本發(fā)明屬于功能顏料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種綠色有機(jī)/無機(jī)復(fù)合紅外反射顏料的制備方法。
背景技術(shù)：
：太陽熱反射涂料是一種新型特種涂料，具有隔熱、降溫與節(jié)能效果，在石油化工儲(chǔ)罐、糧儲(chǔ)倉庫、船舶車輛、建筑等方面具有良好的應(yīng)用前景。白色熱反射隔熱涂料的太陽能熱反射比最高，但在城市建筑大面積應(yīng)用時(shí)存在光污染、耐沾污性差等問題。而且色彩相對單調(diào)，難以滿足現(xiàn)代建筑外觀多彩性的要求。在太陽熱反射涂料中，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(qū)有較高的反射率。制備彩色熱反射涂料的關(guān)鍵即是彩色紅外反射顏料研制與選用。顏料按其化學(xué)組分不同可以分為無機(jī)顏料和有機(jī)顏料。目前，熱反射涂料中的顏料以無機(jī)顏料為主。無機(jī)顏料具有比較好的耐高溫性，耐候性和較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，但是其存在色譜不廣、色光不夠艷麗，著色力較低等缺點(diǎn)，并且不少重金屬無機(jī)顏料有毒從而更加限制了無機(jī)顏料的實(shí)際應(yīng)用。有機(jī)顏料具有色譜齊全、色澤鮮艷、著色力強(qiáng)且制備可控等優(yōu)點(diǎn)，但色彩穩(wěn)定性和耐候性能相對較差。彩色有機(jī)紅外反射顏料在熱反射涂料中的應(yīng)用及研究目前很少。為了解決有機(jī)顏料物化性能、耐候性能較差且反射率不高的問題，將近紅外光譜范圍內(nèi)擁有較高反射率、較好耐候性能的無機(jī)顏料與色彩保持度好、著色力強(qiáng)的有機(jī)顏料進(jìn)行復(fù)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復(fù)合顏料。為保證節(jié)能降溫效果，建筑節(jié)能用熱反射涂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污性能，不僅能夠保持較好的節(jié)能效果，而且能夠保持涂料的外觀特性，對于延緩?fù)苛系睦匣?、提高涂料耐候性，也具有重要的作用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種綠色有機(jī)/無機(jī)復(fù)合近紅外反射顏料及其制備方法，所述綠色近紅外反射顏料以成本相對較低且色彩鮮艷的有機(jī)酞菁綠為主相現(xiàn)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(jī)包核材料。該復(fù)合顏料兼顧有機(jī)顏料的鮮艷色彩，又可以兼?zhèn)錈o機(jī)顏料的耐老化穩(wěn)定特性，還能適當(dāng)提高反射率。本發(fā)明所提出的綠色有機(jī)/無機(jī)復(fù)合紅外反射顏料制備方法，技術(shù)原理如下：本實(shí)驗(yàn)以鈦酸四丁酯(TBOT)作為前驅(qū)體，通過水解過程對有機(jī)顏料粒子進(jìn)行TiO2包核。將TBOT溶于醇溶劑中形成均相溶液，TBOT與水發(fā)生水解反應(yīng)，同時(shí)發(fā)生失水和失醇縮聚反應(yīng)，形成溶膠。經(jīng)陳化，溶膠形成三維網(wǎng)絡(luò)而形成凝膠，干燥凝膠得到干凝膠，反應(yīng)機(jī)理分為兩步。水解反應(yīng)：非電離式分子前驅(qū)物，如金屬醇鹽M(OR)n(n為金屬的原子價(jià))，與水反應(yīng)：Ti(OC4H9)4+xH2O→Ti(OH)x(OC4H9)4-x+xC4H9OH，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行至生成Ti(OH)2?？s聚反應(yīng)，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制備方法，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份乙酸配制成混合溶液，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(zhì)量比添加有機(jī)酞菁綠顏料(比例依據(jù)對復(fù)合顏料色度、反射率的要求調(diào)配)，采用磁力攪拌30min，使其均勻分散在步驟1所得的混合溶液中。步驟3：濕凝膠制備。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(fā)生水解反應(yīng)。步驟4：陳化、干燥。將步驟3得到的溶膠混合物放在50±5℃水浴中陳化18±2h形成濕凝膠，經(jīng)過在80℃干燥12h后得到干凝膠固體。步驟5：研磨。將步驟4得到的固體反應(yīng)物研磨，得到最終有機(jī)/無機(jī)復(fù)合綠色近紅外反射顏料。