[发明专利]改性钴蓝颜料制备高近红外反射的彩色颜料

说明书

一种近红外反射颜料及其制备方法，其特点为采用微波法‑凝胶法‑燃烧法联合工艺，制备彩色高近红外反射的节能环保纳米颜料。本发明提供的颜料化学通式为Co_1‑xM_xTi_yAl_2‑1.33yO₄，其中x＝0，y＝0‑1.5；y＝1.2，y＝1.2，x＝0‑1.0(M＝Zn、Ni、Mg)。本发明以钴蓝(CoAl₂O₄)为基体，对CoAl₂O₄尖晶石的四面体Co²⁺占位和八面体Al³⁺占位进行双离子的掺杂，在减少有害金属Co²⁺用量、降低成本的同时，丰富颜料的色彩，提高其近红外反射率，增强隔热性能。

技术领域

本发明属于技术领域，涉及一种无机纳米颜料的制备方法，尤其涉及以钴蓝颜料(CoAl₂O₄)为基体，进行离子掺杂和复合的、具有高近红外反射率的彩色颜料制备方法。

背景技术

地球每分钟要接收大约1.06×10¹⁹J的太阳光能量，这些能量为人类的生存发展提供最基础的保障，但同时也给人们造成很多困扰。如厂房外墙、大型化工设备等吸收大量太阳能，会大大的增加安全隐患；建筑物外墙吸收了太阳热能，会增加了室内温度，为了达到降温的效果势必会增加能源的消耗。

太阳光谱按波长可以分为3大部分：紫外区、可见区和近红外区，其中52％的能量集中在近红外区段。提高建筑物和露天设备外表涂层的近红外反射性能是节能降患的有效手段。目前，国内外采用的隔热涂料大多是以白色调和浅色调为主，白色(或浅色)涂层虽然有着优越的太阳光反射率，但是单调的色彩难以满足人们的审美需求。

颜料是赋予涂料色彩的主要成分，其近红外反射率的高低直接影响涂层的隔热性能。现在的彩色颜料大多含有Pd，Cd、Co、Cr等重金属，不仅成本较高，更重要的是对环境造成污染。申请号为CN201910379768.7的专利公开了一种采用将元素Mo和稀土元素La对BiVO₄进行掺杂的黄色近红外反射颜料及其水热制备方法，颜料近红外反射率为72％以上；申请号为CN201910380185.6的专利采用溶胶凝胶法，以Ca、Al、Ce和Fe的硝酸盐为原料，制备黄色至棕色双掺杂CaAl₂O₄型近红外反射颜料，近红外反射比在60％以上；申请号为CN201210342748.0的专利以Co、Cr、Zn、Ti等元素的多元金属氧化物为原料，采用固相法制备了绿色颜料，近红外反射率为60％；申请号为CN201410149298.2的专利Al、Cr、Fe、Ti等元素的多元金属氧化物为原料，采用固相法制备了平均粒径为5μm的红褐色颜料，近红外反射率最高为80％；申请号为CN201510240817.0的专利采用共沉淀法制备了NaZn_1-xCr_xPO₄多孔绿色颜料，颜料亮度值为60.3～67.3，近红外太阳光反射率为63.8％～69.1％；申请号为CN201510240842.9的专利采用共沉淀法制备了NaZn_1-xMn_xPO₄多孔紫红颜料，近红外太阳光反射率为59.8～65.8％。综上专利，为了达到降低成本和环境友好的目的，应避免选用稀土元素和有害金属元素作为掺杂离子；再者需采用一种有助于提高近红外反射率，且能制备粒径均匀的纳米粉体颜料的方法。是开发彩色高近红外反射的节能环保颜料的条件。

钴蓝(CoAl₂O₄)是常用的一种明亮清澈的无机蓝色颜料，除了具有良好的光学特性，还具有优异的耐高温，耐腐蚀，耐候性等特点，是有机颜料所无法比拟的，尤其是耐高温性，几乎所有颜料都无法企及，但商用钴蓝颜料的近红外反射率不高，一般维持在40％-50％之间。因此，本专利利用微波法-凝胶法-燃烧法联合工艺，在保持钴蓝良好特性的基础上，对其进行无毒过渡金属离子掺杂改性，开发新型彩色高近红外反射的节能环保颜料。

发明内容