一種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料、制備方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料，該硅酸鹽無機黃色顏料的化學通式為CaNiSi4O10；該硅酸鹽無機黃色顏料性能穩定，耐高溫，抗腐蝕，耐酸性且著色度高，制備方法過程簡單，產物易收集，無廢水廢氣排放，對環境友好，且該硅酸鹽無機黃色顏料還可以作為黃色顏料或油墨應用于油、漆、涂料、塑料、建筑材料和造紙工業等行業。
【專利說明】—種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料、 制備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無機顏料，具體涉及一種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料、制備方法及應用 。
【背景技術】
[0002]顏料是一種有色的細顆粒粉狀物質，一般不溶于水、油、溶劑和樹脂等介質中，能分散于各種介質中。顏料經過近300多年的工業化發展，已經成為一個成熟的工業化生產和產品細分的行業，按照化學組成，顏料大致可分為有機顏料和無機顏料。其中有機顏料因其在遮蓋力、耐水性、耐候性、耐熱性等方面略差，尤其是用于合成的偶氮染料的芳香胺對人體有致癌作用，對環境、生態及人類健康的影響較大，所以近年在大力倡導發展循環經濟、落實環境保護措施的政策背景下，關注重點逐漸轉移至產品穩定性好、質量高、消耗低的無機顏料工業。
[0003]目前，無機顏料廣泛用于許多工業中，尤其是用于涂料、墨、塑料、橡膠、陶瓷、搪瓷和玻璃的工業中。這些顏料可以賦予色彩特性并且保護涂層不受可見光以及紫外光和紅外光的影響。黃色是四種基本色之一，其中在陶瓷顏料領域里，黃色顏料非常重要，同時黃色的消耗超過任何其它顏色顏料的消耗。一般黃色顏料家族有三種重要的分類:錫氧化釩黃，鐠鋯石，鋯石氧化釩黃。其它通常使用的黃色陶瓷顏料有Pb2Sb2O7, PbCrO4, CdS，但是由于它們的毒性而正逐步被市場淘汰。除了這些黃色外，還有鋁酸鹽黃色顏料，如中國專利CN 103013185 A所述，制備了一種具有Y(3_x)CexAl5012的結構，其中，0.03≤x≤0.3的黃色顏料，它由于金屬離子難以溶出，因此對環境友好，是一種綠色環保的新型無毒無機黃色顏料，可用來替代含有毒重金屬如鉛、鉻、鎘等元素的傳統黃色顏料，從而有益于保護環境。但是這種其制備過程較為復雜，而且最終制備的顏料穩定性不是很好；又如中國專利CN1037494A “黃色系列無機顏料”，它是一種以人造金紅石，氧化鑰或鑰酸鹽為原料，人造金紅石占91-99.8%，經固熔化反應得到，雖然其具有較強抗光化作用、耐酸堿腐蝕性等優點，但是其對樣品的質量要求較高，制備復雜；又如中國專利CN1939981A報道了一種包核型釩酸鉍黃色顏料的制備方法，其化學式為BiVO4 ^nBi2AO6，式中A是Mo或W，n=(T2。它是一種高性能、無毒的無機黃色顏料，但是在其生產過程中，要始終控制反應液的酸值在I以下，所以其制備過程精度較高，不能大規模生產。因此，制備出一種環境友好的，同時具備較高色度，耐酸堿穩定性的，制備方法較為簡單的新型無機黃色顏料成為一個新的研究方向。
【發明內容】
[0004]本發明目的是:提供一種性能穩定，耐高溫，抗腐蝕，耐酸性且著色度高的基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料；該硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法過程簡單，產物易收集，無廢水廢氣排放，對環境友好，且該硅酸鹽無機黃色顏料還可以作為黃色顏料或油墨應用于油、漆、涂料、塑料、建筑材料和造紙工業等行業。
[0005]本發明的技術方案是:一種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料，該硅酸鹽無機黃色顏料的化學通式為CaNiSi4Oltlt5
[0006]上述硅酸鹽無機黃色顏料的第一種制備方法，采用高溫固相法，包括以下步驟:
(1)以含有鈣離子Ca2+的化合物、含有鎳離子Ni2+的化合物、含有硅元素的化合物為原料，按通式CaNiSi4Oltl中對應元素的化學計量比稱取各原料，將稱取的原料分別研磨，混合均勻，得到混合物；
(2)將混合物在空氣氣氛下第一次煅燒，煅燒溫度為200~600°C，煅燒時間為I~10小時； (3)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛下第二次煅燒，煅燒溫度為700~1000°C，煅燒時間是I~10小時；
(4)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛下第三次煅燒，煅燒溫度為1100~1500°C，煅燒時間為2~10小時，自然冷卻至室溫，得到硅酸鹽無機黃色顏料。
