一種綠色有機/無機複合紅外反射顏料的製備方法與流程
2023-10-10 00:49:54 2
本發明屬於功能顏料
技術領域：
，具體涉及一種綠色有機/無機複合紅外反射顏料的製備方法。
背景技術：
：太陽熱反射塗料是一種新型特種塗料，具有隔熱、降溫與節能效果，在石油化工儲罐、糧儲倉庫、船舶車輛、建築等方面具有良好的應用前景。白色熱反射隔熱塗料的太陽能熱反射比最高，但在城市建築大面積應用時存在光汙染、耐沾汙性差等問題。而且色彩相對單調，難以滿足現代建築外觀多彩性的要求。在太陽熱反射塗料中，紅外反射顏料是決定熱反射性能的最主要因素。在色彩相同的條件下，要求熱反射材料在近紅外光區有較高的反射率。製備彩色熱反射塗料的關鍵即是彩色紅外反射顏料研製與選用。顏料按其化學組分不同可以分為無機顏料和有機顏料。目前，熱反射塗料中的顏料以無機顏料為主。無機顏料具有比較好的耐高溫性，耐候性和較強的化學穩定性等特點，但是其存在色譜不廣、色光不夠豔麗，著色力較低等缺點，並且不少重金屬無機顏料有毒從而更加限制了無機顏料的實際應用。有機顏料具有色譜齊全、色澤鮮豔、著色力強且製備可控等優點，但色彩穩定性和耐候性能相對較差。彩色有機紅外反射顏料在熱反射塗料中的應用及研究目前很少。為了解決有機顏料物化性能、耐候性能較差且反射率不高的問題，將近紅外光譜範圍內擁有較高反射率、較好耐候性能的無機顏料與色彩保持度好、著色力強的有機顏料進行複合，有望獲得色彩豐富且具有較高紅外反射率和耐候性能的複合顏料。為保證節能降溫效果，建築節能用熱反射塗料不僅需要具有較高的初始陽光反射率，更重要的是能夠長久保持其較高的陽光反射率或較小程度地降低初始反射率。良好的耐老化和耐沾汙性能，不僅能夠保持較好的節能效果，而且能夠保持塗料的外觀特性，對於延緩塗料的老化、提高塗料耐候性，也具有重要的作用。技術實現要素：本發明提供一種綠色有機/無機複合近紅外反射顏料及其製備方法，所述綠色近紅外反射顏料以成本相對較低且色彩鮮豔的有機酞菁綠為主相現顯色顏料，以較高反射率和較好耐候性能的二氧化鈦為無機包核材料。該複合顏料兼顧有機顏料的鮮豔色彩，又可以兼備無機顏料的耐老化穩定特性，還能適當提高反射率。本發明所提出的綠色有機/無機複合紅外反射顏料製備方法，技術原理如下：本實驗以鈦酸四丁酯(TBOT)作為前驅體，通過水解過程對有機顏料粒子進行TiO2包核。將TBOT溶於醇溶劑中形成均相溶液，TBOT與水發生水解反應，同時發生失水和失醇縮聚反應，形成溶膠。經陳化，溶膠形成三維網絡而形成凝膠，乾燥凝膠得到幹凝膠，反應機理分為兩步。水解反應：非電離式分子前驅物，如金屬醇鹽M(OR)n(n為金屬的原子價)，與水反應：Ti(OC4H9)4+xH2O→Ti(OH)x(OC4H9)4-x+xC4H9OH，反應持續進行至生成Ti(OH)2。縮聚反應，可分為：失醇縮合：-Ti-OH+Ti-OC4H9-→-Ti-O-Ti-+C4H9OH；失水縮合：-Ti-OH+Ti-OH-→-Ti-O-Ti-+H2O。一種綠色近紅外反射顏料的製備方法，包括以下步驟(見圖1)：步驟1：溶液混合。稱取體積為13～14份的TBOT，量取80份乙醇、1～2份乙酸配製成混合溶液，磁力攪拌30min，得到待水解的均勻相混合溶液。步驟2：顏料分散。以一定的TiO2與酞菁綠的質量比添加有機酞菁綠顏料(比例依據對複合顏料色度、反射率的要求調配)，採用磁力攪拌30min，使其均勻分散在步驟1所得的混合溶液中。步驟3：溼凝膠製備。在步驟2得到的樣品中逐滴加入體積為8份的乙酸和10份去離子水，攪拌15min發生水解反應。步驟4：陳化、乾燥。將步驟3得到的溶膠混合物放在50±5℃水浴中陳化18±2h形成溼凝膠，經過在80℃乾燥12h後得到幹凝膠固體。步驟5：研磨。將步驟4得到的固體反應物研磨，得到最終有機/無機複合綠色近紅外反射顏料。本發明採用的實驗評價包括：色度、可見光/近紅外光譜反射率、X射線衍射特性和傅立葉紅外光譜；選用ATLASCi4000老化試驗儀對塗層材料進行老化性能測試，根據GB/T1865－2009《色漆和清漆·人工氣候老化和人工輻照曝露濾過的氙弧輻射》，循環模式設定為1h42min光照、18min光照和噴淋，老化時間為600h，並按照老化時間，定時取出樣品並測定其色度和反射率，通過對比樣品的色度、反射率的變化來表徵材料的耐老化性能。本發明的主要特徵如下：(1)複合顏料在可見光範圍中的470nm～570nm波段內反射率為10％～15％，顏色表現為綠色(見圖2)，所得複合顏料的色彩明度、飽和度與TiO2與酞菁綠的質量比直接相關，因此本發明可實現一系列深淺不同的綠色有機/無機複合紅外反射顏料的製備。(2)複合顏料在近紅外光譜範圍內的反射率隨著TiO2與酞菁綠的質量比增加而提高，當TiO2與酞菁綠的質量比1:1時(實施例3)，反射率提高幅度約為10％，可達到60％左右。(3)溶膠—凝膠法製備的有機/無機複合紅外反射顏料結構中的二氧化鈦處於無定形態(見圖3)。(4)複合顏料結構中有機顏料和無機TiO2之間在1548cm-1左右存在Ti-H鍵特徵峰，因而結合較為緊密(見圖4)。(5)複合顏料耐老化穩定性能較好(見圖5)。本發明採用溶膠—凝膠法製備有機/無機複合紅外反射顏料，旨在以納米尺度的TiO2與酞菁綠顏料複合，從而形成較為完整的包核並改善複合顏料的色度保持力和結合力。本發明選材易獲得，工藝操作易於實現，合成產物結構穩定，易於推廣和實現產業化。附圖說明圖1為本發明提供的綠色有機/無機複合近紅外反射顏料的製備工藝流程圖。圖2為實施例1、2、3的可見光及近紅外光譜反射率曲線。圖3為實施例1、2、3的X射線衍射圖譜。圖4為實施例1、2、3的傅立葉紅外光譜曲線。圖5為本發明所得顏料的耐老化性能曲線。具體實施方式實施例1稱取TBOT13.0g，量取乙醇80mL、乙酸1mL配製成混合溶液，磁力攪拌30min，添加有機顏料酞菁綠0.53g，攪拌30min。逐滴加入乙酸8mL和去離子水10mL，間隔15min，持續攪拌至混合均勻，放入45℃水浴中陳化20h形成溼凝膠，80℃乾燥12h後得到幹凝膠，研細得到最終產品。實施例2稱取TBOT13.6g，量取乙醇80mL、乙酸2mL配製成混合溶液，磁力攪拌30min，添加有機顏料酞菁綠0.40g，攪拌30min。逐滴加入乙酸8mL和去離子水10mL，間隔15min，持續攪拌至混合均勻，放入50℃水浴中陳化18h形成溼凝膠，80℃乾燥12h後得到幹凝膠，研細得到最終產品。實施例3稱取TBOT14.0g，量取乙醇80mL、乙酸1mL配製成混合溶液，磁力攪拌30min，添加有機顏料酞菁綠0.32g，攪拌30min。逐滴加入乙酸10mL和去離子水10mL，間隔15min，持續攪拌至混合均勻，放入50℃水浴中陳化20h形成溼凝膠，80℃乾燥12h後得到幹凝膠，研細得到最終產品。所得顏料使用HP-200型可攜式精密色差儀測量實施例1、2、3顏料的色度，如表1。表1：實施例1、2、3色度值編號LabCH實施例131.43-5.22-5.397.51225.91實施例233.34-6.64-4.948.28216.65實施例333.19-7.27-6.189.54220.39所得顏料以UV-NIR-VIS分光光度計測量顏料的可見光和近紅外光譜反射率，如圖2所示。以X射線衍射法(XRD)進行檢驗，圖3中所示為實施例1、2、3所得顏料衍射圖譜，所得圖譜與標準卡片對比，顏料中TiO2為無定形態。所得顏料結構以傅立葉紅外光譜測試，如圖4所示。當前第1頁1 2 3