CN112063198B - 一种稀土红色颜料及其制备方法 - Google Patents

一种稀土红色颜料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112063198B
CN112063198B CN202010945330.3A CN202010945330A CN112063198B CN 112063198 B CN112063198 B CN 112063198B CN 202010945330 A CN202010945330 A CN 202010945330A CN 112063198 B CN112063198 B CN 112063198B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rare earth
red
soluble
salt
red pigment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010945330.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112063198A (zh
Inventor
解舒博
李本龙
王文村
池建义
高乐乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baotou Rare Earth Research And Development Center Chinese Academy Of Sciences
Original Assignee
Baotou Rare Earth Research And Development Center Chinese Academy Of Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baotou Rare Earth Research And Development Center Chinese Academy Of Sciences filed Critical Baotou Rare Earth Research And Development Center Chinese Academy Of Sciences
Priority to CN202010945330.3A priority Critical patent/CN112063198B/zh
Publication of CN112063198A publication Critical patent/CN112063198A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112063198B publication Critical patent/CN112063198B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/62—L* (lightness axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/63—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values a* (red-green axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/64—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values b* (yellow-blue axis)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

本发明提供了一种稀土红色颜料，其与市面上的镉红和铅红相比，不含有剧毒的镉和铅离子，对人体和环境无毒害和污染。与铁红相比，该颜料的红度值得到提升，且可以通过稀土离子的掺杂量来调节色度，可以得到从深红到亮红的一系列红色颜料。本发明还提供了上述稀土红色颜料的制备方法，通过使可溶性稀土盐、可溶性铁盐、可溶性铝盐和沉淀剂发生液相沉淀反应，再将沉淀物进行煅烧完成。上述工艺简单易行，反应条件可控，在大规模生产的过程中对设备的要求较低，容易实现工业化生产。

