一种耐高温且耐溶剂型黄荧光颜料的制备方法与流程

文档序号:19748112发布日期:2020-01-21 18:53阅读:994来源:国知局

本发明涉及一种荧光颜料,特别涉及一种耐高温且耐溶剂型有机或无机柠檬黄荧光颜料。



背景技术:

机荧光颜料也称作日光荧光颜料,作为有机颜料的一个新兴的分支是近年来国际国内发展最快速的领域。有机荧光颜料吸收可见光和紫外光后,能把原来人眼感觉不到的紫外光通其内部的电子能级转换转变为一定颜色的可见光,这些光与颜料本身的反射光相叠加,发射出来的光比普通颜料的亮度高许多,可达普通颜料三倍的强度,因而形成非常鲜艳的色彩。这种色彩在许多应用场景中十分引人注目。因此,荧光颜料广泛应用在涂料、油漆、油墨和塑料着色等行业。近二十年来,随着世界经济的发展,人们生活品质的不断提高,国内外对荧光颜料的需求十分旺盛。据不完全统计,有机荧光颜料的生产和销售量每年以30-40%的速度快速增长。近年来,高档体育运动产品、高档儿童玩具用品、文化用品、广告宣传品、装潢装饰品、安全标识用品及一些军工产品对荧光颜料的需求呈爆发式增长。包含了荧光颜料元素的相关产品,均已发展成为其所在行业的系列高端产品,也是高利润率的产品系列,形成了一个以荧光颜料为核心的经济增长体系。2018年,世界荧光颜料销量超过15万吨,目前亚洲荧光颜料的制造商主要集中在中国、印度和日本,随着中国对荧光颜料需求的爆发式增长,荧光颜料的市场前景将变得十分广阔。

有机荧光颜料是由荧光染料,载体树脂和助剂等组成。荧光染料是颜料显色的主要原因,荧光染料的稳定性差。载体是荧光染料的固定剂,通常是为了可提高荧光染料的稳定性。传统的荧光颜料用载体为对甲苯磺酰胺-甲醛-三聚氰胺体系。它具有易粉碎、与染料的相容性好、颜色鲜艳、着色力强等优点,但也存在耐热性差,180℃以上极不稳定;耐光牢度差(2级左右);对环境不友好,生产和使用过程中均有甲醛释放;成型后有较大的渗色现象等缺点。为了改进以上缺点,从20世纪70年代开始就陆续开发了聚酯树脂、聚酯酰胺树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂等载体,这些树脂亦不同程度地存在耐热及耐溶剂不佳等缺点。

目前我国大部分荧光颜料主要还是以对甲苯磺酰胺-甲醛-三聚氰胺体系为载体,虽然这种方法合成的产品具有易粉碎、染料相溶性好、着色力强、颜色鲜艳等优点,但在生产和使用过程中存在耐温性差,耐溶剂性差等问题,而且含甲醛使用范围受到限制。而聚酯、聚酰胺等为载体的荧光颜料,在使用时其耐溶剂性能和耐热性能还有待于提高。在此背景下,研发无甲醛、具有耐高温、耐强溶剂的荧光颜料将成为未来荧光颜料行业的主要发展方向。



技术实现要素:

为了克服背景技术的不足,本发明的目的在于提供了一种耐高温、耐强溶剂的黄荧光颜料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是:一种耐高温且耐溶剂型荧光黄颜料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1:水热合成参数明确的系列化层状硅酸盐基体,分析测定化学组成、粒度、阳离子交换容量、膨胀容、层间距、层间离子种类和数量及层电荷基本理化性能参数和结构数据,为后续制备和目标产物研究提供基础材料和基础数据;

步骤2:将步骤1中合成的层状硅酸盐基体,实验筛选有机反应物反应,制备出端面接枝能化的材料;

