銅鉻黑

銅鉻黑是一種金屬氧化物黑色無機顏料， 一般由氧化銅與三氧化二鉻在900℃高溫下化合反應而生成。

基本介紹

• 中文名：銅鉻黑
• 外文名：copper chromite black
• 別名：顏料黑28  28號黑
• 學  名：亞鉻酸銅
• 顏料索引號：P.B.K 28
• CAS NO.：68186-91-4
• EINECS：269-053-7

顏料介紹

銅鉻黑，學名亞鉻酸銅，是一種尖晶石型金屬氧化物混相黑色無機顏料，又稱顏料黑28。它顏色純正,黑度好,是所有黑色金屬氧化物無機顏料中最黑的一種，其黑度僅此於炭黑。它環保無毒，具有優良的耐光性、耐候性、耐化學穩定性與耐熱性，它可以耐受800℃高溫；同時還具有耐溶劑、不遷移、易分散等特點。國內學術界稱其為“金屬氧化物混相顏料”或“金屬氧化物混晶”；國外稱其為“金屬氧化物混合顏料”，即MMO顏料（Mixed Metal Oxide Pigment），或“環保複合無機顏料”，即CICP顏料(Complex Inorganic Color Pigment)；而美國乾態顏料製造協會稱之為“環保型彩色混相無機顏料”(Environment-friendly Mixed-phase Inorganic Corlor Pigments)

產生

銅鉻黑一般由氧化銅與三氧化二鉻經高溫固相反應而生成，也可以使用硫酸銅和硝酸鉻通過液相反應而生成。

常見分類

常見的黑色顏料，有炭黑、錳鐵黑、氧化鐵黑、鈷黑等。炭黑是所有黑色顏料中最黑的一種，著色力好，它的套用領域十分廣泛。但由於炭黑是非常好的紫外線吸收劑，會引起著色物溫度提高，從而加速樹脂等老化，且其耐溫度較低；而錳鐵黑、氧化鐵黑、鈷黑等黑度較低，皆低於銅鉻黑。銅鉻黑具有僅次於炭黑的黑度，且具有高耐溫性與耐候性，因此它也被廣泛套用於各種高檔塗料、耐高溫塑膠、建材、玻璃、陶瓷等領域。

套用

在塗料領域，銅鉻黑適用於不粘鍋塗料、一般工業塗料、氟碳塗料、卷材塗料、粉末塗料、汽車塗料、建築塗料、外牆塗料、工程機械塗料、航空及船舶塗料、軍用偽裝塗料、道路標誌塗料、岩體壁畫塗料、繪畫塗料、油性塗料、水性塗料、耐曬塗料、耐候塗料、抗紫外線塗料、耐高溫塗料等；

液相法合成的銅鉻黑還可用於工程塑膠、特種塑膠、色母粒、普通塑膠等；

銅鉻黑也可以用於彩色油墨、彩色玻璃、日用搪瓷、建材陶瓷(釉上,釉下)、彩色砂石等。

化學信息

名 稱	銅鉻黑
外 觀	藍相黑
化學式	CuCr2O4
分子量	231.536
晶相結構	尖晶石型
密度g/cm	5.0~5.3
PH值	6.8~7.6
吸油量g/100g	12~18
細度μm	0.8~1.5μm
耐熱℃	800℃
耐光性	8
耐酸性	5
耐鹼性	5

生產工藝

銅鉻黑可以由固相法或液相法兩種生產工藝進行合成。固相法由氧化銅與三氧化二鉻經高溫固相反應而生成，也可以使用硫酸銅和硝酸鉻通過液相反應而生成。

銅鉻黑固相法生產工藝

湖南科萊新材料銅鉻黑生產工藝

銅鉻黑液相法生產工藝

銅鉻黑科萊新材料生產工藝

銅鉻黑固相法與液相法對比

固相法是目前普遍採用的合成方法，通過兩種固態金屬氧化物——氧化銅與三氧化二鉻混合煅燒反應而生成亞鉻酸銅。通過這種方法合成的銅鉻黑顏料一般顆粒較粗，比表面積較小。同時，因固相反應條件，轉晶反應難以充分完成，生產過程中需添加過渡金屬錳、釩等作催化劑，使其充分轉晶生成亞鉻酸銅。因此，固相法合成的銅鉻黑一般含有較高比例的錳、釩等金屬雜質，從而使其可見光透過率降低，高能紫外光被吸收，容易導致塑膠等著色物老化。

液相法是較新採用的生產工藝，使用硫酸銅和硝酸鉻在300℃-500℃的混合溶液中進行合成反應而生產亞鉻酸銅，其轉晶充分，無須添加過渡金屬錳、釩等。通過液相法合成的銅鉻黑顏料一般顆粒較細，比表面積大，不含雜質。

銅鉻黑生產對比列表

不同工藝的性能	液相法	固相法
粒 徑	30-800nm	1.5-5μm
吸油量g/cm	28-45	12-18
用 途	搪瓷、陶瓷、塗料、油墨、塑膠、催化劑	搪瓷、陶瓷、塗料
分散性	易分散	團聚（抱團）
粘度值（Pa·s）	670-770	120-230
紅外反射（%）	13-33	5
透過率（%）	50	2

發展歷程

1939年，德國化學家Diehl Heinrich運用固相合成工藝，通過在生產原料中摻雜鉬、鎢、釩等物質，提升了銅鉻黑合成的轉晶程度，使其黑度值和耐溫度得到了較大提升，從而拓展了銅鉻黑的用途，銅鉻黑從繪畫領域的套用擴展到了陶瓷、搪瓷等領域。

1992年，德國某企業以過渡金屬錳作為催化劑，通過固相合成工藝，進一步提高了銅鉻黑合成過程的轉晶程度，提升了銅鉻黑的比表面積，並降低了其硬度，使銅鉻黑可以套用於塗料和塑膠等領域。

2012年，日本某企業以釩作為添加劑，提高了合成過程中六價鉻的轉化率，減少了其六價鉻含量。

2014年，中國某企業採用液相離子合成工藝，不摻雜合成銅鉻黑便可完全轉晶，使六價鉻充分轉化，從而提高了銅鉻黑的比表面積、分散性和著色率，並大大提高了色濃度。

未來展望

隨著技術的不斷進步，銅鉻黑顏料的套用領域已經從單一繪畫拓展到了陶瓷、搪瓷、塑膠、塗料、油墨等眾多領域，它成為了黑色顏料的重要成員之一。而且，由於無機顏料的耐高溫和耐候性，它成了高溫工程塑膠黑色顏料的不二選擇。但隨著環境承載壓力的不斷增大和環保法案的日趨嚴格，含有重金屬鉻成了它在未來市場拓展的硬傷。儘管隨著生產工藝的不斷改進與提升，銅鉻黑顏料中有毒六價鉻含量已經大大降低了，但是三價鉻依然是其主要成分。因此，市場也開始尋找不含重金屬的耐高溫黑色無機顏料。目前，已有複合功能黑（Eco Black)、異相黑(Ultimate Eco Black)等新技術產品相繼問世，不但完全杜絕了重金屬，並且性能也與銅鉻黑相比有較大提升。隨著這些新技術產品的不斷發展，銅鉻黑也會隨之被替代。