專利名稱：一種綠色近紅外反射顏料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于無機金屬氧化物顏料技術領域，具體涉及一種綠色近紅外反射顏料及其制備方法。
背景技術：
無機氧化物顏料由于具有良好的溫度和化學穩定性而廣泛應用于涂料、油墨、陶瓷等國民經濟領域。光譜反射特性是表征各類無機顏料性能的重要參數，也是其固有屬性之一，在太陽光譜的可見光波段(400nnT700nm)的反射特性直接決定顏料的色調和明度；在光譜近紅外端(700nm-2500nm)的反射特性與顏料的太陽熱吸收/反射性能密切相關。通常的白色顏料在可見光-近紅外波段具有高反射率(大于60%);彩色顏料則具有低反射率(10%-20%)，因而在太陽照射下會表現出顯著的熱量聚積效應。無機氧化物顏料的光譜反射 特性與其成分、微結構、形貌、粒徑等密切相關，特別是顏料成分中金屬離子Mx+的局域電子環境，如配位結構、M-O價健結構、離子能級和光學帶隙等。三氧化二鉻具有高著色力、高熱穩定性、耐腐蝕性佳等優點，長期以來作為重要的無機綠色顏料而得到廣泛應用。基于不同應用背景對顏色和光譜反射特性的要求，通常采用成分摻雜的方法對Cr2O3顏料進行改性設計。提高近紅外波段反射率和模擬綠色植物的反射譜，是Cr2O3顏料改性研究的兩個重要方向。前者可在保持Cr2O3深綠色調的同時，大幅提高顏料的太陽熱能反射能力，降低顏料使用表面的熱量聚積，在節能涂層領域具有廣闊應用前景，并可較好地實現節能效果和視覺美觀的協調一致；后者可以調制顏料的光譜反射特性，在700nm附近發生反射率突變，形成與葉綠素相似的高近紅外反射特征，顯著提升該材料與綠色植物背景的光譜融合度，從而在目標偽裝領域獲得重要應用。Cr2O3顏料的改性設計通常采用多元摻雜方式實現。如摻雜Al/Mo/B/Sn等元素，可以提高Cr2O3近紅外波段的反射率約20%，并具有低亮度的飽和綠色調；摻Co的三氧化二鉻，可在700nm附近形成反射率突變，與綠色植物的光譜特性非常類似。市售大部分綠色顏料的明度值都比較高。Feiro公司提供的一種綠色偽裝顏料(V12600)其明度值經過測量為39. 05。美國Sh印herd公司提供另一種明度值更低的綠色偽裝顏料(綠-410)其明度值為35. 27。國內的市售綠色顏料明度值基本上都在40以上。

發明內容
本發明提供一種綠色近紅外反射顏料及其制備方法，所述綠色近紅外反射顏料是一種多元摻雜的三氧化二鉻顏料，具有較高太陽能反射率，而且為綠色的近紅外反射顏料，與常規的市售顏料相比，既具有低可見光明度，又具有近紅外高反射特性的綠色，并在680nnT700nm波段內具有明顯的反射率突變特性，可以滿足彩色高反射節能涂層、目標偽裝涂層等對顏料光譜反射特性的應用要求。本發明提出的綠色近紅外反射顏料，主要由三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鈦、二氧化鋅中的三種或四種復合氧化物構成，通過固相合成反應，形成尖晶石結構的復合氧化物。
本發明技術方案如下一種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結構的復合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻55飛2%，三氧化二鈷37 44%，二氧化鈦1%。一種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結構的復合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷、二氧化鋅和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻57. 2%,三氧化二鈷15. 9%, 二氧化鋅25. 9%, 二氧化鈦1%。一種綠色近紅外反射顏料的制備方法，包括以下步驟
步驟I :配料。按照質量分數準備55飛2份三氧化二鉻、37 44份三氧化二鈷和I份二氧化鈦，或按照質量分數準備57. 2份三氧化二鉻、15. 9份三氧化二鈷、25. 9份二氧化鋅和I份二氧化鈦。步驟2 :球磨。將步驟I所準備的原料加入球磨罐,采用濕法球磨2小時。球磨時，采用乙醇作為球磨介質，料球比為1:4，料乙醇為1:0.8。步驟3 :研磨。將步驟2球磨后的漿料烘干、破碎后進行研磨。步驟4固相合成。將步驟3研磨后的研磨料溫燒結爐中，進行固相合成反應，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。步驟5 :二次研磨、過篩。將步驟4固相合成的反應物采用瑪瑙缽進行超細化研磨，用200目濾網過篩，得到最終綠色近紅外反射顏料。本發明具有以下特點(I)顏料物相結構為單相尖晶石結構，見附圖I。(2)顏料在可見波波段呈綠色，且具有低亮度特點(CIE L*值為25 28)，在680nm附近反射率小于12% (見附圖2)。顏料實施例的顏色參數見附表I。(3)顏料在680nnT760nm波段內形成反射率突變，與綠色植被的光譜反射特性較為接近；在750-1200nm近紅外波段內具有高反射特性，反射率接近60% (見附圖2)。(4)本發明采用固相合成工藝，易于規模化、工業化生產。