步骤3:将碳氮聚合物前驱体通过离子交换、吸附或溶剂化作用,并将碳氮聚合物前驱体引入步骤2中的层状硅酸盐基体内,经过高温焙烧,在层间逐步缩聚生成g-c3n4/层状硅酸盐复合材料;

步骤4:合成的g-c3n4/层状硅酸盐复合材料浸渍于荧光黄染料溶液中,制得荧光黄颜料;

步骤5:通过压滤去除步骤4中得到的荧光黄颜料的大部分介质水以及溶剂;

步骤6:通过洗涤,进一步除去步骤5中的荧光黄颜料的其它杂质;

步骤7:通过动态真空干燥脱水到荧光黄颜料产品中含水量小于2%;

步骤8:通过气粉将少量的颜料团聚体分开,最终得到颗粒均匀的成品荧光黄颜料。

优选的,步骤2中的有机反应物为具有-r-si-o-结构的有机硅试剂,利用r-si-o-和层状硅酸盐端面si-o断键的水解缩合,进行端面接枝反应生成接枝产物。

优选的,步骤3中的碳氮聚合物前驱体为三聚氰胺(c3n3(nh2)3)、双氰胺(h4c2n4)、叠氮酸铵(nh4[n(cn)2])或单氰胺(h2cn2)中的一种或几种。

优选的,所述的层状硅酸盐为蒙脱土、皂石、海泡石或伊利石中的一种或几种。

本发明的有益效果是:1、本项目以碳氮材料(g-c3n4)作为荧光增强助剂,g-c3n4是一种具有金属特征的非金属杂化材料,具有优良的耐溶剂和耐温性能。而且,其表面离域的电子可以形成大π键,非常有利于同样也具有共轭体系的荧光黄染料与之亲合,从而通过减少荧光淬灭效应提高产品的色光效果。

2、本发明以层状硅酸盐材料为载体,具有大的比表面积(500-1000m2/g)和良好的耐温性能(〉500℃)。因此,将荧光染料置于层状硅酸盐的层间,可以使染料分子高分散在层间,提高分散度,既可以对荧光染料起到保护作用,提高耐温性,又能够提升荧光强度。

3、荧光颜料因其能够吸收紫外光而呈现绚丽的色彩。然而,也正是它的这一性质使得其在强光照射和高温有氧环境下显示出敏感性。如果在生产阶段尽可能避免上述不利因素,因此可以生产出色光优异的荧光颜料产品。本项目的最终产品为粉体物质,生产过程中必须对中间产品进行加热干燥,本发明为动态真空干燥生产工艺,在这样的工艺条件下,物料在真空干燥器内处于搅动状态,可以使物料与热源间的接触和传热非常均匀,并且还可以起到对物料的破碎作用,非常有利于后续的气粉工艺过程。

具体实施方式

本发明提供一种耐高温且耐溶剂型荧光黄颜料的制备方法,包括以下步骤:

步骤1:水热合成参数明确的系列化层状硅酸盐基体,分析测定化学组成、粒度、阳离子交换容量、膨胀容、层间距、层间离子种类和数量及层电荷基本理化性能参数和结构数据,为后续制备和目标产物研究提供基础材料和基础数据;

步骤2:将步骤1中合成的层状硅酸盐基体,实验筛选有机反应物反应,制备出端面接枝能化的材料;

步骤3:将碳氮聚合物前驱体通过离子交换、吸附或溶剂化作用,并将碳氮聚合物前驱体引入步骤2中的层状硅酸盐基体内,经过高温焙烧,在层间逐步缩聚生成g-c3n4/层状硅酸盐复合材料;

步骤4:合成的g-c3n4/层状硅酸盐复合材料浸渍于荧光黄染料溶液中,制得荧光黄颜料;

步骤5:通过压滤去除步骤4中得到的荧光黄颜料的大部分介质水以及溶剂;

步骤6:通过洗涤,进一步除去步骤5中的荧光黄颜料的其它杂质;

