CN107955410A - 一种耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法。本发明首先将铋溶液与钒溶液共滴于水中，保持水浴80~90℃，控制pH为5~7，滴定完成后继续搅拌，再将硅溶液与稀酸共滴于溶胶中，控制pH为5‑7，保持水浴80~90℃，保持搅拌，滴定完成后继续搅拌，压滤、漂洗、烘干并打粉，将粉末与矿化剂混合，煅烧处理，向煅烧料中加入碱溶液中加热碱煮10~20分钟，将磷酸二氢铝溶液滴加于碱煮液中，至pH为7~8，滴定完成后，搅拌一定时间，压滤、漂洗、烘干并打粉，与低熔点玻璃粉混合煅烧处理，水洗可溶盐，烘干即得产品。本发明所得颜料性能非常好，既能耐650℃以上的高温裸烧，也能耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀。

Description

一种耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钒酸铋黄色无机颜料的制备，尤其涉及一种耐酸、耐温型钒酸铋的制备技术。
背景技术
钒酸铋（简称铋黄，包含其掺杂型，如钼掺杂，稀土钇、镧掺杂等）颜料是一种不含重金属元素的环保颜料，可用来代替含有铅、镉、铬（中镉黄（PbCrO4）、镉黄（CdS）与铋黄在色相上基本一致，在一定时期，特定领域中镉黄、镉黄使用量巨大）等含有毒元素的颜料。钒酸铋颜料问世后其应用领域一直在拓展，最早只能应用于油墨、低温涂料等对钒酸铋颜料无耐温度要求的领域，随着钒酸铋颜料逐步被人们认可，工程塑料、玻璃油墨、高温涂料等领域对铋黄的需求增长迅速。于是，对铋黄进行改性，包覆处理成为众多研究机构和企业的研究热点，国内的一众相关专利，主要从以下两个方向进行改性处理：1.在未包覆的成品铋黄颜料表面沉积一层无机保护膜。2. 液相合成钒酸铋时同时液相包覆一层保护膜。但是在这众多的研究中效果并不理想，例如，液相合成钒酸铋颜料后，直接液相包覆硅或者其他保护层并不能得到致密的保护层，从扫描电镜照片上看，这些保护层物质颗粒与钒酸铋颗粒仅仅是互相吸附。现有技术因为包覆层并未致密保护钒酸铋颗粒，在一定温度下，尤其是酸性环境中，钒酸铋仍能被腐蚀而导致颜料的色相发生较大变化。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，主要通过碱煮，将硅的蓬松结构“坍塌”，再以耐酸磷酸盐颗粒填充硅层空隙，再用低熔点的玻璃粉作矿化剂，在低温下引入少量液相，使包覆层收缩于钒酸铋颗粒表面，从而达到致密化的目的。
本发明的技术方案为：
一种耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将铋溶液与钒溶液共滴于水中，搅拌条件下保持水浴80~90℃，控制pH为5~7，滴完继续搅拌，得到溶胶；
（2）搅拌条件下，将硅盐溶液与稀酸共滴于步骤（1）所得溶胶中，控制pH为5~7，保持水浴80~90℃，滴完继续搅拌，压滤、漂洗、烘干并打粉；
（3）将步骤（2）所得粉末与矿化剂混合均匀，然后煅烧处理；
（4）在步骤（3）所得煅烧料中加入碱或碱性盐溶液中加热碱煮10~20分钟；
（5）将磷酸二氢铝溶液滴加于步骤（4）所得混合液中，调节pH至7~8，滴完继续搅拌，压滤、漂洗、烘干并打粉，所得粉末与低熔点玻璃粉混合，煅烧处理，水洗可溶盐，烘干即得耐高温耐酸型包覆钒酸铋颜料。
进一步地，步骤（1）中，铋溶液和钒溶液可以是对应硫酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物中的一种或两种以上溶于酸、碱、或水中所得溶液，其中Bi3+、V5+的摩尔比为1:（0.85~1.15），继续搅拌的时间为20-40分钟。
进一步地，步骤（2）中，硅盐为偏硅酸盐或正硅酸盐，优选五水偏硅酸钠、正硅酸乙酯，硅盐用量满足SiO2 的折合量为步骤（1）所得钒酸铋理论质量的5-35wt%，继续搅拌的时间为30-60分钟，烘干温度不高于110℃，打粉细度满足200目筛全通过。
