專利名稱：一種綠色近紅外反射顏料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機金屬氧化物顏料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綠色近紅外反射顏料及其制備方法。
背景技術(shù)：
無機氧化物顏料由于具有良好的溫度和化學(xué)穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、陶瓷等國民經(jīng)濟領(lǐng)域。光譜反射特性是表征各類無機顏料性能的重要參數(shù)，也是其固有屬性之一，在太陽光譜的可見光波段(400nnT700nm)的反射特性直接決定顏料的色調(diào)和明度；在光譜近紅外端(700nm-2500nm)的反射特性與顏料的太陽熱吸收/反射性能密切相關(guān)。通常的白色顏料在可見光-近紅外波段具有高反射率(大于60%);彩色顏料則具有低反射率(10%-20%)，因而在太陽照射下會表現(xiàn)出顯著的熱量聚積效應(yīng)。無機氧化物顏料的光譜反射 特性與其成分、微結(jié)構(gòu)、形貌、粒徑等密切相關(guān)，特別是顏料成分中金屬離子Mx+的局域電子環(huán)境，如配位結(jié)構(gòu)、M-O價健結(jié)構(gòu)、離子能級和光學(xué)帶隙等。三氧化二鉻具有高著色力、高熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性佳等優(yōu)點，長期以來作為重要的無機綠色顏料而得到廣泛應(yīng)用。基于不同應(yīng)用背景對顏色和光譜反射特性的要求，通常采用成分摻雜的方法對Cr2O3顏料進行改性設(shè)計。提高近紅外波段反射率和模擬綠色植物的反射譜，是Cr2O3顏料改性研究的兩個重要方向。前者可在保持Cr2O3深綠色調(diào)的同時，大幅提高顏料的太陽熱能反射能力，降低顏料使用表面的熱量聚積，在節(jié)能涂層領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，并可較好地實現(xiàn)節(jié)能效果和視覺美觀的協(xié)調(diào)一致；后者可以調(diào)制顏料的光譜反射特性，在700nm附近發(fā)生反射率突變，形成與葉綠素相似的高近紅外反射特征，顯著提升該材料與綠色植物背景的光譜融合度，從而在目標偽裝領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。Cr2O3顏料的改性設(shè)計通常采用多元摻雜方式實現(xiàn)。如摻雜Al/Mo/B/Sn等元素，可以提高Cr2O3近紅外波段的反射率約20%，并具有低亮度的飽和綠色調(diào)；摻Co的三氧化二鉻，可在700nm附近形成反射率突變，與綠色植物的光譜特性非常類似。市售大部分綠色顏料的明度值都比較高。Feiro公司提供的一種綠色偽裝顏料(V12600)其明度值經(jīng)過測量為39. 05。美國Sh印herd公司提供另一種明度值更低的綠色偽裝顏料(綠-410)其明度值為35. 27。國內(nèi)的市售綠色顏料明度值基本上都在40以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種綠色近紅外反射顏料及其制備方法，所述綠色近紅外反射顏料是一種多元摻雜的三氧化二鉻顏料，具有較高太陽能反射率，而且為綠色的近紅外反射顏料，與常規(guī)的市售顏料相比，既具有低可見光明度，又具有近紅外高反射特性的綠色，并在680nnT700nm波段內(nèi)具有明顯的反射率突變特性，可以滿足彩色高反射節(jié)能涂層、目標偽裝涂層等對顏料光譜反射特性的應(yīng)用要求。本發(fā)明提出的綠色近紅外反射顏料，主要由三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鈦、二氧化鋅中的三種或四種復(fù)合氧化物構(gòu)成，通過固相合成反應(yīng)，形成尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物。
本發(fā)明技術(shù)方案如下一種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻55飛2%，三氧化二鈷37 44%，二氧化鈦1%。一種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷、二氧化鋅和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻57. 2%,三氧化二鈷15. 9%, 二氧化鋅25. 9%, 二氧化鈦1%。一種綠色近紅外反射顏料的制備方法，包括以下步驟
步驟I :配料。按照質(zhì)量分數(shù)準備55飛2份三氧化二鉻、37 44份三氧化二鈷和I份二氧化鈦，或按照質(zhì)量分數(shù)準備57. 2份三氧化二鉻、15. 9份三氧化二鈷、25. 9份二氧化鋅和I份二氧化鈦。步驟2 :球磨。將步驟I所準備的原料加入球磨罐,采用濕法球磨2小時。球磨時，采用乙醇作為球磨介質(zhì)，料球比為1:4，料乙醇為1:0.8。步驟3 :研磨。將步驟2球磨后的漿料烘干、破碎后進行研磨。步驟4固相合成。將步驟3研磨后的研磨料溫?zé)Y(jié)爐中，進行固相合成反應(yīng)，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。步驟5 :二次研磨、過篩。將步驟4固相合成的反應(yīng)物采用瑪瑙缽進行超細化研磨，用200目濾網(wǎng)過篩，得到最終綠色近紅外反射顏料。本發(fā)明具有以下特點(I)顏料物相結(jié)構(gòu)為單相尖晶石結(jié)構(gòu)，見附圖I。(2)顏料在可見波波段呈綠色，且具有低亮度特點(CIE L*值為25 28)，在680nm附近反射率小于12% (見附圖2)。顏料實施例的顏色參數(shù)見附表I。(3)顏料在680nnT760nm波段內(nèi)形成反射率突變，與綠色植被的光譜反射特性較為接近；在750-1200nm近紅外波段內(nèi)具有高反射特性，反射率接近60% (見附圖2)。(4)本發(fā)明采用固相合成工藝，易于規(guī)?；⒐I(yè)化生產(chǎn)。


