阅读说明：本技术 一种环保无毒的稀土黄色颜料及其制备方法 (Environment-friendly nontoxic rare earth yellow pigment and preparation method thereof ) 是由 解舒博 池建义 李本龙 王文村 白云龙 白宇琦 高乐乐 张耀 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种环保无毒的稀土黄色颜料及其制备方法,所述稀土黄色颜料通过采用稀土氧化物、氧化锌、氧化铋、氧化铝和矿化剂为原料并进行适当重量配比,不使用有毒害作用的偏钒酸铵和五氧化二钒,通过稀土元素的掺杂,采用固相合成法制备得到的稀土黄色颜料,环保无毒,且颜料的粒度细,显色能力好,耐酸、耐碱、耐温性和耐候性较好,在涂料、塑料、建筑等行业具有广泛的应用前景。本发明采用的方法为固相合成法,制备工艺简单,操作简便易实行,条件易控制,对环境和操作人员没有任何危害,在大规模生产的过程中对设备的要求较低,容易实现工业化生产。(The invention relates to an environment-friendly nontoxic rare earth yellow pigment and a preparation method thereof, the rare earth yellow pigment is prepared by adopting rare earth oxide, zinc oxide, bismuth oxide, aluminum oxide and mineralizer as raw materials and carrying out proper weight proportion, ammonium metavanadate and vanadium pentoxide with toxic action are not used, and the rare earth yellow pigment is prepared by adopting a solid phase synthesis method through doping of rare earth elements, is environment-friendly and nontoxic, has fine granularity, good color development capability, better acid resistance, alkali resistance, temperature resistance and weather resistance, and has wide application prospect in the industries of coatings, plastics, buildings and the like. The method adopted by the invention is a solid-phase synthesis method, has simple preparation process, simple and convenient operation, easy control of conditions, no harm to environment and operators, low requirement on equipment in the process of large-scale production and easy realization of industrial production.)

一种环保无毒的稀土黄色颜料及其制备方法

技术领域

本发明涉及颜料技术领域，具体涉及一种环保无毒的稀土黄色颜料及其制备方法。

背景技术

作为一种重要的无机复合氧化物颜料，钒酸铋(BiVO₄)黄色颜料由于具有耐候性强、绿色环保无毒等特点，可望取代传统的铅镉黄、镉黄和锌铬黄等含铅、铬、镉有毒重金属的黄色颜料。呈现绿相的BiVO₄黄色颜料，具有明亮鲜艳、醒目、高色调和遮盖力强的特点，其呈色效果接近同种颜色的高性能黄色有机色料，受到多个行业的青睐。

现有文献报道的BiVO₄颜料的制备方法有共沉淀法、水热法、熔盐法、溶剂热法、喷雾热解法和固相法。其中固相法和共沉淀法最为常见。

现有技术中采用固相法制备BiVO₄黄色颜料时，一般使用硝酸铋和偏钒酸铵作为主要原料，通过酸或碱液调控原料溶液和反应过程溶液的pH值。但由于沉淀反应速度快，过程难以控制，使得合成的颜料颗粒大小不均一，容易产生团聚现象，且颜料的呈色也不稳定。另一方面，制备BiVO₄所使用的原料偏钒酸铵其危险性类别为第6.1类毒害品，其粉尘能刺激眼睛和粘膜。误服能产生呕吐、流涎和腹泻，皮肤接触可引起荨麻疹。

现有技术中采用共沉淀法制备BiVO₄黄色颜料时，所使用的五氧化二钒在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌清单中属于2B类致癌物，长期接触会引起慢性支气管炎、肾损伤、视力障碍等。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种环保无毒的稀土黄色颜料及其制备方法。本发明不使用有毒害作用的偏钒酸铵和五氧化二钒，通过稀土元素的掺杂，制备得到一种环保无毒的稀土黄色颜料，颜料的粒度较细，显色能力好，耐酸、耐碱、耐温性和耐候性较好，在涂料、塑料、建筑等行业具有广泛的应用前景。并且本发明使用固相合成法，制备工艺简单，操作简便易实行，条件易控制，对环境和操作人员没有任何危害，在大规模生产的过程中对设备的要求较低，容易实现工业化生产。

本发明所采用的技术方案为：

一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括：

稀土氧化物，20-35重量份；

氧化锌，15-30重量份；

氧化铋，15-25重量份；

氧化铝，10-20重量份；

矿化剂，0.1-1重量份。

所述稀土氧化物为氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化钕中的一种或几种的混合物。

所述矿化剂为氟化钡、氟化镁、氯化钙、氯化镁、氯化钠、碳酸钙中的一种或几种的混合物。

所述的稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，经充分研磨、混匀后备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料进行煅烧，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，经洗涤、干燥后，得到所述稀土黄色颜料。

步骤(1)中，所述研磨为球磨。

步骤(1)中，进行研磨后物料粒径为300-500目。

步骤(2)中，进行所述煅烧的温度为700-1200℃，进行所述煅烧的时间为30-180min。

步骤(3)中，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤。

步骤(3)中，所述干燥为真空干燥。

进行所述干燥的温度为80-100℃，进行所述干燥的时间为1-4h。

本发明的有益效果为：

本发明所述的环保无毒的稀土黄色颜料，通过采用稀土氧化物、氧化锌、氧化铋、氧化铝和矿化剂为原料并进行适当重量配比，不使用有毒害作用的偏钒酸铵和五氧化二钒，通过稀土元素的掺杂，采用固相合成法制备得到的稀土黄色颜料，环保无毒，且颜料的粒度细，显色能力好，耐酸、耐碱、耐温性和耐候性较好，在涂料、塑料、建筑等行业具有广泛的应用前景。本发明采用的方法为固相合成法，制备工艺简单，操作简便易实行，条件易控制，对环境和操作人员没有任何危害，在大规模生产的过程中对设备的要求较低，容易实现工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1方法制得稀土黄色颜料的XRD图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，20g；