进一步地，步骤（3）中，矿化剂为挥发性铵盐，其用量为粉末干重的0.5-5wt%，煅烧温度为400~550℃。
进一步地，步骤(4)中，碱或碱性盐优选NaOH或硫化钠，对应溶液的摩尔浓度为0.5-3mol/L，煅烧料与碱或碱性盐溶液的质量体积比为20~30:200~400 g/ml。
进一步地，步骤(5)中，烘干温度不高于120℃，打粉细度满足过200目全通过，低熔点玻璃粉的添加量为粉末质量的2-10wt%，低熔点玻璃粉的熔点为300-450℃，煅烧温度为500-650℃。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
现有众多相关专利技术，一般在液相合成钒酸铋颜料后，直接液相包覆硅或者其他保护层并不能得到致密的保护层，从扫描电镜照片上看，这些保护层物质颗粒与钒酸铋颗粒仅仅是互相吸附，在酸环境中酸性物质能快速与钒酸铋颗粒反应。本发明主要创新点是通过碱煮，将硅的蓬松结构“坍塌”，再以耐酸磷酸盐颗粒填充硅层空隙，再用低熔点的玻璃粉作矿化剂，在低温下引入少量液相，使包覆层收缩于钒酸铋颗粒表面，从而达到致密化的目的。本发明所得致密包覆的钒酸铋颜料性能非常好，既能耐650℃以上的高温裸烧，也能耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀，并且颗粒大小均匀且粒径较小。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是实施例1所得最终成品的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
本发明的制备工艺流程图如图1所示，具体实施例如下。
实施例1
准确称取30克偏钒酸铵溶于42.5克氢氧化钠溶液中并定容为300ml记为A液，称取五水硝酸铋117克溶于35克质量分数为68%（即68wt%）硝酸中并定容为300ml记为B液，称取80克五水偏硅酸钠溶于水中定容为100ml记为C液，配制稀硫酸溶液记为D液。首先将A与B液共滴于另一烧杯中并保持搅拌控制pH为5，滴定完搅拌30分钟，将C液与D液共滴入上述溶胶中控制pH为6，共滴完成后搅拌30分钟，将得到的混合沉淀液记E，将E抽滤洗涤烘干后粉碎并加入E质量的2%的磷酸铵充分混合煅烧400℃并保温60分钟得F。取F 30克倒入400毫升lmol/L的氢氧化钠溶液中碱煮15分钟。用液体磷酸二氢铝中和上述碱煮液至pH为7.5，滴定完成后，抽滤、漂洗、烘干、粉碎得G，然后在G中加入G质量的5%的低温玻璃粉（350℃熔点），充分混合，600℃下煅烧90分钟即得成品包覆色料。
该黄色颜料颜色鲜艳，实验表明，所得颜料可耐650℃的高温裸烧，也可耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀。
实施例2
与实施例1相比区别在于，加入200毫升2mol/L的氢氧化钠，所得黄色颜料颜色鲜艳，可耐650℃的高温裸烧，可耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀。
实施例3
与实施例1相比区别在于，低温玻璃粉（350℃熔点）的加入量为G质量的10%，该黄色颜料颜色鲜艳，但烧结收缩程度大于实施例1，所得颜料可耐650℃的高温裸烧，可耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀。
实施例4
准确称取30克偏钒酸铵溶于42.5克氢氧化钠溶液中并定容为300ml记为A液，称取五水硝酸铋125克溶于35克硝酸中并定容为300ml记为B液，称取110克五水偏硅酸钠溶于水中定容为350ml记为C液，配制稀硫酸溶液记为D液。首先将A与B液共滴于另一烧杯中并保持搅拌控制pH在6充分反应，反应完成后搅拌30分钟，将C液与D液共滴于上述溶胶中中控制pH在7，共滴完成后搅拌30分钟使其充分反应，将得到的混合沉淀液记E，将E抽滤洗涤烘干后粉碎并加入E质量的1%的硫酸铵充分混合，煅烧400℃并保温60分钟得F。取F 30克倒入400毫升lmol/L的氢氧化钠溶液中碱煮15分钟。用液体磷酸二氢铝中和上述碱煮液至pH为7.5，滴定完成后，抽滤、漂洗、烘干、粉碎得G，然后在G中加入G质量的5%的低温玻璃粉（450℃熔点），充分混合，650℃下煅烧90分钟即得成品包覆色料，该黄色颜料颜色鲜艳，可耐650℃的高温裸烧，可耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀。