[0007]進一步地，步驟(1)中所述含有鈣離子Ca2+的化合物為氧化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣中的一種；所述含有鎳離子Ni2+的化合物為氧化亞鎳、氫氧化鎳、硫酸鎳中的一種；所述含有硅元素的化合物為二氧化硅。
[0008]進一步地，步驟(2)中第一次煅燒溫度為300~500°C，煅燒時間為2~8小時；步驟(3)中第二次煅燒溫度為800~950°C，煅燒時間為3~9小時；步驟(4)中第三次煅燒溫度為1200~1400°C，煅燒時間為3~8小時。
[0009]上述硅酸鹽無機黃色顏料的第二種制備方法，采用化學溶液法，包括以下步驟:
(1)以含有鈣離子Ca2+的化合物、含有鎳離子Ni2+的化合物、含有硅元素的化合物為原料，按通式CaNiSi4Oltl中對應元素的化學計量比稱取各原料，將稱取的原料分別溶解于硝酸中并用去離子水稀釋，再按各原料中反應物質量的0.1~3.0被％分別添加絡合劑，得到各原料的混合液；
(2)將各原料的混合液緩慢混合，在溫度50~100°C的條件下攪拌I~3小時，靜置、烘干后得到蓬松的前驅體；
(3)將前驅體在空氣氣氛中第一次煅燒，煅燒溫度為200~500°C，煅燒時間為I~9小時；
(4)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中第二次煅燒，煅燒溫度為600~900°C，煅燒時間是2~8小時；
(5)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中第三次煅燒，煅燒溫度為1000~1400°C，煅燒時間為2~9小時，自然冷卻至室溫得到硅酸鹽無機黃色顏料。
[0010]進一步地，步驟(1)中所述含有Ca2+的化合物為氫氧化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣中的一種；所述含有鎳離子Ni2+的化合物為氫氧化鎳、硫酸鎳中的一種；所述含有硅元素的化合物為正娃酸乙酯；所述絡合劑為草酸、檸檬酸中的一種。
[0011]進一步地，步驟(3)中第一次煅燒溫度為300~500°C，煅燒時間為3~8小時；步驟(4)中第二次煅燒溫度為600~800°C，煅燒時間為3~7小時；步驟(5)中第三次煅燒溫度為1000~1200°C，煅燒時間為3~7小時。
[0012]上述硅酸鹽無機黃色顏料的應用，將該硅酸鹽無機黃色顏料作為黃色顏料或油墨應用于油、漆、涂料、塑料、建筑材料和造紙工業。
[0013]本發明的優點是:1.本發明提供一種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料，具有高耐候性、耐溫性、環保性以及節能性，同時化學性能穩定，能夠較好地實現堿土金屬離子Ca2+和過渡金屬離子Ni2+在基質中的填充；
2.本發明方法制得的硅酸鹽無機黃色顏料顆粒細小，分散性較好，在黃色區域具有較高的反射率，色度高，能夠很好起到著色、遮蓋、保護等功能；
3.本發明基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料的制備過程簡單，產物易收集，無廢水廢氣排放，對環境友好，尤其適合連續化生產，可以在現實生產和建筑涂裝領域獲得應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述: 圖1為按高溫固相法制備的材料樣品的掃描電子顯微鏡圖(SEM)；
圖2為按高溫固相法制備的材料樣品的反射光譜圖，內嵌圖是其色度坐標；
圖3為按化學溶液法制備的材料樣品的掃描電子顯微鏡圖(SEM)；
圖4為按化學溶液法制備的材料樣品的反射光譜圖，內嵌圖是其色度坐標。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0016]實施例1:
根據化學式CaNiSi4Oltl中各元素的化學計量比，分別稱取碳酸鈣CaCO3:1.001克，氧化亞鎳NiO:0.747克，二氧化硅SiO2:2.404克。在瑪瑙研缽中，將原料研磨并混合均勻后，在空氣氣氛下選擇300°C，煅燒8小時，然后冷卻至室溫，取出樣品。接著把降溫后的混合料再次研磨并混合均勻，仍在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為950°C，煅燒時間為3小時，自然冷卻至室溫。以相同方法研磨樣品至均勻后，把它放在空氣氣氛的馬弗爐中1200°C煅燒8個小時，得到了二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料。
[0017]參見圖1，它是按本實施例技術方案制備的材料樣品在20kv照射下的掃描電子顯微鏡圖(SEM)，樣品的表面平滑，顆粒分布均勻，結晶性好，說明該固相反應得充分，得到的黃色無機粉末純度較高。
[0018]參見圖2，它是按本實施例技術方案制備的材料樣品的反射光譜圖，從中可以看出在可見光區(380~750納米)區域，在575納米處存在很強的反射峰(反射率為70%)，這正好落在黃光的波長范圍內(570~590納米)，同時延伸至橙色區域(590~620納米)，同時其色度坐標為L*=84.6，a*=-7.55，b*=21.25，具有較高的亮度，色度較純，從而從理論上驗證了它的黃色屬性。
實施例2:
根據化學式CaNiSi4Oltl中各元素的化學計量比，分別稱取氧化鈣CaO:0.56克，氫氧化鎳Ni (OH)2:0.927克，二氧化硅SiO2:2.404克。在瑪瑙研缽中，將原料研磨并混合均勻后，在空氣氣氛下選擇500°C，煅燒2小時，然后冷卻至室溫，取出樣品。接著把降溫后的混合料再次研磨并混合均勻，仍在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為800°C，煅燒時間為9小時，自然冷卻至室溫。以相同方法研磨樣品至均勻后，把它放在空氣氣氛的馬弗爐中1400°C煅燒3個小時，得到了二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料。該二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料的形貌特征、反射光譜、色度坐標與實施例1相似。
[0019]實施例3:
根據化學式CaNiSi4Oltl中各元素的化學計量比，分別稱取硝酸鈣Ca(NO3)2:2.26克，硫酸鎳NiSO4:1.547克，二氧化硅SiO2:2.404克。在瑪瑙研缽中，將原料研磨并混合均勻后，在空氣氣氛下選擇400°C，煅燒6小時，然后冷卻至室溫，取出樣品。接著把降溫后的混合料再次研磨并混合均勻，仍在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為900°C，煅燒時間為5小時，自然冷卻至室溫。以相同方法研磨樣品至均勻后，把它放在空氣氣氛的馬弗爐中1300°C煅燒6個小時，得到了二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料。該二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料的形貌特征、反射光譜、色度坐標與實施例1相似。
[0020]實施例4:
根據化學式CaNiSi4Oltl中各元素的化學計量比，分別稱取氫氧化鈣Ca(OH)2:0.740克，硫酸鎳NiSO4:1.547克，正硅酸乙酯C8H20O4S1:8.334克，再稱取以上藥品總質量的0.lwt%的檸檬酸；將稱得的Ca(OH)2加入到適量的去離子水和檸檬酸后，加熱到50°C進行攪拌處理；向上述溶液中加入NiS04、C8H2tlO4Si加熱攪拌，并分多次加入適量去離子水以及硝酸，繼續攪拌3個小時，靜置，烘干，得到蓬松的前驅體；第一次煅燒溫度為300°C，煅燒時間8小時；第二次煅燒溫度為800°C，煅燒時間3小時；第三次煅燒溫度為1000°C，煅燒時間7小時，得到二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料。
[0021]參見圖3，它是按本實施例技術方案制備的材料樣品在20kv照射下的掃描電子顯微鏡圖(SEM)，可以看出該樣品的顆粒平均尺寸為2.9微米，其分布均勻，結晶性好，對可見光的散色性均一，更易獲得單色性較好的顏料。
[0022]參見圖4，它是按本實施例技術方案制備的材料樣品的反射光譜圖，從中可以看出在可見光區(380~750納米)區域，反射較多的光區間為黃光對應的區間(570~590納米)，反射率較高(75%左右)，同時其色度坐標為!>85.65，a*=-7.32，b*=21.88，具有較高的亮度，色彩鮮艷，從而從理論上驗證了它的黃色性能。
[0023]實施例5:
根據化學式CaNiSi4Oltl中各元素的化學計量比，分別稱取碳酸鈣CaCO3:1.001克，氫氧化鎳Ni (OH)2:0.927克，正硅酸乙酯C8H20O4S1:8.334克，再稱取以上藥品總質量的2.0wt%的草酸；將稱得的CaCO3加入到適量的硝酸和草酸后，加熱到80°C進行攪拌處理；向上述溶液中加入Ni (OH)2X8H20O4Si加熱攪拌，并分多次加入適量去離子水以及硝酸，繼續攪拌2個小時，靜置，烘干，得到蓬松的前驅體；第一次煅燒溫度為500°C，煅燒時間3小時；第二次煅燒溫度為600°C，煅燒時間7小時；第三次煅燒溫度為1200°C，煅燒時間3小時，得到二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料。該二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料主要的形貌特征、反射光譜、色度坐標與實施例4相似。
[0024]實施例6:
根據化學式CaNiSi4Oltl中各元素的化學計量比，分別稱取硝酸鈣Ca(NO3)2:2.260克，硫酸鎳NiSO4:1.547克，正硅酸乙酯C8H2tlO4S1:8.334克，再稱取以上藥品總質量的3.0wt%的檸檬酸；將稱得的Ca (NO3)2加入到適量的去離子水和檸檬酸后，加熱到100°C進行攪拌處理；向上述溶液中加入NiS04、C8H20O4Si加熱攪拌，并分多次加入適量去離子水以及硝酸，繼續攪拌I個小時，靜置，烘干，得到蓬松的前驅體；第一次煅燒溫度為400°C，煅燒時間6小時；第二次煅燒溫度為700°C，煅燒時間5小時；第三次煅燒溫度為1100°C，煅燒時間6小時，得到二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料。該二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料主要的形貌特征、反射光譜、色度坐標與實施例4相似。
[0025]當然上述實施例只是為說明本發明的技術構思及特點所作的例舉而非窮舉，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明 主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于二價鎳的硅酸鹽無機黃色顏料，其特征在于，該硅酸鹽無機黃色顏料的化學通式為CaNiSi4O100
2.一種如權利要求1所述的硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法，其特征在于，采用高溫固相法，包括以下步驟: (1)以含有鈣離子Ca2+的化合物、含有鎳離子Ni2+的化合物、含有硅元素的化合物為原料，按通式CaNiSi4Oltl中對應元素的化學計量比稱取各原料，將稱取的原料分別研磨，混合均勻，得到混合物； (2)將混合物在空氣氣氛下第一次煅燒，煅燒溫度為200~600°C，煅燒時間為I~10小時； (3)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛下第二次煅燒，煅燒溫度為700~1000°C，煅燒時間是I~10小時； (4)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛下第三次煅燒，煅燒溫度為1100~1500°C，煅燒時間為2~10小時，自然冷卻至室溫，得到硅酸鹽無機黃色顏料。
3.根據權利要求2所述的硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述含有鈣離子Ca2+的化合物為氧化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣中的一種；所述含有鎳離子Ni2+的化合物為氧化亞鎳、氫氧化鎳、硫酸鎳中的一種；所述含有硅元素的化合物為二氧化硅。
4.根據權利要求2所述的硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中第一次煅燒溫度為300~500°C，煅燒時間為2~8小時；步驟(3)中第二次煅燒溫度為800~950°C，煅燒時間為3~9小時；步驟(4)中第三次煅燒溫度為1200~1400°C，煅燒時間為3~8小時。
5.一種如權利要求1所述的硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法，其特征在于，采用化學溶液法，包括以下步驟: (1)以含有鈣離子Ca2+的化合物、含有鎳離子Ni2+的化合物、含有硅元素的化合物為原料，按通式CaNiSi4Oltl中對應元素的化學計量比稱取各原料，將稱取的原料分別溶解于硝酸中并用去離子水稀釋，再按各原料中反應物質量的0.1~3.0被％分別添加絡合劑，得到各原料的混合液； (2)將各原料的混合液緩慢混合，在溫度50~100°C的條件下攪拌I~3小時，靜置、烘干后得到蓬松的前驅體； (3)將前驅體在空氣氣氛中第一次煅燒，煅燒溫度為200~500°C，煅燒時間為I~9小時； (4)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中第二次煅燒，煅燒溫度為600~900°C，煅燒時間是2~8小時； (5)自然冷卻至室溫后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中第三次煅燒，煅燒溫度為1000~1400°C，煅燒時間為2~9小時，自然冷卻至室溫得到硅酸鹽無機黃色顏料。
6.根據權利要求5所述的硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述含有Ca2+的化合物為氫氧化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣中的一種；所述含有鎳離子Ni2+的化合物為氫氧化鎳、硫酸鎳中的一種；所述含有硅元素的化合物為正硅酸乙酯；所述絡合劑為草酸、檸檬酸中的一種。
7.根據權利要求5所述的硅酸鹽無機黃色顏料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中第一次煅燒溫度為300~500°C，煅燒時間為3~8小時；步驟(4)中第二次煅燒溫度為600~800°C，煅燒時間為3~7小時；步驟(5)中第三次煅燒溫度為1000~1200°C，煅燒時間為3~7小時。
8.—種如權利要求1所述的硅酸鹽無機黃色顏料的應用，其特征在于，將該硅酸鹽無機黃色顏料作為黃色顏料或油墨應用于油、漆、涂料、塑料、建筑材料和造紙工業。
【文檔編號】C01B33/24GK103641124SQ201310586961
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】黃彥林, 陶正旭, 秦琳, 關瑩, 魏東磊 申請人:蘇州大學