氧化锌，30g；

氧化铋，15g；

氧化铝，20g；

氟化钡，0.1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨4h后混匀，得到粒径为400目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在825℃进行煅烧1h，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

如图1所示为本实施例所述稀土黄色颜料的XRD图，从图中可以看出，在灼烧温度700℃-1200℃范围内，得到的稀土黄色颜料其主要特征峰(2θ为28.8°、33.1°、48.1°和56.8°)的位置均与CeO₂的标准卡(JCPDS 34-0394)特征峰位置相吻合，只是由于Bi³⁺半径为0.120nm、Ce⁴⁺半径为0.097nm，Bi³⁺半径略大于Ce⁴⁺半径，向CeO₂中掺杂Bi₂O₃，造成黄色颜料XRD衍射峰向小角度略有偏移，符合CeO₂晶相特性，是单相均匀的晶体。XRD谱线中没有其它杂质的衍射峰，制备的颜料的纯度较高，颜料属于立方萤石结构。

实施例2

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化镧，25g；

氧化锌，15g；

氧化铋，20g；

氧化铝，10g；

氟化钡，0.3g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨4h后混匀，得到粒径为400目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在850℃进行煅烧1h，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、100℃真空干燥1h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例3

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化钇，30g；

氧化锌，20g；

氧化铋，25g；

氧化铝，20g；

氟化钡，0.5g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨4h后混匀，得到粒径为400目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在800℃进行煅烧1h，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、80℃真空干燥4h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例4

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化钕，35g；

氧化锌，15g；

氧化铋，25g；

氧化铝，10g；

氟化钡，1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨4h后混匀，得到粒径为400目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在875℃进行煅烧1h，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例5

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，30g；

氧化锌，15g；

氧化铋，25g；

氧化铝，10g；

氟化钡，0.5g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨4h后混匀，得到粒径为400目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在900℃进行煅烧1h，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、85℃真空干燥3h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例6

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，35g；

氧化锌，15g；

氧化铋，25g；

氧化铝，10g；

氟化镁，1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨3h后混匀，得到粒径为300目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在700℃进行煅烧180min，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例7

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，20g；

氧化锌，30g；

氧化铋，15g；

氧化铝，20g；

氯化钙，0.1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨6h后混匀，得到粒径为500目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在1200℃进行煅烧30min，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例8

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，20g；

氧化锌，30g；

氧化铋，15g；

氧化铝，20g；

氯化镁，0.1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨6h后混匀，得到粒径为500目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在1200℃进行煅烧30min，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例9

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，20g；

氧化锌，30g；

氧化铋，15g；

氧化铝，20g；

氯化钠，0.1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨6h后混匀，得到粒径为500目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在1200℃进行煅烧30min，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

实施例10

本实施例提供一种环保无毒的稀土黄色颜料，原料组分包括:

氧化铈，20g；

氧化锌，30g；

氧化铋，15g；

氧化铝，20g；

碳酸钙，0.1g。

进一步本实施例提供所述稀土黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨6h后混匀，得到粒径为500目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在1200℃进行煅烧30min，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、90℃真空干燥2h后，得到所述稀土黄色颜料。

对比例

本对比例提供一种黄色颜料，与实施例5所述颜料的区别仅在于，原料组分中不含有氧化铈组分，本对比例提供颜料的原料组分为:

氧化锌，15g；

氧化铋，25g；

氧化铝，10g；

氟化钡，0.5g。

进一步本实施例提供黄色颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述重量份取各原料组分，置于球磨罐中，放入三倍于原料重量的氧化锆球，经充分球磨4h后混匀，得到粒径为400目的混合物料，备用；

(2)将步骤(1)研磨后物料在900℃进行煅烧1h，得到黄色颜料初产品；

(3)将步骤(2)所述黄色颜料初产品进行研磨，先用去离子水进行洗涤，再用乙醇进行洗涤，经减压抽滤、85℃真空干燥3h后，得到所述黄色颜料。

实验例

1、对实施例1-5以及对比例制得的稀土颜料样品进行色度性能测试，具体见表1。

表1-不同稀土颜料样品的色度性能

样品	L*	a*	b*
				实施例1	72	20	71
实施例2	65	5	75
				实施例3	71	3	70
实施例4	75	8	77
				实施例5	82	15	80
对比例1	43	6	48

从表1可以看出，本发明所述颜料由于添加了稀土氧化物组分，制得颜料显色能力更好。此外，从实施例1-5的色度数值可以看出，煅烧温度对颜料色度值的影响也很重大。温度越高，显色能力越好。但当温度超过900℃后，颜料烧结现象严重，显色能力下降。

2、对实施例1所述方法获得的稀土黄色颜料进行稳定性检测，检测结果如表2所示。

表2-实施例1所述稀土黄色颜料的稳定性检测结果

性质	级别	检测标准
			耐候性	5	GB/T250-2008
耐光性	8	GB1710-79
			耐酸性	5	GB5211.6-85
耐碱性	4-5	GB5211.7-85

从表2可以看出，稀土黄色颜料具有优异的耐酸碱性，且耐光性和耐热性良好。

综上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。