钴蓝玻璃色料的制备方法与流程

1.本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种钴蓝玻璃色料的制备方法。


背景技术：

2.钴蓝(coal2o4)是一种金属氧化物混相颜料，具有尖晶石结构，其中co
2+
位于尖晶石结构的四面体孔隙中，al
3+
位于八面体间隙中，结构高度对称，稳定性强。钴蓝着色能力强，颜色稳定，具有优良的耐温、耐候和耐化学稳定性能，应用广泛于耐高温涂料、陶瓷颜料、工程塑料和玻璃着色等领域。
3.钴蓝的传统制备方法为固相法。铝氧化物和钴氧化物充分混合后，在高温下烧结得到钴蓝玻璃色料。由于反应速率受扩散动力学影响，固相法合成钴蓝时，不仅反应过程耗时耗能，而且反应产物团聚严重，着色能力不强，高温稳定性差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种钴蓝玻璃色料的制备方法，包括如下步骤：
5.na2co3、sio2、al2o3和co2o3混合，处理所得混合物的粒径≤300nm，之后在不低于1000℃下煅烧不少于30分钟。
6.本发明优选的技术方案中，所述na2co3、sio2、al2o3和co2o3的混合摩尔比例为1：(1-5)：(0.01-1)：(0.01-1)，优选为1：(2-3)：(0.02-0.06)：(0.02-0.06)，还优选为1:(2.532-2.671)：(0.0479-0.0561)：(0.0427-0.0514)。
7.本发明优选的技术方案中，所述处理方法为对混合物进行球磨和干燥处理，优选的，所述球磨用设备为球磨机，优选为高速球磨机，包括不锈钢球磨罐和研磨珠，所述球磨机的装球量为20-40g，球料比为(10-7)：(1-2)，转速为800-1200rpm。
8.本发明优选的技术方案中，所述研磨珠包括大球和小球，大球直径为8-12mm，小球直径为3-7mm，大球和小球的数量比例为(10-7):(1-2)。
9.本发明优选的技术方案中，所述球磨方法为：球磨20-30min，暂停10-20min，如此循环间歇式球磨，循环次数为4-8次。
10.本发明优选的技术方案中，所述球磨在稀有气体环境中和/或分散剂存在下进行。
11.本发明优选的技术方案中，所述稀有气体为高纯氩气或氮气。
12.本发明优选的技术方案中，所述分散剂为无水乙醇。
13.本发明优选的技术方案中，所述混合物与分散剂的质量体积比为(2-5):(1-2)。
14.本发明优选的技术方案中，所述干燥温度为≤200℃，优选为50-100℃，还优选为55-80℃，干燥失重≥5％，优选≥8％。
15.本发明优选的技术方案中，所得混合物的粒径≤150nm，优选粒径≤100nm，还优选粒径为50-90nm。
16.本发明优选的技术方案中，所述煅烧温度为1000-1400℃。
17.本发明优选的技术方案中，所述煅烧温度采用梯度升温方式，具体为：从室温升温
至(100-150)℃，升温速率为(5-8)℃/min；从(100-150)℃升温至(600-700)℃，升温速率为(10-20)℃/min；从(600-700)℃升温至(900-1000)℃，升温速率为(10-15)℃/min；从(900-1000)℃升温至(1300-1400)℃，升温速率为(10-15)℃/min。
18.本发明优选的技术方案中，所述梯度升温方式为：从室温升温至100℃，升温速率为5℃/min；从100℃升温至700℃，升温速率为20℃/min；从700℃升温至1000℃，升温速率为15℃/min；从1000℃升温至1400℃，升温速率为10℃/min。
19.本发明优选的技术方案中，所述煅烧时间不少于60分钟。
20.除非另有说明，本发明涉及液体与液体之间的百分比时，所述的百分比为体积/体积百分比；本发明涉及液体与固体之间的百分比时，所述百分比为体积/重量百分比；本发明涉及固体与液体之间的百分比时，所述百分比为重量/体积百分比；其余为重量/重量百分比。
21.与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：本发明提供一种钴蓝的制备方法，该种方法具有工艺简单、降低能耗，对设备要求低、产品纯度高、杂质少以及提高玻璃色料的着色能力的技术优势。
附图说明
22.图1为实施例1中制备得到的钴蓝玻璃色料的xrd图谱。
23.图2为实施例2中制备得到的钴蓝玻璃色料的xrd图谱。
24.图3为实施例3中制备得到的钴蓝玻璃色料的xrd图谱。
25.图4为实施例4中制备得到的钴蓝玻璃色料的xrd图谱。
26.图5为实施例6中制备得到的钴蓝玻璃色料的xrd图谱。
27.图6为实施例2-5中制备得到的钴蓝玻璃色料的形貌图。
具体实施方式
28.通过以下实施例和实验例进一步详细说明本发明。这些实施例和实验例仅用于说明性目的，而并非用于限制本发明的范围。
29.实施例1-6
30.一种钴蓝玻璃色料的制备方法，混合物摩尔比例、梯度升温方式和产品检测结果(纯度、xrd图谱和形貌图)情况见表1，步骤如下：
31.(1)准备na2co3、sio2、al2o3、co2o3，粒径为100-300nm，混合，得混合物；
32.(2)提供高速球磨机，容积为50ml，包括不锈钢球磨罐和研磨珠，装球量为30g，球料比为10：1，转速为1000rpm；研磨珠包括大球和小球，大球直径为10mm，小球直径为6mm，大球和小球的数量比例为5:1；
33.向高速球磨机中通入高纯度氩气，气体置换完全后，取10g混合物和2ml无水乙醇放入高速球磨机中，按照球磨30min、暂停15min，如此间歇式循环5次，静置5小时后取出，得到粒径为50-90nm的混合物；
34.(3)将步骤(2)所得混合物倒入刚玉坩埚中，并用锡纸覆盖，置于真空干燥箱中，在65℃下干燥8h，得到混合物粉末；
35.(4)将步骤(3)所得混合物粉末置于箱式炉中，按表1所示方式完成梯度升温后，保
温60min，之后冷却至室温，得到钴蓝玻璃色料，其xrd图谱和产品形貌见附图。
36.表1：
[0037][0038]
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求保护的范围。