圖I為本發明提供的綠色近紅外反射顏料的制備工藝流程圖。 圖2為實施例I、2、3的X射線衍射(XRD)圖譜。圖3為實施例I、2、3的可見光及近紅外光譜反射曲線。
具體實施例方式實施例I按照質量百分比61. 98%,37. 02%, 1%分別稱取三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鈦加入球磨罐。采用濕法球磨，以乙醇作為球磨介質，料球比為1:4，料乙醇為1:0. 8，球磨2小時，球磨后過濾烘干。然后置于高溫燒結爐中燒結，進行固相合成反應，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。最后將粉體研磨、過200目篩,制得顏料。該顏料為尖晶石結構晶體,如圖2所示。
實施例2按照質量百分比56. 88%,42. 12%、1%分別稱取三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鈦加入球磨罐。采用濕法球磨，以乙醇作為球磨介質，料球比為1:4，料乙醇為1:0. 8，球磨2小時，球磨后過濾烘干。然后置于高溫燒結爐中燒結，進行固相合成反應，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。最后將粉體研磨、過200目篩,制得顏料。該顏料為尖晶石結構晶體,如圖2所示。實施例3按照質量百分比57. 2%、15. 9%,25. 9%、1%分別稱取三氧化二鉻、三氧化二鈷、二氧化鋅、二氧化鈦加入球磨罐。采用濕法球磨，以乙醇作為球磨介質，料球比為1:4，料乙醇為1:0. 8,球磨2小時,球磨后過濾烘干。然后置于高溫燒結爐中燒結,進行固相合成反應，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫。最后將粉體研磨、過200目篩，制得顏料。該顏料為尖晶石結構晶體，如圖2所示。 所得顏料使用X-射線粉末衍射法(XRD)進行檢驗。圖2中所示的化合物的XRD圖譜為實施例1、2、3所得顏料衍射譜，所得圖譜與標準卡片對比，顏料為尖晶石結構晶體。借助電子掃描顯微鏡(SEM)進行形態分析，顏料粒度在l-2um范圍內變化。以UV-Vis分光光度計測量顏料的可見光和近紅外反射率，如圖3所示，在可見光波段反射率低于15%。由CIE-LAB1976色度坐標確定實施例1、2、3的色度坐標如表2.表I實施例色度坐標值
權利要求
1.一種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結構的復合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻55飛2%，三氧化二鈷37 44%，二氧化鈦1%。
2.—種綠色近紅外反射顏料，是一種尖晶石結構的復合氧化物，主相為三氧化二鉻，摻雜相為三氧化二鈷、二氧化鋅和二氧化鈦，其中各組分的百分比含量為三氧化二鉻57. 2%,三氧化二鈷15. 9%, 二氧化鋅25. 9%, 二氧化鈦1%。
3.—種綠色近紅外反射顏料的制備方法，包括以下步驟 步驟I :配料；按照質量分數準備55飛2份三氧化二鉻、37 44份三氧化二鈷和I份二氧化鈦，或按照質量分數準備57. 2份三氧化二鉻、15. 9份三氧化二鈷、25. 9份二氧化鋅和I份二氧化鈦； 步驟2 :球磨；將步驟I所準備的原料加入球磨罐，采用濕法球磨2小時； 步驟3 :研磨；將步驟2球磨后的漿料烘干、破碎后進行研磨； 步驟4固相合成；將步驟3研磨后的研磨料溫燒結爐中，進行固相合成反應，從室溫開始升溫，升溫速率為5°C /min，升溫至1200°C后保溫3小時，然后以5°C /min的降溫速度冷卻至室溫； 步驟5 :二次研磨、過篩。將步驟4固相合成的反應物采用瑪瑙缽進行超細化研磨，用200目濾網過篩，得到最終綠色近紅外反射顏料。
4.根據權利要求3所述的綠色近紅外反射顏料的制備方法，其特征在于，步驟2球磨時，采用乙醇作為球磨介質，料球比為1:4，料乙醇為1:0.8。
全文摘要
一種綠色近紅外反射顏料，屬于無機金屬氧化物顏料技術領域。所述顏料為含有鉻、鈷、鋅、鈦等元素的多元金屬氧化物，制備方法為固相合成法，反應溫度為1200℃，合成時間3小時。該顏料具有尖晶石結構，在可見光波段呈現綠色，其中680nm~700nm波長附近反射率小于12%；在750nm~1200nm波段范圍內反射率接近60%。相比通用市售綠色顏料，該顏料具有更低的明度L值和較高的太陽能反射率，與綠色植被的光譜反射曲線較為相似，在目標偽裝、彩色節能涂層等領域具有廣闊應用前景。
文檔編號C04B35/622GK102826839SQ201210342748
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者何小東, 翁小龍 申請人:電子科技大學