圖I為本發(fā)明提供的綠色近紅外反射顏料的制備工藝流程圖。 圖2為實施例I、2、3的X射線衍射(XRD)圖譜。圖3為實施例I、2、3的可見光及近紅外光譜反射曲線。
具體實施例方式實施例I按照質(zhì)量百分比61. 98%,37. 02%, 1%分別稱取三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鈦加入球磨罐。采用濕法球磨，以乙醇作為球磨介質(zhì)，料球比為1:4，料乙醇為1:0. 8，球磨2小時，球磨后過濾烘干。然后置于高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié)，進行固相合成反應(yīng)，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。最后將粉體研磨、過200目篩,制得顏料。該顏料為尖晶石結(jié)構(gòu)晶體,如圖2所示。
實施例2按照質(zhì)量百分比56. 88%,42. 12%、1%分別稱取三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鈦加入球磨罐。采用濕法球磨，以乙醇作為球磨介質(zhì)，料球比為1:4，料乙醇為1:0. 8，球磨2小時，球磨后過濾烘干。然后置于高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié)，進行固相合成反應(yīng)，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。最后將粉體研磨、過200目篩,制得顏料。該顏料為尖晶石結(jié)構(gòu)晶體,如圖2所示。實施例3按照質(zhì)量百分比57. 2%、15. 9%,25. 9%、1%分別稱取三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鋅、二氧化鈦加入球磨罐。采用濕法球磨，以乙醇作為球磨介質(zhì)，料球比為1:4，料乙醇為1:0. 8,球磨2小時,球磨后過濾烘干。然后置于高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié),進行固相合成反應(yīng)，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。最后將粉體研磨、過200目篩，制得顏料。該顏料為尖晶石結(jié)構(gòu)晶體，如圖2所示。 所得顏料使用X-射線粉末衍射法(XRD)進行檢驗。圖2中所示的化合物的XRD圖譜為實施例1、2、3所得顏料衍射譜，所得圖譜與標準卡片對比，顏料為尖晶石結(jié)構(gòu)晶體。借助電子掃描顯微鏡(SEM)進行形態(tài)分析，顏料粒度在l-2um范圍內(nèi)變化。以UV-Vis分光光度計測量顏料的可見光和近紅外反射率，如圖3所示，在可見光波段反射率低于15%。由CIE-LAB1976色度坐標確定實施例1、2、3的色度坐標如表2.表I實施例色度坐標值
權(quán)利要求
1.一種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻55飛2%，三氧化二鈷37 44%，二氧化鈦1%。
2.—種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷、二氧化鋅和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻57. 2%,三氧化二鈷15. 9%, 二氧化鋅25. 9%, 二氧化鈦1%。
3.—種綠色近紅外反射顏料的制備方法，包括以下步驟 步驟I :配料；按照質(zhì)量分數(shù)準備55飛2份三氧化二鉻、37 44份三氧化二鈷和I份二氧化鈦，或按照質(zhì)量分數(shù)準備57. 2份三氧化二鉻、15. 9份三氧化二鈷、25. 9份二氧化鋅和I份二氧化鈦； 步驟2 :球磨；將步驟I所準備的原料加入球磨罐，采用濕法球磨2小時； 步驟3 :研磨；將步驟2球磨后的漿料烘干、破碎后進行研磨； 步驟4固相合成；將步驟3研磨后的研磨料溫?zé)Y(jié)爐中，進行固相合成反應(yīng)，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫； 步驟5 :二次研磨、過篩。將步驟4固相合成的反應(yīng)物采用瑪瑙缽進行超細化研磨，用200目濾網(wǎng)過篩，得到最終綠色近紅外反射顏料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的綠色近紅外反射顏料的制備方法，其特征在于，步驟2球磨時，采用乙醇作為球磨介質(zhì)，料球比為1:4，料乙醇為1:0.8。
全文摘要
一種綠色近紅外反射顏料，屬于無機金屬氧化物顏料技術(shù)領(lǐng)域。所述顏料為含有鉻、鈷、鋅、鈦等元素的多元金屬氧化物，制備方法為固相合成法，反應(yīng)溫度為1200℃，合成時間3小時。該顏料具有尖晶石結(jié)構(gòu)，在可見光波段呈現(xiàn)綠色，其中680nm~700nm波長附近反射率小于12%；在750nm~1200nm波段范圍內(nèi)反射率接近60%。相比通用市售綠色顏料，該顏料具有更低的明度L值和較高的太陽能反射率，與綠色植被的光譜反射曲線較為相似，在目標偽裝、彩色節(jié)能涂層等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
文檔編號C04B35/622GK102826839SQ201210342748
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者何小東, 翁小龍 申請人:電子科技大學(xué)