本發(fā)明采用的實(shí)驗(yàn)評價(jià)包括：色度、可見光/近紅外光譜反射率、X射線衍射特性和傅里葉紅外光譜；選用ATLASCi4000老化試驗(yàn)儀對涂層材料進(jìn)行老化性能測試，根據(jù)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(huán)模式設(shè)定為1h42min光照、18min光照和噴淋，老化時(shí)間為600h，并按照老化時(shí)間，定時(shí)取出樣品并測定其色度和反射率，通過對比樣品的色度、反射率的變化來表征材料的耐老化性能。本發(fā)明的主要特征如下：(1)復(fù)合顏料在可見光范圍中的470nm～570nm波段內(nèi)反射率為10％～15％，顏色表現(xiàn)為綠色(見圖2)，所得復(fù)合顏料的色彩明度、飽和度與TiO2與酞菁綠的質(zhì)量比直接相關(guān)，因此本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)一系列深淺不同的綠色有機(jī)/無機(jī)復(fù)合紅外反射顏料的制備。(2)復(fù)合顏料在近紅外光譜范圍內(nèi)的反射率隨著TiO2與酞菁綠的質(zhì)量比增加而提高，當(dāng)TiO2與酞菁綠的質(zhì)量比1:1時(shí)(實(shí)施例3)，反射率提高幅度約為10％，可達(dá)到60％左右。(3)溶膠—凝膠法制備的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合紅外反射顏料結(jié)構(gòu)中的二氧化鈦處于無定形態(tài)(見圖3)。(4)復(fù)合顏料結(jié)構(gòu)中有機(jī)顏料和無機(jī)TiO2之間在1548cm-1左右存在Ti-H鍵特征峰，因而結(jié)合較為緊密(見圖4)。(5)復(fù)合顏料耐老化穩(wěn)定性能較好(見圖5)。本發(fā)明采用溶膠—凝膠法制備有機(jī)/無機(jī)復(fù)合紅外反射顏料，旨在以納米尺度的TiO2與酞菁綠顏料復(fù)合，從而形成較為完整的包核并改善復(fù)合顏料的色度保持力和結(jié)合力。本發(fā)明選材易獲得，工藝操作易于實(shí)現(xiàn)，合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于推廣和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。附圖說明圖1為本發(fā)明提供的綠色有機(jī)/無機(jī)復(fù)合近紅外反射顏料的制備工藝流程圖。圖2為實(shí)施例1、2、3的可見光及近紅外光譜反射率曲線。圖3為實(shí)施例1、2、3的X射線衍射圖譜。圖4為實(shí)施例1、2、3的傅里葉紅外光譜曲線。圖5為本發(fā)明所得顏料的耐老化性能曲線。具體實(shí)施方式實(shí)施例1稱取TBOT13.0g，量取乙醇80mL、乙酸1mL配制成混合溶液，磁力攪拌30min，添加有機(jī)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(xù)攪拌至混合均勻，放入45℃水浴中陳化20h形成濕凝膠，80℃干燥12h后得到干凝膠，研細(xì)得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例2稱取TBOT13.6g，量取乙醇80mL、乙酸2mL配制成混合溶液，磁力攪拌30min，添加有機(jī)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(xù)攪拌至混合均勻，放入50℃水浴中陳化18h形成濕凝膠，80℃干燥12h后得到干凝膠，研細(xì)得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例3稱取TBOT14.0g，量取乙醇80mL、乙酸1mL配制成混合溶液，磁力攪拌30min，添加有機(jī)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(xù)攪拌至混合均勻，放入50℃水浴中陳化20h形成濕凝膠，80℃干燥12h后得到干凝膠，研細(xì)得到最終產(chǎn)品。所得顏料使用HP-200型便攜式精密色差儀測量實(shí)施例1、2、3顏料的色度，如表1。表1：實(shí)施例1、2、3色度值編號LabCH實(shí)施例131.43-5.22-5.397.51225.91實(shí)施例233.34-6.64-4.948.28216.65實(shí)施例333.19-7.27-6.189.54220.39所得顏料以UV-NIR-VIS分光光度計(jì)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(jìn)行檢驗(yàn)，圖3中所示為實(shí)施例1、2、3所得顏料衍射圖譜，所得圖譜與標(biāo)準(zhǔn)卡片對比，顏料中TiO2為無定形態(tài)。所得顏料結(jié)構(gòu)以傅里葉紅外光譜測試，如圖4所示。當(dāng)前第1頁1 2 3