專利名稱：一種水性自分散納米有機(jī)顏料粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種水性自分散納米有機(jī)顏料粉體的制備方法。使用本發(fā)明制備自分散納米有機(jī)顏料粉體具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資小、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)，屬于精細(xì)化工和材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
顏料是自然界中主要的著色物質(zhì)，具有耐光牢度、耐氣候牢度和耐溶劑性能高，色澤鮮艷明亮等特點(diǎn)，在紡織、造紙、建筑、食品、塑料、金屬噴涂等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，商品化顏料主要是以聚集體、凝聚體或絮凝體等形態(tài)存在，顆粒較粗且分布不勻，導(dǎo)致顏料著色力較低，不能很好地發(fā)揮其著色作用，因此，顏料的細(xì)化和分散穩(wěn)定是其廣泛應(yīng)用的前提。采用非離子、陰離子、陽(yáng)離子表面活性劑和一些低分子或高分子物質(zhì)對(duì)顏料進(jìn)行改性。通過(guò)顏料表面上吸附單分子或多分子的物質(zhì)如表面活性劑、改性劑、顏料本身的衍生物等，提高顏料在使用介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性是目前顏料超細(xì)化最常用的手段之一。超分散劑由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性能，成為顏料表面加工的研究熱點(diǎn)，相關(guān)專利和文獻(xiàn)報(bào)道較多。顏料微膠囊化也是目前顏料改性常用的方法，該法是以顏料為囊心，聚合物為壁材，通過(guò)物理化學(xué)法將聚合物沉積在顏料表面，形成微膠囊，顯然微膠囊法可明顯改善顏料的耐光牢度、 耐氣候牢度和耐溶劑牢度，提高顏料的流動(dòng)性、易分散性和穩(wěn)定性，近年來(lái)發(fā)展較快。然而上述方法得到的顏料均是對(duì)顏料色漿而言。自分散粉末顏料是近年來(lái)發(fā)展的一種新型顏料著色材料，具有運(yùn)輸方便，使用調(diào)色簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，得到了人們的廣泛關(guān)注。專利CN101195716B公開了一種采用染料自身的衍生物制備自分散染料的方法。楊昕宇等人利用硝酸對(duì)炭黑表面進(jìn)行氧化改性處理制備具有自分散功能的納米炭黑。專利CN1308405C公開了采用路易斯酸為催化劑在顏料表面接枝親水性基團(tuán)，制備了具有自分散功能的著色劑。伊夫 肯西歇爾(申請(qǐng)?zhí)?00780049510. 6) 等人提出了采用聚合物制備金屬氧化物的方法。盡管有一些關(guān)于自分散顏料粉體的制備例子，但他們制備的改性顏料粒徑分布較寬，且顏料粒徑較大，不在納米材料范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水性自分散納米有機(jī)顏料粉體的制備方法，即通過(guò)噴霧干燥技術(shù)用聚合物對(duì)有機(jī)顏料進(jìn)行表面包覆改性，包覆層聚合物一方面避免了有機(jī)顏料顆粒的團(tuán)聚，另一方面提供有機(jī)顏料在水相中表現(xiàn)出良好的自分散性能。本發(fā)明所述方法設(shè)備投資小、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、適合工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。本發(fā)明所述的水性自分散納米有機(jī)顏料粉體制備方法是先將聚合物溶解到適量的有機(jī)溶劑中，然后加入相應(yīng)量的有機(jī)顏料，混合均勻后，經(jīng)過(guò)高速分散機(jī)、砂磨機(jī)、高壓微射流或超聲波等分散手段將有機(jī)顏料分散至納米級(jí)，然后進(jìn)行噴霧干燥，將干燥后的顏料粉體用膠體磨或粉碎機(jī)研磨粉碎，并用200目濾網(wǎng)過(guò)濾，然后將粉末置于常壓等離子環(huán)境下處理一定時(shí)間，即可得到水性自分散納米有機(jī)顏料粉體。用于包覆有機(jī)顏料的聚合物必須具有如下特征一是分子鏈中含有親水鏈段；合成親水鏈段的單體可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、順丁烯馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐、丙烯酸甲基衣康酸等其中的一種或兩種；二是分子鏈中含有疏水鏈段，合成疏水鏈段的單體可以是苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種或兩種。本發(fā)明所述方法中的有機(jī)顏料為偶氮類顏料、酞菁類顏料、喹吖丁酮類顏料、二噁嗪類顏料、1，4_ 二酮吡咯并吡咯類顏料、稠環(huán)酮類顏料、硝基及亞硝基類顏料、氮次甲基類顏料、吡唑并喹啉酮類顏料、喹酞酮類顏料或氯代異吲哚啉酮及異吲哚啉類顏料、炭黑等。本發(fā)明所述方法中有機(jī)顏料分散和聚合物溶解所采用的溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、 異丙醇、正丁醇、異丁醇、環(huán)己烷、乙醚、二丙醚、甲基環(huán)己烷、四氫呋喃、丙酮、丁酮、甲丁酮、 二甲基亞砜、環(huán)丁砜、2-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種混合溶劑。這里所選用常壓空氣低溫等離子體的處理?xiàng)l件為放電功率密度為0. 08-0. 48w/ cm2，處理時(shí)間 0. 5-5min。本發(fā)明所述方法中制備水性自分散納米有機(jī)顏料粉體所采用的工藝參數(shù)是有機(jī)顏料與聚合物的比例范圍為10 1-10 5，溶劑用量為顏料總質(zhì)量的5-20倍，分散時(shí)間為 1-紐。本發(fā)明的有益效果是制備的自分散納米有機(jī)顏料粉體粒徑小且分布均勻，粉體具有較好自分散性，且分散后具有較高穩(wěn)定性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資小、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例子，進(jìn)一步闡述本發(fā)明的特點(diǎn)，但本發(fā)明決不局限于實(shí)施例子。實(shí)施例1稱取8kg苯乙烯-丙烯酸共聚物溶解到200kg的乙醇中，用攪拌器攪拌15min，待共聚物完全溶解后，加入40kgC. I.顏料黃74，置于高速分散機(jī)上分散池。用噴霧干燥器將分散后的懸浮液噴霧干燥，將干燥后的顏料粉體用膠體磨或粉碎機(jī)研磨粉碎，并用200目濾網(wǎng)過(guò)濾，然后將粉末置于放電功率密度為0. lOw/cm2的常壓等離子環(huán)境下處理％iin，即可得到水性自分散納米有機(jī)顏料粉體。實(shí)施例2稱取3kg聚丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物溶解到200kg的丁酮中，用攪拌器攪拌30min，待共聚物完全溶解后，加入30kgC. I.顏料藍(lán)15 3，置于高速分散機(jī)上分散5h。 用噴霧干燥器將分散后的懸浮液噴霧干燥，將干燥后的顏料粉體用膠體磨或粉碎機(jī)研磨粉碎，并用200目濾網(wǎng)過(guò)濾，然后將粉末置于放電功率密度為0. 24w/cm2的常壓等離子環(huán)境下處理3min，即可得到水性自分散納米有機(jī)顏料粉體。實(shí)施例3稱取IOkg聚丙烯酸-丙烯腈-苯乙烯共聚合物溶解到300kg的環(huán)己烷中，用攪拌器攪拌20min，待共聚物完全溶解后，加入50kgC. I.顏料紅122，置于高速分散機(jī)上分散lh。 用噴霧干燥器將分散后的懸浮液噴霧干燥，將干燥后的顏料粉體用膠體磨或粉碎機(jī)研磨粉碎，并用200目濾網(wǎng)過(guò)濾，然后將粉末置于放電功率密度為0. 32w/cm2的常壓等離子環(huán)境處理1. 5min,即可得到水性自分散納米有機(jī)顏料粉體。實(shí)施例4稱取6kg聚苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-馬來(lái)酸酐共聚合物溶解到350kg的環(huán)丁砜中，用攪拌器攪拌20分鐘，待共聚物完全溶解后，加入50kg炭黑，置于高速分散機(jī)上分散 lh。用噴霧干燥器將分散后的懸浮液噴霧干燥，將干燥后的顏料粉體用膠體磨或粉碎機(jī)研磨粉碎，并用200目濾網(wǎng)過(guò)濾，然后將粉末置于放電功率密度為0. 48w/cm2的常壓等離子環(huán)境下處理lmin，即可得到水性自分散納米有機(jī)顏料粉體。表1所制備水性納米顏料色漿性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種水性自分散納米有機(jī)顏料粉體的制備方法，將有機(jī)顏料、聚合物以 10 1-10 5的比例加入到溶劑中，溶劑用量是顏料總質(zhì)量的5-10倍，混合均勻后，經(jīng)過(guò)高速分散機(jī)、砂磨機(jī)、高壓微射流或超聲波等方法將有機(jī)顏料分散至納米級(jí)，然后進(jìn)行噴霧干燥，將干燥后的顏料粉體用膠體磨或粉碎機(jī)研磨粉碎，并用200目濾網(wǎng)過(guò)濾，然后置于常壓低溫等離子體環(huán)境中處理0. 5-5min,即可得到水性自分散納米有機(jī)顏料粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是包覆顏料表面的聚合物用于包覆有機(jī)顏料的聚合物的親水鏈段單體可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、順丁烯馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐、丙烯酸甲基衣康酸等其中的一種或兩種；疏水鏈段的單體可以是苯乙烯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是適合加工的顏料為炭黑或有機(jī)顏料，有機(jī)顏料如偶氮類顏料、酞菁類顏料、喹吖丁酮類顏料、二噁嗪類顏料、1，4_ 二酮吡咯并吡咯類顏料、稠環(huán)酮類顏料、硝基及亞硝基類顏料、氮次甲基類顏料、吡唑并喹啉酮類顏料、喹酞酮類顏料或氯代異吲哚啉酮及異吲哚啉類顏料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所用溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、環(huán)己烷、乙醚、二丙醚、甲基環(huán)己烷、四氫呋喃、丙酮、丁酮、甲丁酮、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、2-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種混合溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所用分散研磨設(shè)備為高壓微射流粉碎機(jī)、超聲波粉碎機(jī)、砂磨粉碎機(jī)、高速分散機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所用干燥方法是噴霧干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所用常壓低溫等離子體處理?xiàng)l件為放電功率密度0. 08-0. 48w/cm2，處理時(shí)間0. 5_5min。
全文摘要
一種水性自分散納米有機(jī)顏料粉體的制備方法，屬于精細(xì)化工和材料科學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明采用含親水和疏水鏈段的聚合物，通過(guò)噴霧干燥法對(duì)有機(jī)顏料進(jìn)行包覆改性，包覆后的有機(jī)顏料在水相中具有良好的自分散性能。本發(fā)明所述方法適用于各種有機(jī)顏料的表面包覆，具有設(shè)備投資小，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09C1/56GK102532939SQ201110421388
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者付少海, 關(guān)玉, 張桂芳, 王潮霞, 田安麗 申請(qǐng)人:江南大學(xué)