具有红外反射和荧光发射功能的防伪钴蓝颜料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防伪钴蓝颜料的制备方法，特别是一种具有红外反射和荧光发射功能的防伪钴蓝颜料的制备方法。
【背景技术】
[0002]防伪技术无论是在人们日常的生活范围还是在高端科技技术领域，其应用都是十分广泛且必要的。随着技术的进步，防伪手段目前也具有多种形式，例如印刷防伪、化学材料防伪、物理防伪、结构和包装防伪等。而在印刷防伪领域，防伪添加剂则是重要的一种防伪手段。这种防伪技术的特点在于实施简单、成本低、隐蔽性好、色彩鲜艳、检验方便、重现性强等，是目前印刷行业首选的防伪手段。目前的蓝色防伪添加剂主要为酞菁蓝、偶氮类等有机颜料，该类材料具有颜色鲜艳、着色力强等优点，但缺点在于其稳定性较差；而无机颜料的稳定性较好，但着色力稍显不足。因此选择既具有较强的着色力，又具有良好稳定性的防伪颜料是目前亟需解决的问题，也是未来防伪添加剂的发展方向。
[0003]钴蓝作为一种无毒环保且耐高温的颜料，近年来已得到越来越广泛的应用。其常温下可耐受所有常见的酸碱并且耐温性达到1000 °c，是所有其它颜料都望尘莫及的，这一点决定了其具有优异的稳定性和应用性，而其本身具有较强的着色力也促进了其在印刷行业的使用。目前市售钴蓝产品主要有两种合成方法，一是固相法，将氧化钴和三氧化二铝及其它添加物混合均匀，在1000-1300°c下进行煅烧得到产物。该法的优点在于简单方便，但缺点在于原料难以混合均匀，导致产物结晶不完全，性能下降，且煅烧温度过高对能源的浪费也较为严重；二是液相法，即水热法，采用可溶性原料，在200-300°C下在水热釜中进行反应。该法的优点在于反应温度低，产物粒径分布小，但缺点在于反应的时间过长，且工艺要求较高，后处理也较难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种具有红外反射和荧光发射功能的防伪钴蓝颜料的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种具有红外反射和荧光发射功能的防伪钴蓝颜料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下:
a.将七水合硫酸钴(CoSO4.7H20)、九水合硝酸铝(Al (NO3) 3.9H20)和氨基乙酸(C2H5NO2)按1:2:0.5-1:8:2的质量比溶于水中，升温至50~90°C，搅拌使固体完全溶解，得到暗红色均一溶液，继续升温至150~200°C保温0.5-2 h，去除溶剂得到灰色粉末固体；
b.将步骤a所得的灰色粉末固体在600~900°C处理0.5-3 h，冷却至室温，得到蓝色粉末 CoAl2O4;
c.采用质量百分比浓度为10%的盐酸进行酸洗1~2h后再水洗至中性，经脱水干燥后得到蓝色钴蓝粉末。
[0006]采用上述方法制备的钴蓝颜料在红外成像仪600~1000 nm波长下，其固体颗粒显示出完全的红外反射，无红外吸收；在325 nm紫外光照射下具有蓝色荧光发射；钴蓝颜料经动态光散射仪进行粒度表征，Z均粒径为374 nm左右，PDI指数为0.37左右。
[0007]本发明综合以上两种方法的优缺点，采用可溶性原料先在溶液中进行反应，使其在分子级别上混合均匀，再将其进行煅烧得到产物，同时添加氧化还原助剂用以降低煅烧温度，减少能耗，最终合成了既具有无红外吸收特性又具有荧光发射的钴蓝颜料。本发明方法制备工艺简单，烧结温度低，颜料在近红外区无吸收，在紫外区有荧光发射，具有可作为防伪颜料的应用价值。
【具体实施方式】
[0008]下面结合实施例对本发明进行详细说明:
实施例一:
1)合成
在常温常压敞口容器中加入质量比例为1:2:0.5:1的七水合硫酸钴(CoSO4.7Η20)、九水合硝酸铝(Al (NO3)3.9Η20)、氨基乙酸(C2H5NO2)和水(H2O)，加热升温至50°C保持搅拌0.5h，使固体完全溶解，得到暗红色均一溶液，继续升温至150°C保温0.5 h，待溶剂完全脱除后得到灰色粉末固体；
2)热处理
将灰色粉末固体置于高温炉中，空气气氛，600°C处理0.5 h，自然冷却至室温，得到蓝色粉末CoAl2O4;