Description

一种稀土红色颜料及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机颜料技术领域，具体涉及一种稀土红色颜料，以及该稀土红色颜料的制备方法。
背景技术
颜料按组成可分为有机颜料和无机颜料。有机颜料色彩鲜艳，但稳定性差，难以应用到要求持久使用等较为苛刻的环境中，因此限制了它的应用。无机颜料凭借优异的稳定性、耐酸碱及耐候性等优点而广泛应用于涂料、塑料和陶瓷中。无机颜料中较为难合成的颜料为红色系颜料，目前工业商用无机红色颜料为铅红、镉红和氧化铁红。然而铅红和镉红直接危害人类的健康，被法律禁止应用于人类日常生活接触的环境和装饰品中。氧化铁红虽然无毒，但色度不可调，颜色单一，难以满足使用的需求。
现有技术中的红色颜料主要是氧化铁、铁酸盐、铬化合物、稀土硫化物、硒化物、过渡金属配合物等。与配合物相比，无机盐类具有更好的热力学稳定性，更经久耐用。一般来说，大多数无机红色颜料的合成，虽然合成工艺略有不同，但最终都要经过高温固相反应才能得到，一些非氧化物颜料如硫化物、硒化物等制备更需要在惰性气氛保护下才能获得。典型的大红色硒化镉、樱桃红硫化锑等，除了需要惰性气氛保护，还需要用到剧毒元素如镉、锑等。这些颜料长时间暴露在空气中不稳定，在温度较高、湿度较高的情况下变质加重，最终导致颜色丧失。因此需要提供一种环保无毒、耐酸、耐碱、耐温性和耐候性较好的红色颜料。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种稀土红色颜料。
本发明的第二目的在于提供上述稀土红色颜料的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种稀土红色颜料，由包括按重量份数计的以下原料制备得到：可溶性稀土盐5～15份，可溶性铁盐30～45份，可溶性铝盐10～20份，沉淀剂30～45份。
优选地，所述稀土元素选自铈、钇、镧、镨中的至少一种，所述可溶性稀土盐选自上述稀土元素的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。
优选地，所述可溶性铁盐选自铁的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。
优选地，所述可溶性铝盐选自铝的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。
优选地，所述沉淀剂选自氢氧化钠、碳酸钠、氨水、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或多种。
本发明还涉及所述稀土红色颜料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述可溶性稀土盐，可溶性铁盐和可溶性铝盐溶解在水中，搅拌条件下加入沉淀剂，搅拌反应后进行静置，得到悬浊液；
优选地，所述搅拌反应的时间为10～30min，静置时间为1～3h。
(2)对所述悬浊液进行固液分离，固相经洗涤、干燥后得到沉淀物；
优选地，将所述悬浊液减压抽滤后，将得到的固相依次用去离子水、乙醇、去离子水洗涤，再进行真空干燥后研磨，得到所述沉淀物。
(3)将所述沉淀物煅烧后得到所述稀土红色颜料。
优选地，所述煅烧温度为800～1300℃，煅烧时间为30～180min。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种稀土红色颜料，其与市面上的镉红和铅红相比，不含有剧毒的镉和铅离子，对人体和环境无毒害和污染。与铁红相比，该颜料的红度值得到提升，且可以通过稀土离子的掺杂量来调节色度，可以得到从深红到亮红的一系列红色颜料。
本发明还提供了上述稀土红色颜料的制备方法，通过使可溶性稀土盐、可溶性铁盐、可溶性铝盐和沉淀剂发生液相沉淀反应，再将沉淀物进行煅烧完成。上述工艺简单易行，反应条件可控，在大规模生产的过程中对设备的要求较低，容易实现工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例涉及一种稀土红色颜料，由包括按重量份数计的以下原料制备得到：可溶性稀土盐5～15份，可溶性铁盐30～45份，可溶性铝盐10～20份，沉淀剂30～45份。该颜料以氧化铁红颜料为基础通过掺杂稀土元素得到，其颜色鲜艳、环保无毒，且耐酸性、耐碱性、耐候性和耐温性较好。
在本发明的一个实施例中，可溶性稀土盐中的稀土元素选自铈、钇、镧、镨中的至少一种，可溶性稀土盐选自上述稀土元素的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。研究发现，稀土元素本身具有独特的光学性质，通过掺杂过渡金属元素能够对氧化物的结构进行微调，使氧化物内部分子发生荷质转移，且过渡金属离子产生的晶体场跃迁(如d-d跃迁)可以改变氧化物的颜色。且过渡金属元素离子进入到氧化物基体的晶体结构中，不易流失，颜色稳定，相对于镉基等红色无机颜料对人类的健康危害较小。
在本发明的一个实施例中，可溶性铁盐选自铁的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。可溶性铝盐选自铝的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。上述可溶性铁盐和可溶性铝盐在颜料中作为基底，在此基础上加入稀土元素可提升红度值。
在本发明的一个实施例中，沉淀剂选自氢氧化钠、碳酸钠、氨水、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或多种。上述沉淀剂的作用为调节反应体系中的OH-浓度，从而控制氢氧化物沉淀速度和反应速度，保证从开始到结束反应速度稳定。
本发明实施例还涉及上述稀土红色颜料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性稀土盐，可溶性铁盐和可溶性铝盐溶解在水中，搅拌条件下加入沉淀剂，搅拌反应后进行静置，得到悬浊液；
在本发明的一个实施例中，搅拌反应的时间为10～30min，静置时间为1～3h。为使可溶性金属盐中的离子完全沉淀，这一步中应加入过量的沉淀剂。
(2)对悬浊液进行固液分离，固相经洗涤、干燥后得到沉淀物；
在本发明的一个实施例中，将悬浊液减压抽滤后，将得到的固相依次用去离子水、乙醇、去离子水洗涤，再进行真空干燥后研磨，得到沉淀物。
(3)将沉淀物煅烧后得到稀土红色颜料。
在本发明的一个实施例中，煅烧温度为800～1300℃，煅烧时间为30～180min。
实施例1
一种稀土离子掺杂的红色颜料，原料按重量份数计包括：硝酸铈5份，硝酸铁30份，硝酸铝10份，氢氧化钠30份。
该稀土红色颜料通过液相法制备得到，具体包括如下步骤：
(1)将硝酸铈、硝酸铁和硝酸铝溶解在水中，搅拌条件下加入氢氧化钠，搅拌反应15min后静置2h，得到悬浊液；
(2)将悬浊液减压抽滤后，将得到的固相依次用去离子水、乙醇、去离子水洗涤，再进行真空干燥后研磨，得到沉淀物；
(3)将沉淀物在800℃煅烧60min，得到所述稀土红色颜料。
改变实施例2～4和对比例中的原料组分和煅烧条件，具体设置见表1。
表1
Figure BDA0002675133630000051
对上述实施例和对比例得到的稀土红色颜料进行性能测试。采用国际照明委员会CIE-L*a*b*色度坐标值定量表示颜料的颜色性能，其中L*为颜色的明度(L*＝0代表黑色，L*＝100代表白色)、a*为绿色(-)/红色(+)值、b*为蓝色(-)/黄色(+)值，a*和b*的数值范围为-100至+100。结果见表2。
表2
Figure BDA0002675133630000052
从表2中可以看出，实施例1～4为使用本发明的液相法制备的稀土离子掺杂的红色颜料，其明度和红度优于对比例。实施例1与对比例提供的未掺杂稀土离子的铁铝红颜料相比，其红度值a*由22.59提升至31.20。
在实施例1的基础上改变硝酸铈的加入量，其它反应物和制备过程不变。
实施例1-1与1-4的硝酸铈的加入量和性能测试结果见表3。
表3
Figure BDA0002675133630000061
从实施例1-1至实施例1-4能看出改变稀土离子掺杂量对色度的影响，随着硝酸铈掺杂量的增加，a*值呈现先增大后减小的态势，当硝酸铈的掺杂量为5份时，红色颜料的各项指标为最佳。并且通过调节稀土离子的掺杂量，可以得到从深红到亮红一系列的红色颜料。
综上所述，本发明不使用有毒的重金属离子及其氧化物，通过稀土离子的掺杂制备了一种环保无毒红色颜料。其颜料的粒度较细，显色能力好，耐酸、耐碱、耐温性和耐候性较好，在涂料、塑料、建筑等行业具有广泛的应用前景。制备过程中使用液相法，工艺简单，操作简便易实行，条件易控制，对环境和操作人员没有任何危害，在大规模生产的过程中对设备的要求较低，容易实现工业化生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种稀土红色颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将可溶性稀土盐5～15份，可溶性铁盐30～45份和可溶性铝盐10～20份溶解在水中，搅拌条件下加入沉淀剂30～45份，搅拌反应后进行静置，得到悬浊液；
(2)对所述悬浊液进行固液分离，固相经洗涤、干燥后得到沉淀物；
(3)将所述沉淀物煅烧后得到所述稀土红色颜料；
所述稀土元素选自铈、钇、镧、镨中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的稀土红色颜料的制备方法，其特征在于，所述可溶性稀土盐选自上述稀土元素的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的稀土红色颜料的制备方法，其特征在于，所述可溶性铁盐选自铁的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。
4.根据权利要求1所述的稀土红色颜料的制备方法，其特征在于，所述可溶性铝盐选自铝的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。
5.根据权利要求1所述的稀土红色颜料的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂选自氢氧化钠、碳酸钠、氨水、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌反应的时间为10～30min，静置时间为1～3h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述悬浊液减压抽滤后，将得到的固相依次用去离子水、乙醇、去离子水洗涤，再进行真空干燥后研磨，得到所述沉淀物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧温度为800～1300℃，煅烧时间为30～180min。
CN202010945330.3A 2020-09-10 2020-09-10 一种稀土红色颜料及其制备方法 Active CN112063198B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010945330.3A CN112063198B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种稀土红色颜料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010945330.3A CN112063198B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种稀土红色颜料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112063198A CN112063198A (zh) 2020-12-11
CN112063198B true CN112063198B (zh) 2021-11-30

