釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料及其制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及反射隔熱顏料制備領(lǐng)域，具體涉及一種釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料及其制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，“熱島效應(yīng)”引起了人們的關(guān)注。白色涂層的建筑物、汽車、船舶等能夠有效地的反射太陽光的能量，但是白色涂層不耐臟，污垢很顯眼，并且不能滿足人們的審美要求。目前已有少量的紅外反射顏料被研制出來，如美國專利US6468647、US6521038、US7455904、US6468647就報(bào)導(dǎo)了含有過渡金屬元素或稀土元素的顏料，但是這些顏料存在很多缺陷，例如有毒金屬元素超標(biāo)、反射性能不夠優(yōu)良、制備過程復(fù)雜等。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料及其制備方法，制備過程簡(jiǎn)單，所制得的無機(jī)顏料反射性能優(yōu)異，呈色性能好。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明制備方法采用如下技術(shù)方案:
[0005]包括以下步驟:
[0006](1)按碳酸|丐:氧化錯(cuò):五氧化二f凡=1: (1-X):x的摩爾比計(jì)，取碳酸|丐、氧化錯(cuò)和五氧化二釩混合得到混合物，其中0 <X < 0.4;
[0007](2)將步驟(1)的混合物進(jìn)行干法球磨混合均勻；
[0008](3)將干法球磨后的混合物在1400?1700°C煅燒，待其冷卻后，再將其球磨成粉體，得到釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料。
[0009 ] 進(jìn)一步地，步驟(2)和步驟(3)中的球磨時(shí)間均為24?48h。
[0010]進(jìn)一步地，步驟(3)中煅燒2?10h。
[0011]本發(fā)明釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料的技術(shù)方案是:其化學(xué)式為CaZr(1—X)VX03,0<x<
0.4。
[0012]進(jìn)一步地，其結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦型。
[0013]進(jìn)一步地，其近紅外反射率為83.74?95.88%。
[0014]進(jìn)一步地，其按照CIE 1976 的色度坐標(biāo)是 L* = 93.66 ?97.05，a* = -4.73 ?-3.01,b* = 27.88 ?34.65,0 = 28.04?34.97。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明制備方法中，通過按一定比例在鋯酸鈣中摻雜釩，并通過球磨和煅燒等步驟，所制備釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料具有良好的紅外反射性能，在波長(zhǎng)780-2500nm的紅外反射率可達(dá)95.88%，能夠有效的反射太陽光的能量，同時(shí)釩元素的摻雜有助于改善鋯酸鈣的呈色性能，因?yàn)殁C元素的電子結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到光照時(shí)，V5+-0=的電荷躍迀使顏料呈現(xiàn)出黃色，有效解決耐臟性不夠的問題。本發(fā)明生產(chǎn)設(shè)備主要為球磨機(jī)和燒制電爐，設(shè)備投入少、制作工藝簡(jiǎn)單且易于操作，因此適合工廠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0017]本發(fā)明釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料能夠有效的反射太陽光的能量，采用本發(fā)明釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料，將其添加到涂料、塑料片等產(chǎn)品中，可制備出具有反射隔熱功能的產(chǎn)品；將其涂于建筑物、汽車船舶等的外表面，建筑物、汽車、船舶等可以有效的反射太陽光的能量。尤其是在炎熱的夏季，可以使建筑物、汽車、船舶等的溫度不至于升高過快，有效地降低制冷能源的消耗，同時(shí)能夠在一定程度上緩解城市“熱島效應(yīng)”。
【【附圖說明】】
[0018]圖1是本發(fā)明制得的CaZr0.9V0.103的XRD譜圖；
[0019]圖2合成顏料CaZr0.9V0.103的近紅外反射光譜圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明制備方法包括以下步驟:
[0022](1)按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1: (1-x): X的摩爾比計(jì)，取碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二銀，其中0<χ < 0.4ο
[0023](2)將上述原料干法球磨24?48h混合均勻。