3)后处理
采用质量浓度为10%的盐酸，酸洗I h后再水洗至中性，经脱水干燥后得到蓝色钴蓝粉末。
[0009]本实施例制备的钴蓝颜料在红外成像仪600~1000 nm波长下，其固体颗粒显示出完全的红外反射，无红外吸收；在325 nm紫外光照射下具有蓝色荧光发射；钴蓝颜料经动态光散射仪进行粒度表征，Z均粒径为393 nm, PDI指数为0.37 ;材料颜色鲜艳，溶液分散性好。
[0010]实施例二:
1)合成
在常温常压敞口容器中加入质量比例为1:8:2:5的七水合硫酸钴(CoSO4.7H20)、九水合硝酸铝(Α1(Ν03)3.9Η20)、氨基乙酸(C2H5NO2)和水(H2O)，加热升温至90°C保持搅拌2 h，使固体完全溶解，得到暗红色均一溶液，继续升温至200°C保温2 h，待溶剂完全脱除后得到灰色粉末固体；
2)热处理
将灰色粉末固体置于高温炉中，空气气氛，900°C处理3 h，自然冷却至室温，得到蓝色粉末 CoAl2O4;
3)后处理
采用质量浓度为10%的盐酸，酸洗1.5 h后再水洗至中性，经脱水干燥后得到蓝色钴蓝粉末。
[0011]本实施例制备的钴蓝颜料在红外成像仪600~1000 nm波长下，其固体颗粒显示出完全的红外反射，无红外吸收；在325 nm紫外光照射下具有蓝色荧光发射；钴蓝颜料经动态光散射仪进行粒度表征，Z均粒径为374 nm, PDI指数为0.41 ;材料颜色鲜艳，溶液分散性好。
[0012]实施例三:
1)合成
在常温常压敞口容器中加入质量比例为1:3:1:2的七水合硫酸钴(CoSO4.7Η20)、九水合硝酸铝(Α1(Ν03)3.9Η20)、氨基乙酸(C2H5NO2)和水(H2O)，加热升温至60°C保持搅拌I h，使固体完全溶解，得到暗红色均一溶液，继续升温至170°C保温I h，待溶剂完全脱除后得到灰色粉末固体；
2)热处理
将灰色粉末固体置于高温炉中，空气气氛，800°C处理2 h，自然冷却至室温，得到蓝色粉末 CoAl2O4;
3)后处理
采用质量浓度为10%的盐酸，酸洗2 h后再水洗至中性，经脱水干燥后得到蓝色钴蓝粉末。
[0013]本实施例制备的钴蓝颜料在红外成像仪600~1000 nm波长下，其固体颗粒显示出完全的红外反射，无红外吸收；在325 nm紫外光照射下具有蓝色荧光发射；钴蓝颜料经动态光散射仪进行粒度表征，Z均粒径为394 nm, PDI指数为0.43 ;材料颜色鲜艳，溶液分散性好。
【主权项】
1.一种具有红外反射和荧光发射功能的防伪钴蓝颜料CoAl 204的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下: a.将七水合硫酸钴(CoSO4.7H20)、九水合硝酸铝(Al (NO3) 3.9H20)和氨基乙酸(C2H5NO2)按1:2:0.5-1:8:2的质量比溶于水中，升温至50~90°C，搅拌使固体完全溶解，得到暗红色均一溶液，继续升温至150~200°C保温0.5-2 h，去除溶剂得到灰色粉末固体； b.将步骤a所得的灰色粉末固体在600~900°C处理0.5~3 h，冷却至室温，得到蓝色固体粉末CoAl2O4; c.采用质量百分比浓度为10%的盐酸进行酸洗1~2h后再水洗至中性，经脱水干燥后得到蓝色钴蓝粉末。
【专利摘要】本发明涉及一种具有红外反射和荧光发射功能的防伪钴蓝颜料的制备方法。该蓝色材料的分子式为：CoAl2O4，结构组成为CoO·Al2O3。该方法采用可溶性原料先在溶液中进行反应，使其在分子级别上混合均匀，再将其进行煅烧得到产物，同时添加氧化还原助剂用以降低煅烧温度，减少能耗，最终合成了既具有无红外吸收特性又具有荧光发射的钴蓝颜料。本发明与现有技术相比具有以下优点：制备工艺简单，烧结温度低，颜料在近红外区无吸收，在紫外区有荧光发射，具有可作为防伪颜料的应用价值。
【IPC分类】C01G51-00
【公开号】CN104876283
【申请号】CN201510238423
【发明人】贺英, 曹雨, 王鑫楠, 吴孙奏, 刘为成, 王均安
【申请人】上海大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月12日