[00121283]钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料的创制与产业化

①课题来源与背景 本项目得到了中国科学院STS区域重点项目“钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料的创制与产业化”（项目编号：KFJ-STS-QYZD-014）、西北永新涂料有限公司技术委托项目“钴蓝/黏土矿物纳米复合杂化颜料的开发及产业化”、兰州市科技重大专项“钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料的创制与产业化关键技术研究”（项目编号：2017-2-3）和甘肃省科技重大专项计划“钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料产业化关键技术研究”（项目编号：17ZD2GA018）的支持。 近年来,随着国际环保法规的日益严厉,环保型无机颜料已成为必然趋势。钴蓝具有优异的耐热性、耐候性、耐酸碱性以及耐各种溶剂性,在蓝色色系颜料中具有不可替代的作用。但钴矿在自然界中分布很少,制备钴化合物价格昂贵,长期以来钴蓝颜料仅限于用作军事和绘画颜料。 ②研究目的与意义 本项目针对涂料行业对钴蓝颜料高端产品的迫切需求,依托甘肃得天独厚的凹凸棒石黏土资源,联合共沉淀法和后续高温晶化,自主创新开发高端钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料,实现其在涂料、陶瓷颜料和工程塑料领域的推广应用,建成1000吨/年钴蓝杂化颜料生产线,实现规模化生产。本项目贯通产品中试与规模生产和应用环节,填补国内外高性能黏土矿物基钴蓝杂化颜料空白,实现甘肃凹凸棒石“资源优势”向“经济优势”转变,助推兰白科技创新改革试验区和白银高新技术产业开发区建设以及区域经济发展,在凹凸棒石高端产品的研发和产业化方面起到引领和示范作用,最终为凹凸棒石及相关产业的全方位转型升级和可持续发展提供强力支持。 ③主要论点与论据 1、通过引入凹凸棒石解决了钴蓝颜料纳米粒子在后高温续晶化过程中的团聚和尺寸增大等问题,揭示了杂化机理,并赋予自清洁功能。在凹凸棒石添加量为60%时,与市售国外同类产品相比成本降低40%。 2、与西北永新涂料有限公司合作建成首条2000吨/年钴蓝杂化颜料湿法生产线,攻克了钴蓝杂化颜料批量生产关键技术和工艺,填补了国内外黏土矿物基钴蓝杂化颜料空白,实现了在高端涂料中的推广应用。 3、与中国科学院宁波材料技术与工程研究所合作,形成具有自主特色的适用于绝缘导热厚膜浆料的钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料系列产品,产品性能已达到各项应用指标要求,其中耐磨和抗热冲击性能相比国外同类产品明显提升。 ④创见与创新： 1、利用无机-无机杂化原理,以纳米凹凸棒石一维棒晶为载体,联合共沉淀和后续高温晶化法,创制了钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料。 2、采用表面改性技术,实现钴蓝纳米杂化颜料的表面亲水或亲油改性,满足不同行业领域应用的个性化需求。 3、通过自主设计和建设钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料生产线,突破钴蓝纳米杂化颜料规模化生产关键技术,填补国内外高性能黏土矿物基钴蓝杂化颜料产品和工艺空白。 ⑤社会经济效益,存在的问题 通过纳米杂化技术开发出环保、低成本、满足市场需求的新型钴蓝纳米杂化颜料。大幅降低了传统钴蓝颜料的原材料成本,提升颜料综合性能,在实现涂料领域应用的基础上,挖掘高端钴蓝颜料市场潜力,拓宽了国产钴蓝颜料的应用市场,可替代国外同类产品在工程塑料、绝缘导热厚膜浆料等领域应用。项目期内形成销售收入2076.9万元,实现利税510万元。 该项目形成了“应用研究-中试放大-产品生产”上下游互动运行模式,上接凹凸棒石高值利用,后促高端环保无机颜料转型升级,助推甘肃凹凸棒石“资源优势”、“技术优势”向“经济优势”转变,引领凹凸棒石产业创新发展。 虽然钴蓝/凹凸棒石纳米杂化颜料生产线已建成并实现生产,但还需要继续完善以提升其智能化水平。同时钴蓝颜料属于彩色复合无机颜料,应用领域相对较窄,单一的产品体系不利于产品的市场推广,需针对目标市场持续开发和丰富完善产品品种。目前正在通过联合产业链企业合作等方式积极推进。