包覆型二氧化硅-钒酸铋-硫酸钡高亮黄色颜料制备方法技术

本发明专利技术涉及包覆型二氧化硅-钒酸铋-硫酸钡高亮黄色颜料制备方法，将硫酸钡粉末与0.2～0.6M钒酸铋前驱体溶液混合，研磨20min，取出混合物在50～80℃下烘干，烘干后再研磨20min，将研磨好的粉末在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，得到钒酸铋@硫酸钡复合粉体，再与0.1～0.3M二氧化硅前驱体溶液混合并研磨20min，干燥后再研磨20min，在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，制备得到包覆型的二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡颜料。与现有技术相比，本发明专利技术只在硫酸钡表面有一层为钒酸铋，大大降低了昂贵的钒酸铋的用量，从而降低了该黄色颜料的成本；而且，在降低成本的同时，复合粉体的颜色性能依然优异，其亮度和着色力比纯钒酸铋更好，具有极高的推广利用价值。

【技术实现步骤摘要】
包覆型二氧化硅-钒酸铋-硫酸钡高亮黄色颜料制备方法
本专利技术属于无机颜料
，尤其是涉及一种包覆型二氧化硅-钒酸铋-硫酸钡高亮黄色颜料制备方法。
技术介绍
黄色是一种十分醒目的颜色，凡是需要人们高度注目的地方，如交通标识、校车、电话亭、起重机械、邮政设施等，一般都涂成醒目、单一的黄色。而铅铬黄虽然在无机黄色颜料中占有难以动摇的位置，但因是含铅颜料，使其始终无法得到广泛推广与应用。同时目前所使用的无铅氧化铁黄的色相又不够鲜艳，性能优越的有机黄颜料品种其价格又太昂贵或遮盖力、耐候等性能不强，因此人们希望开发一种色泽鲜艳，性能良好、不含铅、无毒的新黄色颜料品种。钒酸铋具有鲜亮的绿相黄色调，具有高的着色力，高的光泽和良好的遮盖力。和其它无机黄色颜料相比，它的颜色性质与镉黄和铬酸铅相类似，与铁黄和钛酸镍相比钒酸铋具有很高的色浓度。无论是它的饱和色还是浅色调，钒酸铋都具有最好的耐候性，而其饱和色调的耐候性也极好，在这方面它是远远优于铬酸铅的。它的饱和色调在耐降解性方面可以和最好的有机颜料相比，而且这种颜料的分散性很好，远远优于有机颜料,见表1。钒酸铋颜料不仅性能优良，而且还是一种安全环保的颜料。这种颜料符合食品及药品中对塑料着色剂的要求。钒酸铋的不溶解性还反应在它的不迁移特征上。它们可以以典型的商业浓度用于食品和其它材料和物品的塑料包装中，它能符合下列国家对食品塑料包装中着色剂的要求：德国，澳大利亚.比利时，意大利，荷兰，西班牙和瑞士。在口服和吸入该颜料的动物实验中没有发现毒性反应。其中：吞入及吸入后均无毒性反应，皮肤及粘膜刺激也无刺激反应，Ames测验也无癌变反应，过敏实验也无过敏反应。因为钒酸铋的密度比较大，所以不易形成灰尘而造成空气污染。钒酸铋不溶于水，所以很容易通过机械的方法从废水中除去，而且即使水中有少量残留，也不会对鱼，水藻等造成伤害。表1:三种颜料的性能对比国际上将此颜料最先推向市场的是BASF公司，它在权威的((ColorIndex))上登记为CI.编号颜料184，近年来国外在高品质钒酸铋颜料方面已占据了垄断地位，而且他们还在不断的推陈出新。如比利时CAPPELLE公司也开发了耐光耐候顶级，各种耐性优异，遮盖力好的，颜色鲜艳，遮盖力高的绿相黄钒酸铋无机颜料，德国HeubachGmbH公司开发的硅铝包膜的绿相钒酸铋颜料(VANADUR9010)，由于进行了包膜处理，颜料在实际应用中的耐高温、耐二氧化硫和耐碱性得到了改性。我国对于钒酸铋系颜料的研究主要集中于一些院所高校，对于厂家的生产鲜有报道，其原因主要与原料成本较高有关。国外知名的涂料公司对钒酸铋颜料的研究重点主要集中在以下几个方面：一是在原有基础上添加其余成分，减少钒酸铋用量，改进已有品种或降低价格；其次是钒酸铋基颜料的后处理，主要是包膜处理，以提高钒酸铋的耐候性和高温使用性能。硫酸钡作为一种价格低廉的无机物，同样无毒无污染，且稳定性非常好，因此进行使用硫酸钡替代占钒酸铋颜料总体积30％～60％的内核部分，可大大提高钒酸铋颜料的资源利用率并降低成本，而且硫酸钡表面包覆技术已广泛用于降低钛白粉的生产成本。另外在钒酸铋表面再包覆具有良好惰性和耐久性的二氧化硅还有望显著提高该种颜料的耐温性及抗光致变色的能力。中国专利CN103525128A公开了一种包覆型钒酸铋颜料的制备方法，包括步骤：提供规定粒径的钒酸铋基体；将取规定粒径的钒酸铋基体加纯净水调制成包覆基础浆液；将包覆基础浆液加热，进行化学反应包覆并调pH，在包覆反应完成之后过滤、洗涤、烘干、煅烧、湿磨、过滤、洗涤，以获得包覆的钒酸铋；对获得的包覆的钒酸铋加纯净水调制成包覆基础浆液，重复上一步骤至规定次数，以获得最终的包覆型钒酸铋颜料。然而该包覆型钒酸铋颜料是以钒酸铋颗粒为核心，外部包覆一层或多层CaSiO3、Ca3(PO4)2、Zn3(PO4)2等包覆物，这种方式明显不同于以廉价的硫酸钡为核心，仅外部包覆昂贵的钒酸铋的方法，其并没有解决减少钒酸铋用量从而降低黄色颜料成本的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种廉价的硫酸钡表面包覆一层钒酸铋以降低颜料的成本(包核法)；然后进一步在钒酸铋的表面包膜二氧化硅以提高颜料的耐侯性，耐光性和抗高温能力。克服纯钒酸铋用于颜料用途时暴露的主要缺点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：包覆型二氧化硅-钒酸铋-硫酸钡高亮黄色颜料制备方法，采用以下步骤：(1)将硫酸钡粉末与0.2～0.6M钒酸铋前驱体溶液混合，研磨20min，取出混合物在50～80℃下烘干，烘干后再研磨20min，将研磨好的粉末在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，得到钒酸铋@硫酸钡复合粉体；(2)将得到的钒酸铋@硫酸钡复合粉体与0.1～0.3M二氧化硅前驱体溶液混合并研磨20min，干燥后再研磨20min，最后在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，制备得到包覆型的二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡颜料。钒酸铋前驱体溶液采用以下方法制备得到：(1)将五水合硝酸铋与柠檬酸以摩尔比1:4～5溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.2～0.6M的白色悬浊液，搅拌0.5～2h；(2)将与五水合硝酸铋等物质的量的偏钒酸铵加入到上述悬浊液中，搅拌至形成绿色悬浊液；(3)缓慢滴入浓硝酸，直到形成透明的蓝色溶胶，陈化24h，即得到钒酸铋前驱体溶液。钒酸铋前驱体溶液还可以采用以下方法制备得到：(1)将五水合硝酸铋与柠檬酸以摩尔比1:4～5溶于体积比为1:3的冰醋酸、N,N-二甲基甲酰胺混合溶液形成浓度为0.2～0.6M的白色悬浊液，搅拌0.5～2h；(2)将与五水合硝酸铋等物质的量的偏钒酸铵加入到上述悬浊液中，搅拌至形成黄绿悬浊液；(3)缓慢滴入乙醇胺溶液B中，直到形成透明的蓝绿色溶胶，陈化24h，即得到钒酸铋前驱体溶液。所述的硫酸钡粉末与钒酸铋前驱体溶液的比例为1g/1-4ml。所述的二氧化硅前驱体溶液采用以下方法制备得到：将正硅酸乙酯溶于乙醇中形成0.1～0.3M的溶液，再滴加浓硝酸形成稳定的二氧化硅前驱体溶液。所述的钒酸铋@硫酸钡复合粉体与二氧化硅前驱体溶液的比例为1g/1-4ml.与现有技术相比，本专利技术制备二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡复合粉体的方法，设备要求低、操作简便易行、生产周期短、产率高、环保无污染；所得产物色彩性能优异，抗酸碱性良好，复合粉体的颜色性能依然优异，由于二氧化硅对可见光良好的透过与镜面反射能力，使得复颜料的亮度和着色力比纯钒酸铋更好；钒酸铋在颜料中的质量分数低于15％，因此价格低廉；此外，由于硫酸钡的密度约为钒酸铋密度的3/4，还降低了颜料的密度。附图说明图1是实施例3所制备的钒酸铋@硫酸钡(BVO@BSO-3)颜料在透射电镜下的形貌图；图2是实施例3所制备的钒酸铋@硫酸钡(BVO@BSO-3)颜料的粒度分布图；图3是纯硫酸钡、纯钒酸铋和实施例3所制备的钒酸铋@硫酸钡(BVO@BSO-3)、二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡(SO@BVO@BSO-3)颜料的X射线衍射谱图；图4是实施例1-4所制备的钒酸铋@硫酸钡颜料的反射率对比图。图5是实施例1-4所制备的二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡颜料的反射率对比图。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
包覆型二氧化硅‑钒酸铋‑硫酸钡高亮黄色颜料制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将硫酸钡粉末与0.2～0.6M钒酸铋前驱体溶液混合，研磨20min，取出混合物在50～80℃下烘干，烘干后再研磨20min，将研磨好的粉末在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，得到钒酸铋@硫酸钡复合粉体；(2)将得到的钒酸铋@硫酸钡复合粉体与0.1～0.3M二氧化硅前驱体溶液混合并研磨20min，干燥后再研磨20min，最后在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，制备得到包覆型的二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡颜料。

