CN116120763A - 一种绿色高光谱伪装无机颜料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无机金属氧化物颜料技术领域，具体公开一种绿色高光谱伪装无机颜料及其制备方法。所述绿色高光谱伪装无机颜料包括微米Cr2O310％‑30％，微米Co2O330％‑50％，纳米ZnO 6％‑15％，纳米Al2O35％‑15％，纳米SiO23％‑10％，纳米SrO 3％‑10％，纳米BaO 3％‑5％和纳米Y2O35％‑10％。本发明提供的绿色高光谱伪装无机颜料，在1200nm时，光谱反射率达到59％；在1400nm时，光谱反射率达到38％；制备的绿色高光谱伪装无机颜料的K值均在10以上，绿色高光谱伪装无机颜料的反射率与绿色植物反射率相近，能够与自然背景的融合，达到伪装效果。
Description
技术领域
本发明涉及无机金属氧化物颜料技术领域，尤其涉及一种绿色高光谱伪装无机颜料及其制备方法。
背景技术
无机氧化物颜料由于具有良好的温度和化学稳定性而广泛应用于涂料、油墨、陶瓷等国民经济领域。而绿色无机颜料作为反射隔热涂料的核心颜料，是提升隐身涂层与地面装备自然背景匹配特性的关键材料，也是提升隐身涂层性能的关键。
绿色无机颜料应用最广的是氧化铬绿颜料，其中，三氧化二铬具有高着色力、高热稳定性、耐腐蚀性佳等优点，长期以来作为重要的无机绿色颜料而得到广泛应用。但氧化铬绿颜料对环境有不利影响，且在近红外区域的反射率较低与绿色植物光谱有一定的差别。近年来，关于如何改进氧化铬绿的研究层出不穷，但大多数研究主要是采用掺杂金属元素控制频谱的方式，来改变氧化铬绿颜料的光谱特性，但是制备得到绿色无机颜料难以满足高光谱/超光谱探测的需求。因此，研究一种高光谱反射率、提升自然植被背景融合度的绿色高光谱无机颜料具有重要意义。
发明内容
针对现有绿色颜料高光谱反射率较低，与自然植被背景融合度较差的现状，本发明提供一种绿色高光谱伪装无机颜料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种绿色高光谱伪装无机颜料，包括如下质量百分比的组分：微米Cr2O310％-30％，微米Co2O3 30％-50％，纳米ZnO 6％-15％，纳米Al2O3 5％-15％，纳米SiO2 3％-10％，纳米SrO 3％-10％，纳米BaO 3％-5％和纳米Y2O3 5％-10％。
相对于现有技术，本发明提供的绿色高光谱伪装无机颜料，其中，微米Cr2O3作为一种绿色金属氧化物，高温煅烧后，晶型致密；通过添加特定含量的微米Co2O3，能与微米Cr2O3反应形成CoCr2O4晶型结构，进一步地，通过添加定量的纳米ZnO，纳米ZnO中Zn2+的半径较Co2 +大，Zn2+能够掺入CoCr2O4晶型中，不仅可以使最终呈现绿色，还能提高颜料的远红光反射率；纳米SrO和纳米Y2O3具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性，通过加入特定含量的纳米SrO和纳米Y2O3，调控呈色离子呈现绿色的配位环境，进一步提高绿色高光谱伪装无机颜料的远红光反射率；以Cr-Co-Zn-Al-Si-Sr-Ba-Y为主要绿色无机颜料的原料，通过限定各组分的百分比，有利于实现颗粒的均匀分散和颗粒包覆，使微观形貌的晶体形态达到了尖晶石晶型，在远红光条件下具有与绿色植被相近的反射率，提高k值至10以上，达到伪装效果。
优选的，所述微米Cr2O3的粒径为20μm-50μm。
优选的，所述微米Co2O3的粒径为20μm-50μm。
优选的，所述纳米ZnO的粒径为30nm-100nm。
优选的，所述纳米Al2O3的粒径为30nm-200nm。
优选的，所述纳米SiO2的粒径为50nm-200nm。
优选的，所述纳米SrO的粒径为30nm-50nm。
优选的，所述纳米BaO的粒径为50nm-200nm。
优选的，所述纳米Y2O3的粒径为100nm-200nm。
通过优选粒径的各组分，有利于提高绿色高光谱伪装无机颜料的K值，使其达到10以上。
本发明还提供上述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，包括如下步骤：
步骤a、按设计配比称取各组分，将称取的纳米Cr2O3、纳米Co2O3、纳米ZnO、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米SrO、纳米BaO和纳米Y2O3以2500r/min-3500r/min的转速湿法球磨2h-4h，得混合浆料；
步骤b、将所述混合浆料真空干燥至水分≤0.1％，得干燥物料；
步骤c、将所述干燥物料以800r/min-1200r/min的速率干法研磨1.5h-2.5h，得研磨物料；