步骤7:通过动态真空干燥脱水到荧光黄颜料产品中含水量小于2%;

步骤8:通过气粉将少量的颜料团聚体分开,最终得到颗粒均匀的成品荧光黄颜料。

步骤2中的有机反应物为具有-r-si-o-结构的有机硅试剂,利用r-si-o-和层状硅酸盐端面si-o断键的水解缩合,进行端面接枝反应生成接枝产物。

步骤3中的碳氮聚合物前驱体为三聚氰胺(c3n3(nh2)3)、双氰胺(h4c2n4)、叠氮酸铵(nh4[n(cn)2])或单氰胺(h2cn2)中的一种或几种。

所述的层状硅酸盐为蒙脱土、皂石、海泡石或伊利石中的一种或几种。

染料是荧光颜料的着色剂。染料的选择直接影响成品的色泽,染料选择标准要求透明性好、颜色鲜艳,与树脂相溶性好。本发明选择的染料为溶剂黄染料。该染料属于溶剂型荧光染料,耐热性高,不溶于水而溶于有机溶剂中,其有如下优点:柠檬黄荧光颜料分子共轭体系与g-c3n4纳米片的共轭体系有良好的相互作用,从而使产品的荧光效率高,色彩更加艳丽。该染料为现有技术,具体参考我公司在2013年3月29日申请的发明专利,专利名称为:环保荧光颜料用溶剂型黄染料,专利号为:201310105888.0。

通过水热合成过程的控制等得到不同微观粒径、不同电荷性的硅酸盐基体,试验制备端面接枝和层间嵌插的目标产物样品,分析组成,表征产物结构形态。主要分析基体微观粒径、层电荷、端面电荷对端面接枝和层间嵌插的影响和作用,认识其对产物控变的规律性。考察碳、氮原料种类、浓度、制备流程等对合成g-c3n4晶粒尺寸、c/n比等结构的影响。解析层状硅酸盐/g-c3n4/荧光染料比对荧光强度的影响规律。通过配方设计和小试,确定最佳的层状硅酸盐载体及三种单体的最佳摩尔比,最大化地发挥三者的优势,使合成的荧光颜料具有高性能品质。

本项目以碳氮材料(g-c3n4)作为荧光增强助剂,g-c3n4是一种具有金属特征的非金属杂化材料,具有优良的耐溶剂和耐温性能。而且,其表面离域的电子可以形成大π键,非常有利于同样也具有共轭体系的荧光黄染料与之亲合,从而通过减少荧光淬灭效应提高产品的色光效果。

本发明以层状硅酸盐材料为载体,具有大的比表面积(500-1000m2/g)和良好的耐温性能(〉500℃)。因此,将荧光染料置于层状硅酸盐的层间,可以使染料分子高分散在层间,提高分散度,既可以对荧光染料起到保护作用,提高耐温性,又能够提升荧光强度。

荧光颜料因其能够吸收紫外光而呈现绚丽的色彩。然而,也正是它的这一性质使得其在强光照射和高温有氧环境下显示出敏感性。如果在生产阶段尽可能避免上述不利因素,因此可以生产出色光优异的荧光颜料产品。本项目的最终产品为粉体物质,生产过程中必须对中间产品进行加热干燥,本发明为动态真空干燥生产工艺,在这样的工艺条件下,物料在真空干燥器内处于搅动状态,可以使物料与热源间的接触和传热非常均匀,并且还可以起到对物料的破碎作用,非常有利于后续的气粉工艺过程。

本发明的主要技术指标如下:

1、色光(与标准样比):优于标样;

2、着色力(与标准相比):100±5%;

3、细度(d50):≤3μm;

4、耐温性:eva发泡打样,190℃,5min。

5、耐溶剂性:丁酮浸泡:iv级。

各位技术人员须知:虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述,但是本发明的发明思想并不仅限于此发明,任何运用本发明思想的改装,都将纳入本专利专利权保护范围内。

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