技术特征：
1.一种钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：将na2co3、sio2、al2o3和co2o3混合，处理所得混合物的粒径≤300nm，之后在不低于1000℃下煅烧不少于30分钟。2.根据权利要求1所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述na2co3、sio2、al2o3和co2o3的混合摩尔比例为1：(1-5)：(0.01-1)：(0.01-1)，优选为1：(2-3)：(0.02-0.06)：(0.02-0.06)，还优选为1:(2.532-2.671)：(0.0479-0.0561)：(0.0427-0.0514)。3.根据权利要求1所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述处理方法为对混合物进行球磨和干燥处理，优选的，所述球磨用设备为球磨机，优选为高速球磨机，包括不锈钢球磨罐和研磨珠，所述球磨机的装球量为20-40g，球料比为(10-7)：(1-2)，转速为800-1200rpm。4.根据权利要求3所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述研磨珠包括大球和小球，大球直径为8-12mm，小球直径为3-7mm，大球和小球的数量比例为(10-7):(1-2)。5.根据权利要求3或4所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述球磨方法为：球磨20-30min，暂停10-20min，如此循环间歇式球磨，循环次数为4-8次。6.根据权利要求3或4所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述球磨在稀有气体环境中和/或分散剂存在下进行，所述稀有气体为高纯氩气或氮气，所述分散剂为无水乙醇，所述混合物与分散剂的质量体积比为(2-5):(1-2)。7.根据权利要求3所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述干燥温度≤200℃，优选为50-100℃，还优选为55-80℃，干燥失重≥5％。8.根据权利要求1所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所得混合物的粒径≤150nm，优选粒径≤100nm，还优选粒径为50-90nm。9.根据权利要求1所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为1000-1400℃。10.根据权利要求1或9所述的钴蓝玻璃色料的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度采用梯度升温方式，具体为：从室温升温至(100-150)℃，升温速率为(5-8)℃/min；从(100-150)℃升温至(600-700)℃，升温速率为(10-20)℃/min；从(600-700)℃升温至(900-1000)℃，升温速率为(10-15)℃/min；从(900-1000)℃升温至(1300-1400)℃，升温速率为(10-15)℃/min。

技术总结
本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种钴蓝玻璃色料的制备方法；包括将Na2CO3、SiO2、Al2O3和Co2O3混合，处理所得混合物的粒径≤300nm，之后在不低于1000℃下煅烧不少于30分钟；本发明提供一种钴蓝的制备方法，具有工艺简单、成本低廉、对设备要求低、产品纯度高、杂质少的技术优势。杂质少的技术优势。


技术研发人员：黄晓晨 朱海勇 王传虎 任建林 王虎 王佳杰 杨李林
受保护的技术使用者：安徽凤阳玻璃有限公司
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2022/1/6