[0024](3)將干法球磨后的混合物在1400?1700°C下煅燒2?10小時(shí)，待其冷卻后，再將其放入球磨機(jī)中球磨24?48h，磨成粉體，得到釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料。
[0025]本發(fā)明制得的釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料為化學(xué)式可寫為0&2^1)￥\03，0<1<0.4，其為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。
[0026]下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1:0.9:0.1的摩爾比計(jì)，取原料碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩，放入球磨機(jī)中干法混合球磨24h;將球磨后的混合物在電阻爐中1600°C下煅燒3小時(shí)，待其冷卻后，再放入球磨機(jī)中球磨24h，將其磨成粉體，制得黃色顏料樣品，其化學(xué)式
^CaZr0.9V0.103o
[0029]將制得的上述顏料樣品，采用RigakuUltimalVX射線衍射儀(XRD)，在2Θ〈35°的范圍內(nèi)使用CuKca (λ = 0.15418nm)輻射光檢測(cè)所獲得的粉末，XRD圖譜如圖1所示，可以表明為鈣鈦礦相。
[0030]按照CIE 1976(:比色標(biāo)測(cè)定本實(shí)施例的色度坐標(biāo)為1> = 93.66、&* = -4.73、13* =34.65、C* = 34.97;值a*(紅-綠軸)和b*(黃-藍(lán)軸)表示色調(diào)，L*表示顏色的亮度，C*表示顏色的飽和度。
[0031]采用Lambda-950紫外-可見-近紅外分光光度計(jì)檢測(cè)合成產(chǎn)物的反射率如圖2，按照683979-2008方法得出本實(shí)施例的近紅外反射率為95.88%。
[0032]對(duì)比例1
[0033]按碳酸鈣:氧化鋯=1:1的摩爾比計(jì)，取碳酸鈣和氧化鋯放入球磨機(jī)中干法混合球磨24h;將球磨后的混合物在電阻爐中1600°C下煅燒3小時(shí)，待其冷卻后，再放入球磨機(jī)中球磨24h，將其磨成粉體，制得白色顏料樣品，化學(xué)式為CaZr03。
[0034]本對(duì)比例的色度坐標(biāo)為1>= 90.71、&* = 3.07、13* = 9.32，0 = 10.28。
[0035]與實(shí)施例1中的顏料樣品色度坐標(biāo)相比:
[0036](1)對(duì)比L*可知，CaZr0.9V0.103反射顏料的亮度較CaZr03反射顏料有所提高。
[0037](2)對(duì)比a*可知，CaZr0.9V0.103反射顏料顏色較CaZr03反射顏料變綠。
[0038](3)對(duì)比b*可知，CaZr0.9V0.ι03反射顏料顏色較CaZr03反射顏料變黃。
[0039](4)對(duì)比C*可知，CaZr0.9V0.103反射顏料飽和度較CaZr03反射顏料明顯增加。
[0040]綜上分析，摻V后CaZr03顏料顏色由白色變?yōu)辄S色，能夠改善反射顏料色彩單一現(xiàn)象。其近紅外反射率為95.88 %，比同為黃色顏料的BiV04的近紅外反射率(其值為46 % )要尚ο
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1:0.6:0.4的摩爾比計(jì)，取原料碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩，放入球磨機(jī)中干法混合球磨36h;將球磨后的混合物在電阻爐中1400°C下煅燒10小時(shí)，待其冷卻后，再放入球磨機(jī)中球磨36h，將其磨成粉體，制得黃色顏料樣品，其化學(xué)式為 CaZr0.6V0.4O3。
[0043]測(cè)定本實(shí)施例的色度坐標(biāo)為1> = 97.05、3* = -3.01、13* = 27.88、0 = 28.04，近紅外反射率為83.74%。
[0044]實(shí)施例3
[0045]按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1:0.7:0.3的摩爾比計(jì)，取原料碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩，放入球磨機(jī)中干法混合球磨48h;將球磨后的混合物在電阻爐中1500°C下煅燒5小時(shí)，待其冷卻后，再放入球磨機(jī)中球磨48h，將其磨成粉體，制得黃色顏料樣品，其化學(xué)式
^CaZr0.7V0.303o
[0046]測(cè)定本實(shí)施例的色度坐標(biāo)為1> = 95.97、&* = -3.19、13* = 30.62、0 = 30.78，近紅外反射率為87.13%。
[0047]實(shí)施例4
[0048]按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1:0.8:0.2的摩爾比計(jì)，取原料碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩，放入球磨機(jī)中干法混合球磨40h;將球磨后的混合物在電阻爐中1700°C下煅燒8小時(shí)，待其冷卻后，再放入球磨機(jī)中球磨40h，將其磨成粉體，制得黃色顏料樣品，其化學(xué)式
^CaZr0.8V0.203o
