[發明專利]一種建筑節能顏料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910008407.1
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109705628A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張林博;吳潘;孫賢;梁迪飛;謝建良;鄧龍江
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C09C1/34
• 分類號: C09C1/34;C09C3/06
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明涉及一種建筑節能顏料及其制備方法，屬于建筑節能顏料的制備技術。本發明通過適量的氧化鋁摻雜以顯著降低氧化鉻中的載流子濃度，減少了反射的紅外光的比例，從而降低了紅外反射率。而燒結溫度的選擇可保證氧化鉻和氧化鋁形成固溶體的前提下，防止氧原子逸出導致的載流子濃度升高，進而降低反射率。本發明相對現有技術的多元摻雜，工藝簡單；在保證良好的太陽輻射能反射能力同時，表現為綠色色系對人眼相對溫和無傷害，相對現有技術的重金屬摻雜：更環保且節約了成本；相比其他同類型的產品相對密度更低，更有利于顏料的輕型化。

技術領域

本發明涉及一種建筑節能顏料及其制備方法，屬于建筑節能顏料的制備技術。

背景技術

95％的太陽輻射處于可見光和近紅外波段，建筑物吸收太陽輻射能量后提升了其表面溫度，其溫度的升高降低了人們的居住舒適度。人們往往采取空調制冷等方式降低建筑物溫度，但是這種方式消耗了大量的能源。因此，增加建筑物的可見光和近紅外區域反射率可以有效地降低建筑物的溫度，從而緩解能源消耗的問題。涂層材料具有優異的性能，簡單的工藝，便于施工和不受目標形狀限制等優點，因此經常用來解決這方面的問題。

氧化鉻具有剛玉型結構，是一種穩定的兩性氧化物，微溶于酸和堿，幾乎不溶于水，常作為顏填料來制備涂料。其具有良好的化學穩定性(即優異的耐腐蝕性和溫度穩定性)，易于著色，且具有和綠色植物相近的可見光-近紅外光譜特性。在可見光波段表現為常見的綠色；而在可見光和紅外光交界的紅邊處，其反射率的一階導數十分巨大；在近紅外波段，它的反射率也遠高于可見光波段。由于它在紅外波段的反射率較高，因此它被用于制備建筑節能顏料來反射太陽光的熱量，達到降低建筑溫度的目的。但是純的氧化鉻反射率還不夠高，需要對其進行摻雜改性來提升反射率。

氧化鉻改性大多采用摻雜改性的方法，一般使用鈦，鈷，釩等相對重金素元素來摻雜，這雖然在近紅外波段的反射率得到了一定的提升，但是存在以下問題：一、這些重金屬元素普遍都是對環境有害的；二、反射率提升效果有限。另一方面，還有人使用氧化鉻粉體來包覆金屬鋁片，從而得到氧化鉻層和金屬鋁層的多層殼-核結構，利用其不同層面具有不同的反射特性來達到提升反射率的目的。但是這種做法工藝較為繁瑣，不利于大范圍實用。此外，也有人在氧化鉻中摻雜氧化鋁來制備這種復合顏料，但在其制備工藝中，往往將氧化鋁作為一種次要的摻雜元素，而主要摻雜元素為鈦、鈷等重金素元素。另外，燒結溫度對復合顏料的光譜性能的影響常被忽略。在本發明中燒結溫度卻是一種對材料性能至關重要的影響因素。

總的來看，目前建筑節能材料的面臨的主要問題是難以兼顧對太陽輻射能的高反射和對人類健康無害的問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題或不足，為解決現有建筑節能顏料無法兼顧對太陽輻射高反射和對人體健康無害的問題，本發明提供了一種建筑節能顏料及其制備方法，其近紅外波段反射率高，化學穩定性好，在可見光波段反射率相對較低且表現為淡綠色。

該建筑節能顏料是六角晶系的復合顏料，其物相組成是氧化鋁和氧化鉻形成的剛玉型固溶體，表現為淡綠色，難溶于酸堿，具有良好的耐腐蝕性和溫度穩定性。其原料為氧化鋁和氧化鉻，按摩爾比1：0.12-0.25在900-1100℃的燒結溫度下通過固相法制備。

其制備方法，包括下列步驟：

步驟1、按氧化鉻和氧化鋁的摩爾比為1：0.12-0.25稱取氧化鉻和氧化鋁，將其混合在一起。

步驟2、按質量比為1：1：4-5向步驟1配得的混合粉體中加入去離子水和球磨球，球磨至少1.5小時，待氧化鉻和氧化鋁球磨均勻后備用。

步驟3、將步驟2所制得的混合物烘干后，研磨，再過50-100目篩網。

步驟4、將步驟3篩得的粉體放置在燒結爐中燒結，以5℃/min的升溫速率升溫至900-1100℃，然后在該溫度下保溫至少3小時，保溫結束后隨爐冷卻至室溫即得到該建筑節能顏料。