米钴蓝颜料颜色鲜艳、着色性好。

技术领域

本发明属于化工颜料技术领域，尤其涉及一种纳米钴蓝颜料的制备方法。

背景技术

钴蓝是金属氧化物混相颜料的一种，其颜色饱和度高，透明度、折射率等性能也较优异，因此可用于喷墨、涂料、陶瓷、塑料的着色，另外其显著优势是化学性质十分稳定，耐候性、耐热性、耐酸碱性都非常优异，在苛求环境也可达到满意的效果，且无毒环保，这些都使其拥有极大的应用空间，尤其是其在超耐久型涂层以及一些特种材料上的应用，拥有无可比拟的优势。

目前常用的制备钴蓝颜料的方法有固相法、液相法、气相法等方法。传统工业生产上制备钴蓝方法多用固相法，将金属盐或金属氧化物通过搅拌等方式使其机械混合，烘干后研磨成细小颗粒，在高温下烧结得到钴蓝颜料，这类方法有一定缺陷，在生产过程中，需要较高煅烧温度增加能耗，得到的最后产物大小不均匀，色泽较暗，化学稳定性较差。

气相法制备钴蓝是在高温下使固态原料通过蒸发为蒸汽或直接使用气态原材料，通过化学反应使得固态原料凝聚成固态颗粒，可得到纳米钴蓝产物，产物粒度小纯度高，但设备成本太过昂贵。

液相法制备钴蓝是通过使物料在液相时混合均匀，反应充分后再经过煅烧得到产物，产物粒度较小且纯度高，且煅烧温度要比固相法容易控制，但目前的缺点是成本比较高，工业规模化难推广。常见的液相法包括沉淀法、溶胶凝胶法、溶剂蒸发法、微乳液法、水热法等。中国专利CN105199435报道利用NaOH为沉淀剂，添加无机粘土矿物为填料，通过沉淀法得到杂化颜料前驱体，煅烧得到钴蓝颜料。Kurajica等以仲丁醇铝、仲丁醇、乙酰乙酸乙酯、硝酸钴为原料，通过溶胶-凝胶法制备前驱体，经过2天凝胶干燥后700-900℃煅烧得到钴蓝晶体(Materials Chemistry and Physics.2012,135(2-3):587-593)。中国专利CN101575465报道用溶剂蒸发法制备钴蓝，使用氮气喷枪使金属盐溶液分散在液氮中，冷冻干燥使溶质析出，煅烧后得到鲜亮的纳米级钴蓝粉体。中国专利CN102241528报道以硝酸钴、硝酸铝为原料，加入改性剂，在250℃、30Mpa条件下利用水热合成法，直接得到10-15nm疏水钴蓝纳米颗粒。从上面实例可以看出，通过液相法可以得到较为均匀、鲜艳的钴蓝颜料，但多用于实验室制备，在推广至大范围工业生产上仍有一定困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种粒径可控的纳米钴蓝颜料的制备方法，该制备工艺流程简单、可控，重复性好，成本相对低廉，绿色环保，制备得到的纳米钴蓝颜料颜色鲜艳、着色性好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种纳米钴蓝颜料的制备方法，包括如下步骤：1)、钴蓝前驱体的制备：以钴盐、铝盐、带功能基团有机大分子、pH调节剂、溶剂和助剂为原料，带功能基团有机大分子上的功能基团通过络合、配位、静电等作用与钴离子、铝离子结合，使有机大分子官能团位点表面的钴、铝离子浓度大幅度升高，利用带功能基团有机大分子作为沉淀剂，通过共沉淀反应，快速成核形成钴蓝颜料前驱体，并利用带功能基团有机大分子的诱导作用(静电、结构及立体化学匹配)及空间位阻作用对晶体生长进行调控和限制，有机-无机纳米自组装制备有机-无机纳米复合沉淀，将沉淀分离、洗涤后制得钴蓝前驱体；2)将制得的钴蓝前驱体经煅烧、研磨、分散，得到原始粒径小于100nm的纳米钴蓝颜料；