步骤d、将所述研磨物料加热至1250℃-1400℃，保温3.5h-4.5h，冷却，得初级绿色高光谱伪装无机颜料；
步骤e、将所述初级绿色高光谱伪装无机颜料以1500r/min-2000r/min的转速干法研磨25min-30min，过筛，得所述绿色高光谱伪装无机颜料。
优选的，步骤a中，所述湿法球磨的条件为：磨球的粒径为2cm，球磨介质为无水乙醇，料球比为1:7-8，固体物料与无水乙醇的质量比为1:1.5-2。
优选的，步骤b中，所述真空干燥的温度为70℃-80℃
优选的，步骤c中，所述干法研磨的条件为：料球比为1:20-25，磨球采用质量比2-3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球。
优选的，步骤d中，加热温度为1300℃，保温的时间为4h。
优选的加热温度能够保证颜料的颗粒形态分布均匀，没有团聚和板结现象。
优选的，步骤e中，所述干法研磨的条件为：料球比为1:10-15，磨球采用质量比2-3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球。
优选的，步骤e中，所述过筛的条件为：过400目筛。
通过过400目筛，得到特定的绿色无机颜料的粒径，特定的粒径能提高颜料在远红光时的光反射特性，使其接近绿色植物的反射率，实现与自然背景融合，达到伪装的效果。
本发明提供的绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，使绿色高光谱伪装无机颜料的反射率与绿色植物反射率相近，能够与自然背景的融合，达到伪装效果；且工艺流程、工序简单，成品的质量控制更加稳定。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供的绿色高光谱伪装无机颜料包括如下质量份数的组分：微米Cr2O3 20％，微米Co2O3 30％，纳米ZnO 6％，纳米Al2O3 10％，纳米SiO210％，纳米SrO 10％，纳米BaO 5％和纳米Y2O3 9％；
其中，微米Cr2O3的粒径为20μm；所述微米Co2O3的粒径为20μm；所述纳米ZnO的粒径为100nm；所述纳米Al2O3的粒径为200nm；所述纳米SiO2的粒径为200nm；所述纳米SrO的粒径为30nm；所述纳米BaO的粒径为50nm；所述纳米Y2O3的粒径为200nm；
上述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法包括如下步骤：
步骤a、按设计配比称取各组分，将微米Cr2O3、微米Co2O3、纳米ZnO、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米SrO、纳米BaO和纳米Y2O3加入至球磨机，球磨介质为无水乙醇，控制料球比为1:8，固体物料与无水乙醇的质量比为1:2，加入2mm的磨球和乙醇以2500r/min的转速进行湿法球磨4h，得混合浆料；
步骤b、将混合浆料进行真空抽滤，在80℃下烘干至水分≤0.1％，得干燥物料；
步骤c、将干燥物料加入行星球磨机的球磨罐中，控制料球比为1:25，磨球采用质量比2:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球，以1200r/min的速率干法研磨2.5h，得研磨物料；
步骤d、将研磨物料加热至1300℃，保温4h，冷却至室温，得初级绿色高光谱伪装无机颜料；
步骤e、将初级绿色高光谱伪装无机颜料加入行星球磨机的球磨罐中，控制料球比为1:15，磨球采用质量比2:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球，以1500r/min的转速干法研磨30min，过400目筛，得所述绿色高光谱伪装无机颜料。
实施例2
本发明实施例提供的绿色高光谱伪装无机颜料包括如下质量份数的组分：微米Cr2O3 30％，微米Co2O3 30％，纳米ZnO 15％，纳米Al2O3 5％，纳米SiO23％，纳米SrO 3％，纳米BaO 5％和纳米Y2O3 9％；
其中，微米Cr2O3的粒径为50μm；所述微米Co2O3的粒径为50μm；所述纳米ZnO的粒径为30nm；所述纳米Al2O3的粒径为30nm；所述纳米SiO2的粒径为50nm；所述纳米SrO的粒径为50nm；所述纳米BaO的粒径为200nm；所述纳米Y2O3的粒径为100nm；
上述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法包括如下步骤：
