纳米钴绿颜料的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米钴绿的制备方法，属于纳米尖晶石型颜料的合成技术。该方法包括以下步骤：将硫酸钴与氯化锌、氯化铬、四氯化钛按物质的量之比为1∶(0.1～0.8)∶(2.2～3.2)∶(0.8～1.4)混合加水搅拌溶解，然后升温加入氢氧化钠溶液调节pH值，搅拌反应、陈化、水洗沉淀物，沉淀物浆料在160～260℃下水热培育，再将液相水热培育物料经过滤、干燥、粉碎，在900～1200℃进行固相高温晶化制得纳米钴绿产品。本发明的优点在于，由于采用液相水热培育与固相高温晶化的两步法合成技术，以达到高温晶化后粒子为纳米级的目的，所制得钴绿颜料粒径小，粒径平均为30～80nm，且生产工艺较简单，能耗相对较低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米钴绿的制备方法，属于纳米尖晶石型颜料的合成技术。

背景技术

钴绿是重要的尖晶石型彩色无机颜料，是具有尖晶石结构的复合氧化物。广义上讲，尖晶石型复合氧化物是其最简式中由其组成的各阳离子的正氧化值的总和为+8，而负氧化值-8由4个-2的氧提供的一类复合氧化物。如化学式最简单的钴绿可用下式表示：CoCr₂O₄(孔雀绿)。实际应用时，其中的阳离子可以被某些不同种、不同数目的阳离子取代，从而可以制备不同深浅或不同色调的混相颜料。

钴绿颜料与其它绿色颜料相比，其显著特点是具有很好的耐热性、耐光性、耐候性和耐化学品性，广泛应用于耐高温涂料、塑料、陶瓷、搪瓷、玻璃等着色及美术颜料等领域。尤其在要求超耐久性(特别是超保色性、保光性和抗粉化性)系统中则要使用这种颜料。但普通的钴绿颜料虽有很好的耐性，但由于其粒度分布宽，粒子较大而且较硬，所以并不具备较好的颜料性能，目前这类颜料的品种少，质量也急待提高。纳米钴绿具有较优良的性能，这种高档颜料可用于超耐久型涂料、工程塑料、搪瓷和某些特殊材料的着色。因此国际上一些著名的公司，如美国的sheoherd color公司、Harshaw Chemical公司，德国的拜耳公司、BASF公司，英国的Blythe Colours公司以及日本的大日精化公司等，都生产这种附加价值甚高的无机颜料。

我国尚无高级的纳米钴绿产品。高档的纳米钴绿尚需进口，但由于其合成工艺复杂，能耗高，因此价格昂贵，限制了使用。

钴绿传统的制备方法大多采用干法，即原料混匀后直接固相高温煅烧。其缺点是煅烧的温度高，能耗高，制得的颜料粒径大，粒度分布不均匀，颜色发暗。现有的方法与传统的方法不同，是先将反应物经液相沉淀制得前驱物，再经高温煅烧的制备过程(湿法)，用湿法所制得颜料虽然性能有所提高，颜色较为鲜明，但粒径仍有几百纳米，达不到高档产品的使用要求。为减小其粒径，可进一步采用高能球磨的方法，但能耗更高，还可能引入杂质，并且进行极度地球磨，还有可能发生部分力学化学反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米钴绿的制备方法，该方法具有工艺较简单、能耗较低的特点。

本发明是通过下述技术方案加以实现的。一种纳米钴绿的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1.将硫酸钴与氯化锌、氯化铬和四氯化钛按物质的量之比为1∶(0.1～0.8)∶(2.2～3.2)∶(0.8～1.4)混合加水搅拌溶解，水溶液升温至40～80℃时，加入3mol·L^-1的NaOH溶液调节水溶液pH值为8～10，搅拌反应，陈化1～4小时，将沉淀和清液分开，并水洗沉淀物；制得沉淀物浆料；

2.将步骤1制得的沉淀物浆料在160～260℃下水热培育1～8小时，制得液相水热培育物料；

3.将步骤2制得的液相水热培育物料经减压过滤、80～100℃干燥、放入研钵中研细，在900～1200℃进行固相高温晶化1～8小时，得到纳米钴绿产品。

本发明的优点在于，由于采用液相水热培育与固相高温晶化的两步法合成技术，以达到高温晶化后粒子为纳米级的目的，所制得钴绿颜料粒径小，平均粒径为30～80nm，且生产工艺较简单，能耗相对较低，产品纯度高。

附图说明

图1本发明实施例1所制纳米钴绿的TEM照片。

具体实施方式

实施例1：

称取42.2克硫酸钴，16.3克氯化锌，107.8克氯化铬，22.8克TiCl₄(从所购其溶液的密度折合)，加水搅拌溶解，升温至80℃时，加入3mol·L^-1的NaOH溶液至pH值为9；陈化2小时，将沉淀和清液分开，并水洗沉淀物；将沉淀物浆料在240℃下水热培育6小时；将培育物料经减压过滤、80℃干燥、放入研钵中研细，在1100℃晶化4小时，得到产品，产率92％，平均粒径为60nm。

实施例2：

称取42.2克硫酸钴，2.1克氯化锌，127.4克氯化铬，22.8克TiCl₄(从所购其溶液的密度折合)，加水搅拌溶解，升温至80℃时，加入3mol·L^-1的NaOH溶液至pH值为9；陈化2小时，将沉淀和清液分开，并水洗沉淀物；将沉淀物浆料在240℃下水热培育6小时；将培育物料经减压过滤、80℃干燥、放入研钵中研细，在1100℃晶化4小时，得到产品，产率92％，平均粒径为60nm。

实施例3：

称取42.2克硫酸钴，8.2克氯化锌，87.8克氯化铬，39.9克TiCl₄(从所购其溶液的密度折合)，加水搅拌溶解，升温至80℃时，加入3mol·L^-1的NaOH溶液至pH值为9；陈化2小时，将沉淀和清液分开，并水洗沉淀物；将沉淀物浆料在240℃下水热培育6小时；将培育物料经减压过滤、80℃干燥、放入研钵中研细，在1100℃晶化4小时，得到产品，产率92％，平均粒径为60nm。