[0049]測(cè)定本實(shí)施例的色度坐標(biāo)為1> = 94.87、&* = -4.18、13* = 33.42、0 = 33.68，近紅外反射率為92.55%。
[0050]實(shí)施例5
[0051 ]按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1:0.75:0.25的摩爾比計(jì)，取原料碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩，放入球磨機(jī)中干法混合球磨30h;將球磨后的混合物在電阻爐中1550°C下煅燒2小時(shí)，待其冷卻后，再放入球磨機(jī)中球磨30h，將其磨成粉體，制得黃色顏料樣品，其化學(xué)式為 CaZr0.75V0.25O3 ο
[0052]測(cè)定本實(shí)施例的色度坐標(biāo)為1> = 95.21、&* = -3.77、13* = 31.79、0 = 32.01，近紅外反射率為92.41 %。
[0053]本發(fā)明制備的釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料具有良好的紅外反射性能，可用于將其添加到涂料中制成隔熱涂料產(chǎn)品，能夠有效的反射太陽光的能量;另外，本發(fā)明制備的可反射紅外線的黃色顏料的生產(chǎn)設(shè)備主要為球磨機(jī)和燒制電爐，設(shè)備投入少、制作工藝簡(jiǎn)單且易于操作，因此適合工廠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明最終制得的產(chǎn)品為釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料，利用釩元素的摻雜有助于改善鋯酸鈣顏料的呈色性能，因?yàn)殁C元素的電子結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到光照時(shí)，v5+-o=的電荷躍迀使顏料呈現(xiàn)出黃色。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按碳酸鈣:氧化鋯:五氧化二釩=1:(l-x): X的摩爾比計(jì)，取碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩混合得到混合物，其中0 <X < 0.4; (2)將步驟(1)的混合物進(jìn)行干法球磨混合均勻； (3)將干法球磨后的混合物在1400?1700°C煅燒，待其冷卻后，再將其球磨成粉體，得到釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料的制備方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(3)中的球磨時(shí)間均為24?48h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中煅燒2?10ho4.釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料，其特征在于，其化學(xué)式為CaZr(1-x)Vx03，0<x<0.4o5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料，其特征在于，其結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦型。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料，其特征在于，其近紅外反射率為83.74 ?95.88%。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料，其特征在于，其按照CIE1976的色度坐標(biāo)是 L* = 93.66 ?97.05，a* = -4.73?-3.01，b* = 27.88?34.65，C* = 28.04?34.97。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料及其制備方法，首先按碳酸鈣：氧化鋯：五氧化二釩＝1：(1-x)：x的摩爾比計(jì)，取碳酸鈣、氧化鋯和五氧化二釩混合得到混合物，其中0＜x≤0.4；將混合物進(jìn)行干法球磨混合均勻，然后在1400～1700℃煅燒，待其冷卻后，再將其球磨成粉體，得到釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料。本發(fā)明所制備的釩摻雜鋯酸鈣無機(jī)顏料具有良好的紅外反射性能，能夠有效的反射太陽光的能量，同時(shí)釩元素的摻雜有助于改善鋯酸鈣的呈色性能，顏料呈現(xiàn)出黃色，有效解決耐臟性不夠的問題。本發(fā)明生產(chǎn)設(shè)備主要為球磨機(jī)和燒制電爐，設(shè)備投入少、制作工藝簡(jiǎn)單且易于操作，因此適合工廠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C09C3/06, C09C1/02
【公開號(hào)】CN105482506
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510919028
【發(fā)明人】張營堂, 馬飛, 閆欠
【申請(qǐng)人】陜西理工學(xué)院
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日