[发明专利]一种亮蓝色金属离子掺杂钴蓝/石英砂杂化颜料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种亮蓝色金属离子掺杂钴蓝/石英砂杂化颜料的制备方法，是将石英砂粉碎后高速搅拌分散在含有二价钴盐、三价铝盐和掺杂金属离子盐的水溶液中，然后在搅拌下用氢氧化钠溶液条体系pH至8~10，继续搅拌反应0.5~2h；所得固体产物离心，洗涤后置于管式炉中，在1000~1200℃下高温晶化0.5~2h，制得亮蓝色金属离子掺杂钴蓝/石英砂杂化颜料。本发明利用金属离子掺杂，可显著提高钴蓝/石英砂杂化颜料的颜色性能，所得杂化颜料色泽亮丽，具有优异的耐酸碱和耐紫外光照性能，扩展了钴蓝颜料的应用。另外，低品位石英砂和金属离子的引入，降低了钴化合物的使用量和钴蓝颜料的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种制备亮蓝色钴蓝杂化颜料的方法，尤其设计一种以低品位石英砂为基材，利用金属离子掺杂制备亮蓝色钴蓝杂化颜料的方法，属于纳米尖晶石型杂化颜料的制备技术领域。

背景技术

钴蓝是一种尖晶石型高性能环保无毒无机颜料，可用于耐高温涂料、陶瓷、玻璃和耐高温工程塑料着色。但因其制备成本高昂，应用领域严重受限。近年来，基底型钴蓝无机杂化颜料成为颜料领域研究的热点（CN102796404A，一种在云母钛上包覆无机纳米膜制备着色复合材料的方法；CN105199435A，一种钴蓝/黏土矿物杂化颜料的制备方法）。通过引入无机基底材料可以有效减少钴的用量，降低钴蓝颜料的生产成本（RSC Advances, 2015,5, 102674-102681；Dyes and Pigments, 2017, 139, 473-481.）。石英是地球表面分布最广的矿物之一，作为核心原料在硅原料生产与供应中起着不可替代的重要作用，其中优质石英广泛应用于光导纤维、航空航天仪器、特种光学玻璃和化学分析仪器等领域。众所周知，以石英和氧化钴为原料，通过高温反应可以制得蓝色橄榄石型正硅酸钴，其钴含量相比钴蓝颜料较高，但耐酸性能较差。目前，以低品位石英砂为基材制备亮蓝钴蓝杂化颜料还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于低品位石英砂和金属离子掺杂的亮蓝色钴蓝/石英砂杂化颜料及其制备方法。

一、亮蓝色金属离子掺杂钴蓝/石英砂杂化颜料

组成成分：本发明亮蓝色金属离子掺杂钴蓝/石英砂杂化颜料，其组成通式为Co_1-xM_xAl₂O₄/石英砂，其中M=Mg、Ca、Ba、Sr，x=0.1~0.8；且Co和M的总物质的量与Al的物质的量比为1:2；石英砂的重量百分含量为40%~80%。

制备工艺：是将低品位石英砂粉碎至100~300目，高速搅拌分散于含有与二价钴盐、三价铝盐和掺杂金属离子盐的水溶液中，然后在搅拌下用氢氧化钠溶液条体系pH至8~10，继续搅拌反应0.5~2h；所得固体产物离心，洗涤后置于管式炉中，在1000~1200℃下高温晶化0.5~2h，制得亮蓝色金属离子掺杂钴蓝/石英砂杂化颜料。

所述低品位石英砂中二氧化硅的含量小于80%。

所述二价钴盐为硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴、氯化钴中的至少一种；三价铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、溴化铝中的至少一种。

所述掺杂金属离子盐为镁盐、钙盐、钡盐、锶盐中的一种。其中镁盐为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、醋酸镁中的至少一种；钙盐为硝酸钙、氯化钙、醋酸钙中的至少一种；钡盐为硝酸钡、氯化钡、醋酸钡中的至少一种；锶盐为硝酸锶、氯化锶、醋酸锶中的至少一种。

所述二价钴离子和掺杂金属离子的总物质的量与三价铝离子的物质的量比为1:2。

所述石英砂的添加量以杂化颜料中的重量百分含量为40%~80%计量。

所述氢氧化钠溶液的浓度控制在3~8 mol/L。浓度太低，会降低体系的固含量；浓度太高不利于控制钴蓝粒子的粒径和粒径分布。

二、钴蓝/石英砂杂化颜料的表征