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改性海泡石复合颜料制备及性能研究

发布时间:2020-04-03 21:13
【摘要】:相比较于有毒性的色彩暗淡的重金属无机颜料,有机颜料由于其本身色泽多彩艳丽、着色度高、毒性低等优异特点广受市场青睐,而广泛应用在油墨、塑料、陶瓷、涂料等领域;但目前,有机颜料还存在流动分散性差、耐候性能及耐酸碱性能差等不足,大大阻碍了其在工业上的广泛应用。因此,对有机颜料进一步的改性处理以改善其性能或开发新型的更稳定的有机颜料种类具有重要意义。目前,研究合成性能更优异的新颜料结构一直是一个相当低效的办法,而应用简单高效的改性技术来进一步改善现存的有机颜料种类更受到广泛的关注。因此,本文采用海泡石作为无机核,通过不同的改性方法对偶氮类有机颜料进行改性处理,制备性能更优异的无机/有机复合颜料。本文利用改性后海泡石对亚甲基蓝偶氮染料进行包核改性,制备性能更优异的无机/有机复合颜料。首先采用一步水热法的方法,以有机酸改性海泡石,并用改性后海泡石对亚甲基蓝进行包核改性,制备了有机酸改性海泡石/亚甲基蓝复合颜料(CAA-Sep/MB),其中反应物浓度、反应温度、反应时间是制备CAA-Sep/MB的重要影响因素。而适当的亚甲基蓝与海泡石的质量比以及球磨、焙烧温度和溶液pH值可以进一步提高改性CAA-Sep/MB的稳定性。实验发现CAA-Sep/MB相比较于海泡石复合颜料(Sep/MB)明显有更优异的性能,着重体现在颜料的热稳定性、耐酸碱性、耐有机溶剂性能等方面。通过BET,ZETA,FTIR,XRD,SEM和TEM等表征结果,可知亚甲基蓝分子被吸附于海泡石的外表层,凹槽,或孔道口,同时还证明了海泡石经过有机酸改性后结构发生了一定重排作用,有利于对颜料的吸附。本文利用包核法与包覆法相结合的方法,以海泡石作无机核包核亚甲基蓝,并在其外表面构建纳米SiO2粗糙面的同时以脱水缩合的方式嫁接低表面自由能的疏水基团以此形成包覆层,对有机偶氮染料亚甲基蓝进一步改性,制备了超疏水海泡石复合有机颜料。所制备的超疏水复合颜料在不同溶液下的接触角都高达161°,滚动角保持在4°以下。CTEOs、CHDTMs、反应温度、反应时间是制备该超疏水复合颜料的重要影响因素。相比较于亲水海泡石复合颜料,改性后的超疏水海泡石复合颜料的耐有机溶剂性、热稳定性、附着力强度、耐磨性以及抗压性等性能有了明显的提升。而TEM,SEM,FTIR,XRD,XPS等表征证明了超疏水复合颜料表面有烷基键(C-H)的存在。
【图文】:

海泡石,微观结构


泡石矿土无机材料来制作烟斗、烟草过滤嘴、建筑材料、陶瓷制品等生活产品了。逡逑而在1982年,中国首次在江苏和江西乐平等地发现了国内矿产海泡石资源,共逡逑达54处海泡石矿点,其储存量高达1200万吨左右。矿产主要集中在湖南、江苏、逡逑江西、陕西等省份,其储存量约占全国的85%以上n]。其中报据相关数据可知,逡逑湖南省湘潭市境内海泡石矿产储存量高达2140万吨左右,在我国海泡石总量占逡逑比约为80%,而在全球总量占比约为25%,丰富的矿产资源大大推动了湘潭市逡逑海泡石新材料产业的发展。但是,总体来说湘潭海泡石矿产纯度品味较低,大约逡逑有20%-50°/0左右的含量,相比较于西班牙巴列卡斯的95%纯度有较大的提纯难逡逑度,同时由于开发时间晚,技术水平差,生产工艺设备落后,资金短缺等因素,逡逑使得湘潭海泡石产业仍处于发展起步阶段[2]。逡逑1.1.2海泡石的组成与结构逡逑海泡石(英文Sepiolite)是大自然中一种镁质硅酸盐类粘土化合物,化学式逡逑是邋Mg8Sil2O30(OH)4(OH2)4_8H2O邋(SEP4H20,,8H20),其中邋8H20邋和邋4H20邋分另IJ逡逑为结合水和沸石水。逡逑

过程图,改性海泡石,有机酸,过程


Fig邋2-1邋The邋preparation邋process邋of邋CAA-Sep逡逑2.2.2超疏水海泡石/亚甲基蓝复合颜料的制备逡逑超疏水海泡石复合颜料制备流程如图2-2所示。称取一定量的亚甲基蓝染料逡逑至烧瓶中,以固液比为1/10加入一定量去离子水,然后在室温水浴锅中磁力揽拌逡逑至完全溶解,之后加入一定量HC1改性后海泡石至烧瓶中,混合物在室温下吸附逡逑4邋h以上至稳定的吸附平衡状态,接着取出反应物至低速离心机以9000邋r/min转速逡逑离心分离3邋min,之后取固体在60邋°C条件下干燥2邋h可得海泡石复合颜料逡逑(Sep/MB)。逡逑称量0.5邋g邋Sep/MB复合颜料完全溶解于有9邋mL无水乙醇和1邋mL的氨的乙醇逡逑饱和溶液烧瓶中,磁力搅拌3邋min。(其中氨的乙醇饱和溶液配制如下:氨水溶逡逑液通过干燥塔冒泡通过无水乙醇。)然后在混合溶液中搅拌加入一定量的正硅酸逡逑乙酯(TEOS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS),溶液于50邋°C下超声震荡逡逑30邋min,在超声震荡中快速加入1.44邋mL蒸馏水。密封盛有混合液的烧瓶,然后逡逑于50邋°C下超声震荡1邋h后
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ616.8

【参考文献】

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本文编号:2613709

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