【技术特征摘要】
1.包覆型二氧化硅-钒酸铋-硫酸钡高亮黄色颜料制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将硫酸钡粉末与0.2～0.6M钒酸铋前驱体溶液混合，研磨20min，取出混合物在50～80℃下烘干，烘干后再研磨20min，将研磨好的粉末在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，得到钒酸铋@硫酸钡复合粉体；(2)将得到的钒酸铋@硫酸钡复合粉体与0.1～0.3M二氧化硅前驱体溶液混合并研磨20min，干燥后再研磨20min，最后在400～500℃下煅烧2～4h后球磨12h，制备得到包覆型的二氧化硅@钒酸铋@硫酸钡颜料；所述的钒酸铋前驱体溶液采用以下方法制备得到：(1)将五水合硝酸铋与柠檬酸以摩尔比1:4～5溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.2～0.6M的白色悬浊液，搅拌0.5～2h；(2)将与五水合硝酸铋等物质的量的偏钒酸铵加入到上述悬浊液中，搅拌至形成绿色悬浊液；(3)缓慢滴入浓硝酸，直到形成透明的蓝色溶胶，陈化24h，即得到钒酸铋前驱体溶液；所述的钒酸铋前驱体溶液还采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭益平，张洋洋，范家良，关麟，段华南，刘河洲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31