步骤a、按设计配比称取各组分，将微米Cr2O3、微米Co2O3、纳米ZnO、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米SrO、纳米BaO和纳米Y2O3加入至球磨机，球磨介质为无水乙醇，控制料球比为1:7，固体物料与无水乙醇的质量比为1:1.5，加入2mm的磨球和乙醇以2500r/min的转速进行湿法球磨4h，得混合浆料；
步骤b、将混合浆料进行真空抽滤，在70℃下烘干至水分≤0.1％，得干燥物料；
步骤c、将干燥物料加入行星球磨机的球磨罐中，控制料球比为1:20，磨球采用质量比3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球，以800r/min的速率干法研磨1.5h，得研磨物料；
步骤d、将研磨物料加热至1250℃，保温3.5h，冷却至室温，得初级绿色高光谱伪装无机颜料；
步骤e、将初级绿色高光谱伪装无机颜料加入行星球磨机的球磨罐中，控制料球比为1:10，磨球采用质量比3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球，以2000r/min的转速干法研磨25min，过400目筛，得所述绿色高光谱伪装无机颜料。
实施例3
本发明实施例提供的绿色高光谱伪装无机颜料包括如下质量份数的组分：微米Cr2O3 23％，微米Co2O3 38％，纳米ZnO 12％，纳米Al2O3 7％，纳米SiO24％，纳米SrO 6％，纳米BaO 4％和纳米Y2O3 6％；
其中，微米Cr2O3的粒径为30μm；所述微米Co2O3的粒径为30μm；所述纳米ZnO的粒径为60nm；所述纳米Al2O3的粒径为100nm；所述纳米SiO2的粒径为100nm；所述纳米SrO的粒径为40nm；所述纳米BaO的粒径为100nm；所述纳米Y2O3的粒径为150nm；
上述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法包括如下步骤：
步骤a、按设计配比称取各组分，将微米Cr2O3、微米Co2O3、纳米ZnO、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米SrO、纳米BaO和纳米Y2O3加入至球磨机，球磨介质为乙醇，控制料球比为1:7.5，固体物料与无水乙醇的质量比为1:1.7，加入2mm的磨球和乙醇以3000r/min的转速进行湿法球磨3h，得混合浆料；
步骤b、将混合浆料进行真空抽滤，在75℃下烘干至水分≤0.1％，得干燥物料；
步骤c、将干燥物料加入行星球磨机的球磨罐中，控制料球比为1:22，磨球采用质量比3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球，以1000r/min的速率干法研磨2h，得研磨物料；
步骤d、将研磨物料加热至1400℃，保温4.5h，冷却至室温，得初级绿色高光谱伪装无机颜料；
步骤e、将初级绿色高光谱伪装无机颜料加入行星球磨机的球磨罐中，控制料球比为1:12，磨球采用质量比3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球，以1700r/min的转速干法研磨27min，过400目筛，得所述绿色高光谱伪装无机颜料。
对比例1
本对比例提供一种无机颜料，其制备方法均与实施例1完全相同，不同的仅是将实施例1中的纳米SrO替换为纳米TiO2；其他组分和实施例1相同；
按照与实施例1相同的方法将制备上述无机颜料。
对比例2
本对比例提供一种无机颜料，其制备方法均与实施例1完全相同，不同的仅是将实施例1中的纳米BaO替换为纳米MnO2；
其他组分和实施例1相同；
按照与实施例1相同的方法将制备上述无机颜料。
对比例3
本对比例提供一种无机颜料，包括如下质量百分比的组分：微米Cr2O315％，微米Co2O3 30％，纳米ZnO 6％，纳米Al2O3 10％，纳米SiO2 10％，纳米SrO 15％，纳米BaO 5％和纳米Y2O3 9％；
其制备方法和实施例1相同；
按照与实施例1相同的方法将制备上述无机颜料。
对比例4
本对比例提供一种无机颜料，包括如下质量百分比的组分：微米Cr2O3 20％，微米Co2O3 26％，纳米ZnO 6％，纳米Al2O3 10％，纳米SiO2 10％，纳米SrO 10％，纳米BaO 5％和纳米Y2O3 13％；
其制备方法和实施例1相同；
按照与实施例1相同的方法将制备上述无机颜料。
应用例
将实施例1-3制备的绿色高光谱伪装无机颜料、对比例1-4制备的无机颜料进行检测，具体检测标准和检测结果如表1-2所示：
表1检测结果