实施例5
准确称取30克偏钒酸铵溶于42.5克氢氧化钠溶液中并定容为300ml记为A液，称取五水硝酸铋125克溶于35克硝酸中并定容为300ml记为B液，称取180克正硅酸乙酯溶于水中定容为350ml记为C液，配制稀硫酸溶液记为D液。首先将A与B液共滴于另一烧杯中并保持搅拌控制pH在6充分反应，反应完成后搅拌30分钟，将C液与D液共滴于上述溶胶中中控制pH在7，共滴完成后搅拌30分钟使其充分反应，将得到的混合沉淀液记E，将E抽滤洗涤烘干后粉碎并加入E质量的1%的硫酸铵充分混合，煅烧400℃并保温60分钟得F。取F 30克倒入400毫升lmol/L的氢氧化钠溶液中碱煮15分钟。用液体磷酸二氢铝中和上述碱煮液至pH为7.5，滴定完成后，抽滤、漂洗、烘干、粉碎得G，然后在G中加入G质量的5%的低温玻璃粉（450℃熔点），充分混合，650℃下煅烧90分钟即得成品包覆色料，该黄色颜料颜色鲜艳，可耐650℃的高温裸烧，可耐质量分数为2wt%的盐酸腐蚀。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将铋溶液与钒溶液共滴于水中，搅拌条件下保持水浴80~90℃，控制pH为5~7，滴完继续搅拌，得到溶胶；
（2）搅拌条件下，将硅盐溶液与稀酸共滴于步骤（1）所得溶胶中，控制pH为5~7，保持水浴80~90℃，滴完继续搅拌，压滤、漂洗、烘干并打粉；
（3）将步骤（2）所得粉末与矿化剂混合均匀，然后煅烧处理；
（4）在步骤（3）所得煅烧料中加入碱或碱性盐溶液中加热碱煮10~20分钟；
（5）将磷酸二氢铝溶液滴加于步骤（4）所得混合液中，调节pH至7-8，滴完继续搅拌，压滤、漂洗、烘干并打粉，所得粉末与低熔点玻璃粉混合，煅烧处理，水洗可溶盐，烘干即得耐高温耐酸型包覆钒酸铋颜料。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，其特征在于， 步骤（1）中，铋溶液和钒溶液为对应硫酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物的一种或两种以上溶于酸、碱或水中所得溶液，其中Bi3+、V5+的摩尔比为1:（0.85~1.15），继续搅拌的时间为20-40分钟。
3.根据权利要求1所述的耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，硅盐为偏硅酸盐或正硅酸盐，硅盐用量满足SiO2的折合量为步骤(1)所得钒酸铋理论质量的5-35wt%，继续搅拌的时间为30~60分钟，烘干温度不高于110℃，打粉细度满足200目筛全通过。
4.根据权利要求1所述的耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，矿化剂为挥发性铵盐，其用量为粉末干重的0.5-5wt%，煅烧温度为400~550℃。
5.根据权利要求1所述的耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，碱或碱性盐为NaOH或Na2CO3，对应溶液的摩尔浓度为0.5-3mol/L，煅烧料与碱或碱性盐溶液的质量体积比为20~30:200~400 g/ml。
6.根据权利要求1所述的耐高温耐酸型钒酸铋颜料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，烘干温度不高于120℃，打粉细度满足过200目全通过，低熔点玻璃粉的添加量为粉末质量的2-10%，低熔点玻璃粉的熔点为300~450℃，煅烧温度为500-650℃。
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