CN114621604A - 一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法及其制得的产品 - Google Patents

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白明敏
李伟信
张小珍
王少华
常启兵
汪永清
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Abstract

本发明公开了一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法,所述反射红外线纯黑色颜料的原料组成为CuO 10~40mol%、Cr2O340~80mol%、反射红外线控制剂10~20mol%;反射红外线控制剂为Fe2O3、Mn2O3、MgO、ZnO、NiO、Co2O3、MoO3、TiO2、Al2O3中的一种或其组合;将所述原料各组成球磨混合均匀后得到的混合物,在800~900℃温度下煅烧,保温1~3h,随炉冷却后,即得到反射红外线纯黑色颜料。本发明制备的纯黑色颜料不仅结构稳定、具有充分的黑度和优异的红外线反射性,而且耐酸碱性能优异,有利于满足装饰要求、节约能源、延长黑色涂料/油漆等使用寿命方面的需求。

Description

一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法及其制得的产品
技术领域
本发明涉及颜料技术领域,尤其涉及一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法及其制得的产品。
背景技术
黑色颜料以其纯正、沉稳大方的装饰效果倍受人们的青睐,是一类最重要的装饰色料,广泛用于汽车面漆、玻璃、塑料行业等。黑色涂料主要吸收太阳光中的可见光和红外线,而太阳光中可见光和红外线所占的比例分别高达42%和52%,尤其是红外线,是太阳光中热量的主要来源。黑色颜料在吸收了可见光和红外线后会导致物体内部温度升高而给人造成不适感,以及导致黑色涂料/油漆中有机物快速吸热老化,减少其使用寿命。
若黑色颜料能够将太阳光中的热量散发到空中,而不是将热量传递至物体内部,则能使得物体内部的温度不至于升高过快,尤其是在夏季,能大大减轻空调的使用,从而达到节能减排及保护环境的目的。
因此,从具有足够黑度满足装饰要求、节约能源、延长黑色涂料/油漆等的使用寿命方面来讲,迫切需要研发一种能反射红外线的纯黑色颜料。
目前,现有技术大多为含有Mn和Fe的黑色颜料,Fe和Co的黑色颜料以及Cu、Zn和Al的黑色颜料,但这些黑色颜料的L*接近30,难以说具有充分的黑度,并且隔热效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法,以获得一种结构稳定、具有充分的黑度和优异的红外线反射性,且耐酸碱性能优异的黑色颜料。本发明的另一目的在于提供利用上述反射红外线纯黑色颜料的制备方法制得的产品。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
本发明提供的一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法,所述反射红外线纯黑色颜料的原料组成为CuO 10~40mol%、Cr2O340~80mol%、反射红外线控制剂10~20mol%;反射红外线控制剂为Fe2O3、Mn2O3、MgO、ZnO、NiO、Co2O3、MoO3、TiO2、Al2O3中的一种或其组合;制备方法包括以下步骤:
(1)将所述原料各组成球磨混合均匀后,得到混合物;
(2)将所述混合物在800~900℃温度下煅烧,保温1~3h,随炉冷却后,即得到反射红外线纯黑色颜料。
本发明利用上述反射红外线纯黑色颜料的制备方法制得的产品,其L*低于25,红外线反射率R大于41%。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所制备的黑色颜料为尖晶石结构,Cr离子占据八面体位中心,被六个氧离子所包围,Cr离子固定于晶体结构中,不会发生Cr离子的溶出,从而确保黑色颜料不会污染环境。
(2)本发明所制备的黑色颜料的黑度(L*)低于25,更优的可低至18.5,比现有公知技术所报道的黑度更优。
(3)本发明所制备的黑色颜料对红外线的反射率大于41%,比现有公知技术所报道的红外线反射率更高,隔热效果更佳。
(4)本发明所制备的黑色颜料具有优异的耐酸耐碱性,耐酸碱实验后,质量损失率(包括人为误差)为0.5~3%,黑度(L*)损失率小于10%,Cr的溶出量<50ppb。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述:
图1是本发明实施例制得的纯黑色颜料的XRD图;
图2是本发明实施例制得的纯黑色颜料对可见光(350~800nm)的吸收率;
图3是本发明实施例制得的纯黑色颜料对红外线(800~2500nm)的反射率。
具体实施方式
本发明实施例一种反射红外线纯黑色颜料,其原料组成为CuO 10~40mol%、Cr2O340~80mol%、反射红外线控制剂10~20mol%;反射红外线控制剂为Fe2O3、Mn2O3、MgO、ZnO、NiO、Co2O3、MoO3、TiO2、Al2O3中的一种或其组合。
上述实施例一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法,其步骤如下:
(1)将上述原料各组成加入行星球磨机中,以无水乙醇或水为介质,球磨混合2~5h,烘干后得到均匀的混合物;
(2)将上述混合物在800~900℃温度下煅烧,保温1~3h,随炉冷却后,即得到呈尖晶石结构的反射红外线纯黑色颜料(见图1)。
以未添加上述反射红外线控制剂、由CuO和Cr2O3组成的黑色颜料为对比例。本发明实施例、以及对比例的原料组成及制备方法工艺参数如表1所示。
表1本发明实施例、以及对比例的原料组成及制备方法工艺参数
Figure BDA0003555528920000031
性能测试:
1、使用U-4100日立分光光度计在波长350~800nm范围评价黑色颜料对可见光的吸收率,如图2所示,本发明实施例制得的纯黑色颜料对可见光的吸收率较高。对可见光的吸收率越高,黑色颜料的黑度值L*就越小,黑色颜料就越黑。使用X-rite8200x型分光光度计评价黑色颜料的CIE L*,结果如表2所示。
2、在波长800~2500nm范围评价黑色颜料对红外线的反射率,如图3所示,本发明实施例制得的纯黑色颜料对红外线具有高的反射率。本发明实施例以及对比例黑色颜料的红外线反射率指标如表2所示。
表2本发明实施例、对比例黑色颜料性能指标
Figure BDA0003555528920000032
Figure BDA0003555528920000041
2、将黑色颜料称取两份,每份质量都为3g,分别放入100mL的稀酸(10wt%HNO3)和稀碱(10wt%NaOH)溶液中,搅拌1小时。搅拌结束后离心,用去离子水冲洗,放入烘箱直至烘干。将烘干后的黑色颜料称取质量,测试CIE L*值。离心后的稀酸溶液和稀碱溶液通过电感耦合等离子体质谱仪测试溶液中溶出的Cr离子浓度。得到的耐酸碱性能结果如表3所示。
表3本发明实施例、对比例黑色颜料耐酸碱性能
Figure BDA0003555528920000042

Claims (2)

1.一种反射红外线纯黑色颜料的制备方法,其特征在于:所述反射红外线纯黑色颜料的原料组成为CuO 10~40mol%、Cr2O340~80mol%、反射红外线控制剂10~20mol%;反射红外线控制剂为Fe2O3、Mn2O3、MgO、ZnO、NiO、Co2O3、MoO3、TiO2、Al2O3中的一种或其组合;制备方法包括以下步骤:
(1)将所述原料各组成球磨混合均匀后,得到混合物;
(2)将所述混合物在800~900℃温度下煅烧,保温1~3h,随炉冷却后,即得到反射红外线纯黑色颜料。
2.利用权利要求1所述反射红外线纯黑色颜料的制备方法制得的产品,其特征在于:所述反射红外线纯黑色颜料的L*低于25,红外线反射率R大于41%。
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