| 检测项目 | 检测标准 | 检测指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 1200nm反射率 | GB/T 3979-2008 | 40％-60％ | 59％ | 57％ | 56％ |
| 1400nm反射率 | GB/T 3979-2008 | 30％-50％ | 38％ | 34％ | 32％ |
| 1800nm反射率 | GB/T 3979-2008 | 20％-40％ | 39％ | 38％ | 36％ |
| 2500nm反射率 | GB/T 3979-2008 | ＜20％ | 17％ | 19％ | 18％ |
| k值 | GJB7928-2012 | ≥10 | 12.4 | 11.2 | 12.3 |
表2检测结果
根据表1-2可知，本发明提供的绿色高光谱伪装无机颜料，在1200nm时，光谱反射率达到59％；在1400nm时，光谱反射率达到38％；在1800nm时，光谱反射率达到39％；在2500nm时，光谱反射率达到17％；制备的绿色高光谱伪装无机颜料的K值均在10以上，本申请提供的绿色高光谱伪装无机颜料的反射率与绿色植物反射率相近，能够与自然背景的融合，达到伪装效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种绿色高光谱伪装无机颜料，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：微米Cr2O310％-30％，微米Co2O3 30％-50％，纳米ZnO 6％-15％，纳米Al2O3 5％-15％，纳米SiO2 3％-10％，纳米SrO 3％-10％，纳米BaO 3％-5％和纳米Y2O3 5％-10％。
2.如权利要求1所述的绿色高光谱伪装无机颜料，其特征在于，所述微米Cr2O3的粒径为20μm-50μm；和/或
所述微米Co2O3的粒径为20μm-50μm。
3.如权利要求1所述的绿色高光谱伪装无机颜料，其特征在于，所述纳米ZnO的粒径为30nm-100nm；和/或
所述纳米Al2O3的粒径为30nm-200nm。
4.如权利要求1所述的绿色高光谱伪装无机颜料，其特征在于，所述纳米SiO2的粒径为50nm-200nm；和/或
所述纳米SrO的粒径为30nm-50nm。
5.如权利要求1所述的绿色高光谱伪装无机颜料，其特征在于，所述纳米BaO的粒径为50nm-200nm；和/或
所述纳米Y2O3的粒径为100nm-200nm。
6.一种权利要求1-5任一项所述的绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a、按设计配比称取各组分，将称取的纳米Cr2O3、纳米Co2O3、纳米ZnO、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米SrO、纳米BaO和纳米Y2O3以2500r/min-3500r/min的转速湿法球磨2h-4h，得混合浆料；
步骤b、将所述混合浆料真空干燥至水分≤0.1％，得干燥物料；
步骤c、将所述干燥物料以800r/min-1200r/min的速率干法研磨1.5h-2.5h，得研磨物料；
步骤d、将所述研磨物料加热至1250℃-1400℃，保温3.5h-4.5h，冷却，得初级绿色高光谱伪装无机颜料；
步骤e、将所述初级绿色高光谱伪装无机颜料以1500r/min-2000r/min的转速干法研磨25min-30min，过筛，得所述绿色高光谱伪装无机颜料。
7.如权利要求6所述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述湿法球磨的条件为：磨球的粒径为2cm，球磨介质为无水乙醇，料球比为1:7-8，固体物料与无水乙醇的质量比为1:1.5-2。
8.如权利要求6所述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述真空干燥的温度为70℃-80℃。
9.如权利要求6所述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述干法研磨的条件为：料球比为1:20-25，磨球采用质量比2-3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球。
10.如权利要求6所述绿色高光谱伪装无机颜料的制备方法，其特征在于，步骤e中，所述干法研磨的条件为：料球比为1:10-15，磨球采用质量比2-3:1的5mm磨球和8mm的磨球的混合钢球；和/或
步骤e中，所述过筛的条件为：过400目筛。
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