Family

ID=73663421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010945330.3A Active CN112063198B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种稀土红色颜料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112063198B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102134407B (zh) * 2010-12-23 2013-11-13 北京大学 纳米级刚玉型无机颜料及其制备方法
CN102513087B (zh) * 2011-12-02 2013-08-14 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于从二苯脲合成苯氨基甲酸酯的催化剂及制法和应用
CN104250513B (zh) * 2014-09-25 2016-07-06 南京理工大学 一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法
WO2017091675A1 (en) * 2015-11-23 2017-06-01 Basf Corporation Carbon black in effect pigments
CA3059079A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Lanxess Deutschland Gmbh Al-containing iron oxide pigments
CN109096796B (zh) * 2018-08-23 2020-10-13 华北水利水电大学 一种YAl1-x Fe xO3纳米颜料的制备方法
CN110066529B (zh) * 2019-05-08 2020-10-30 陕西理工大学 一种双掺杂铝酸钙型近红外反射颜料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112063198A (zh) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109456618B (zh) 一种结晶型二氧化硅包裹型γ～Ce2S3红色色料及其制备方法
CN107511154B (zh) 一种海胆状CeO2/Bi2S3复合可见光催化剂及其制备方法
US4036662A (en) Metal additions to pigments of pseudobrookite-titanium dioxide structure
CN107629482B (zh) 纳米钒酸铋橙色无机颜料的制备方法
CN107760063B (zh) 一种1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料及其制备方法
CN101914310A (zh) 一种环保颜料铋黄及其生产方法
CN112063198B (zh) 一种稀土红色颜料及其制备方法
CN108585041A (zh) 一种掺杂钼元素的钒酸铋颜料的制备方法
CN107758720B (zh) 一种硅酸锆包裹型低价离子复合掺杂γ～Ce2S3红色颜料及其制备方法
CN108017936B (zh) 一种球状复合型超细黄色陶瓷颜料的制备方法
CN109608906B (zh) 一种超细氧化铝包裹型钼钒酸铋黄色颜料及其制备方法
CN112441623B (zh) 改性钴蓝颜料制备高近红外反射的彩色颜料
WO2022142124A1 (zh) 一种基于Ca3TeO6结构的绿色颜料及其制备方法和应用
CN111548653A (zh) 一种环保无毒的稀土黄色颜料及其制备方法
CN111704172A (zh) 一种用碳酸钙制备氧化铁红颜料的方法
CN103601243B (zh) 一种溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备铜铬黑颜料的方法
CN109988576B (zh) 一种亮黄色高近红外反射三价铁掺杂钼酸铋颜料及其制备与应用
CN112048194B (zh) 一种黄色耐高温复合型颜料及其制备方法
CN118703060B (zh) 一种耐高温锌铁黄颜料及其制备方法
CN115073938B (zh) 一种凹凸棒石/钴蓝杂化颜料的制备方法、产品及应用
CN116119721B (zh) 一种基于锰掺杂的黄色无机颜料及其制备方法和应用
CN114368784B (zh) 一种二氧化钒/碳微球热致变色复合材料及其制备方法和应用
CN103965675B (zh) 一种高红外反射深色材料及其制备方法
CN103818946A (zh) 一种共掺杂导电氧化法粉体材料及其制备方法
CN103553148B (zh) 一种钴铬绿颜料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant