一种耐高温锌铁黄颜料及其制备方法与流程

本发明涉及颜料，具体涉及一种耐高温锌铁黄颜料及其制备方法。

背景技术：

1、颜料作为使物体上色的物质，主要应用于涂料、油墨、印染、塑料制品、橡胶制品和陶瓷等行业。颜料一般可分为有机颜料和无机颜料。众所周知，氧化铁黄(化学式为fe2o3·h2o)在温度高于170℃时，将脱水转化成铁红(化学式为fe2o3)。但有许多应用场合如聚酯漆、氟碳涂料、聚烯烃塑料、橡胶、硅胶制品、用于窗膜的聚酯膜等，其使用环境温度有时大于200℃，极易导致氧化铁黄颜料的褪色。

2、普通的耐高温锌铁黄颜料，虽然可以在400℃条件下不发生颜色改变，但是，其着色力低、黄相不足，偏红、偏暗、不鲜艳，美国专利us2904395a介绍了铁酸锌颜料的两种制法：其一，将含铁和含锌溶液，用一般方法沉淀，过滤、洗涤、干燥、煅烧。其二，将氧化铁水合物与氧化锌在水悬浮体中混合，将混合物煅烧，温度为750-1000℃，时间为10-30min，然后10min内缓慢冷却到400-500℃。为了得到光亮的色泽，必须在煅烧时快速反应而完全生成铁酸锌，否则，就会发生熔结现象，同时，为使反应在合适的条件下进行，必须加含氯催化剂，如氯化锌和盐酸，该方法的缺点是，工艺线路长，制得的颜料含有氯化物，在涂料中应用时有腐蚀性。

3、中国专利cn1554712a公开了一种铁酸锌颜料的制备方法，将粒度小于50目的铁粉与锌粉按重量百分比进行混合，球磨活化后，加水稀释，锈蚀氧化，得到铁酸锌颜料粉体。该方法成本较高，且水中锈蚀反应较慢，反应无法保证充分进行，锌铁含量比无法保证从而影响颜料呈色。

4、尽管上述工艺方法都成功的制备出了稳定铁酸锌颜料粒子，但其实际色泽受到原料配比，制备条件的影响，同时在1000℃时容易变红或发黑，因此无法满足具体的工业需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种耐高温锌铁黄颜料及其制备方法，即使加热至1500℃也不会发生颜色变化，依然保持鲜艳的黄色，此颜料不但比传统黄色陶瓷颜料色泽鲜艳，而且解决了传统陶瓷颜料的毒性问题，同时，具有较高的光催化活性和催化活性，具有铁磁性，容易分离回收，具有广阔的应用前景。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种耐高温锌铁黄颜料的制备方法，采用水热共沉淀法制备钴掺杂铁酸锌，将钴掺杂铁酸锌与n, c掺杂的tio2进行掺混，然后与钒酸铋均匀复合，表面包覆氧化铝，球磨，制得耐高温锌铁黄颜料。

4、作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：

5、s1. 钴掺杂铁酸锌的制备：将锌盐、铁盐和钴盐溶于水中，滴加氨水调节溶液ph值，静置分层，移去部分上清液，将黏稠状反应物装入反应釜中，进行反应，待反应完毕后，自然冷却，取出样品，抽滤，洗涤，干燥，制得钴掺杂铁酸锌；

6、s2. 与n, c掺杂的tio2进行掺混：将钴掺杂铁酸锌加入水中，加入尿素和氨水，搅拌混合均匀，滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，煅烧，得到n，c掺杂tio2与钴掺杂铁酸锌的复合材料；

7、s3. 复合物的制备：将硝酸铋加入浓硝酸中，得到溶液a，将偏钒酸铵溶于碱液中，滴加入溶液a中，调节溶液ph值，加入步骤s2中制得的复合材料，加热搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，制得复合物；

8、s4. 包覆：将异丙醇铝加入乙酸乙酯中，得到油相；将复合物和乳化剂加入水中，得到水相；将水相滴加入油相中，乳化，调节溶液ph值，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，煅烧，制得包覆复合物；

9、s5. 球磨：将包覆复合物进行球磨，制得耐高温锌铁黄颜料。

10、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述锌盐、铁盐和钴盐的摩尔比为1:2:（0.01-0.02），所述调节溶液ph值为9-11，所述反应的温度为170-180℃，时间为5-7h，所述锌盐为硝酸锌、硫酸锌、氯化锌中的至少一种，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的至少一种，所述钴盐为氯化钴。

11、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述钴掺杂铁酸锌、尿素、氨水、钛酸四丁酯的质量比为10:（0.5-1）:（2-3）:（3-5），所述搅拌反应的时间为2-4h，所述煅烧的温度为400-500℃，时间为2-4h。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述硝酸铋、偏钒酸铵的摩尔比为1:1，所述碱液为2-3mol/l的naoh或koh溶液，所述浓硝酸的浓度为6-7mol/l，所述调节溶液ph值为6.2-6.5，所述复合材料和硝酸铋的质量比为10:3-4，所述加热搅拌反应的温度为75-85℃，时间为0.5-1.5h。

13、作为本发明的进一步改进，步骤s4中所述异丙醇铝、复合物和乳化剂的质量比为（4-6）:10: (0.5-1)，所述乳化剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-85中的至少一种，所述调节溶液ph值为9-10，所述搅拌反应的时间为2-3h，所述煅烧的温度为500-600℃，时间为1-3h。

14、作为本发明的进一步改进，步骤s5中所述球磨的时间为2-4h。

15、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的耐高温锌铁黄颜料。

16、本发明具有如下有益效果：

17、铁酸锌是一种能耐受一定温度的黄色颜料，且具有磁性和光催化、催化性能，能够光催化降解有机物，或者参与有机催化反应，同时，其纯正的黄色也使得其作为一种很好的颜料使用。但是，在1000℃时容易变红或发黑，从而使得颜料不能耐受更高的问题。本发明采用钴掺杂制得的掺杂铁酸锌，一方面能够提高催化活性，另一方面钴替代了部分铁，提高了铁酸锌的耐高温性能。

18、氮和碳掺杂不仅可以改变tio2的晶体结构，还可以抑制光生电子和空穴的复合速率，与纯的tio2相比，光催化活性显著增强，从而可以使得tio2利用可见光区进行光催化反应，能够有效地分解有机污染物。同时，与n，c掺杂tio2掺混后，提高了黄色颜料的光亮度，使得黄色更为明艳。

19、另外，黄色陶瓷颜料还包括镉黄(cds)、铬黄(pbcro4，bacro4)、锑黄(sb2o5·2pbo)、铬钛黄[tio2(cr，sb)]等，但是，它们含有铅、铬、镉等有毒的重金属元素，毒性较大。钒酸铋为黄色颜料，具有无毒、耐侯性好、色泽明亮及对环境友好的优良性能，但是单纯的钒酸铋黄色颜料，烧到600℃以上时颜色变深，甚至发黑。

20、本发明将n，c掺杂tio2与钴掺杂铁酸锌的复合材料再与钒酸铋均匀复合，不仅降低了颜料的成本，还提高了催化活性，进一步通过溶胶凝胶法进行氧化铝包覆，原位生成了氧化铝，提高了颜料上氧化铝的粘附性，从而提高了颜料的的耐高温性能，即使加热至1500℃也不会发生颜色变化，克服了黄色颜料高温变色的问题，提高了其稳定性。

21、本发明制得的耐高温锌铁黄颜料即使加热至1500℃也不会发生颜色变化，依然保持鲜艳的黄色，此颜料不但比传统黄色陶瓷颜料色泽鲜艳，而且解决了传统陶瓷颜料的毒性问题，同时，具有较高的光催化活性和催化活性，具有铁磁性，容易分离回收，具有广阔的应用前景。