[發明專利]納米級剛玉型無機顏料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010601829.9
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102134407A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 丁潔;劉毓海;章成峰;潘慶華;岳世娟;賀安琪;郝超偉;陸達天;馬清芳;蔣劍雄;來國橋;余江;徐怡莊;吳瑾光
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京化工大學;杭州師范大學
• 主分類號: C09C1/40
• 分類號: C09C1/40;C09C3/06;D01F1/04;D06P1/673
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 劉冬梅

技術領域

本發明涉及無機顏料，特別涉及納米級剛玉型無機顏料及其制備方法。

背景技術

顏料是一種有色的細顆粒粉狀物質，一般不溶于水、油、溶劑和樹脂等介質中，能分散于各種介質中。從化學組成來分類，顏料可分為無機顏料與有機顏料兩大類。

有機顏料/染料廣泛應用于油墨、涂料、塑料、橡膠、化妝品及紡織印染業。隨著在染料行業和紡織印染行業中，對人體有致癌作用的芳香胺用于合成的偶氮染料被禁止使用。各地環保法規的日益嚴格，在研究和開發新的有機顏料/染料時，不應只考慮其工藝和應用性能，還應同時考慮其對環境、生態及人類健康的影響，故而如何減少有機顏料/染料的毒性和對生態的影響尤為重要。許多有機顏料/染料不僅在生產過程中會產生大量的“三廢”，而且在在應用中(如紡織印染)也會產生大量廢水，另外由于有機顏料/染料以被吸附，生物降解性很差，如果處理不當，不論是對生產的工作人員還是對生態環境，均有很大的危害性。因此作為有機顏料/染料污染大戶，一直是環保部門重點監察對象。

近年在大力倡導發展循環經濟、落實環境保護措施的政策背景下，關注重點逐漸轉移至產品穩定性好、質量高、消耗低的無機顏料工業。而無機顏料中的混相顏料因其獨特的性能更是大放異彩。金屬氧化物混相顏料具有優異的性能：首先，結構非常穩定，作為基體晶格的點陣結構如尖晶石、金紅石等即使在1100℃高溫下仍保持穩定；其次，各種耐性十分出色，具有優良的耐候性、耐酸堿性，能耐受各種溶劑，耐高溫，這是有機顏料和普通無機顏料所無法比擬的；另外，對人體無毒害，并有良好的環保性。金屬氧化物混相顏料具有極穩定的基體和較高的制備溫度(≥1100℃)，惰性相當大；最后，分散性、遮蓋力和吸油量都比較好，是一種符合環境保護要求、具有高穩定性、高附加值和廣泛應用前景的新型無機顏料。

現有的無機顏料大多是混相顏料。例如，申請號為200810092034.2的中國專利申請公開了黃色無機顏料及其制備方法，該黃色無機顏料具有通式APr₂MoTm_xO_6+η，其中A代表堿土金屬，Tm＝Ti或Zr，并且x＝0或1，η具有取決于x值以滿足式中的化合價的值。

另外，現有技術中的無機顏料相當大一部分為尖晶石型顏料。例如，申請號為200710007163.2的中國專利申請公開了一種藍色尖晶石型陶瓷色料的化學制備方法，以三丁氧基鋁和氯化鋁為制備氧化鋁的反應原料，以硝酸作催化劑，硫酸亞鐵和三氯化鈦作為摻雜金屬起始原料，氨水作為調節PH值用。申請號為200910022765.4的中國專利申請公開了一種超細介孔鎂鋁尖晶石的制備方法，該方法包括如下步驟：(1)將堿性溶液加入到可溶性鋁鹽和鎂鹽的混合溶液中，并加入表面活性劑；(2)陳化后的混合物在120～180℃下水晶熱化4～72小時；(3)分離得到的固體產物經洗滌、過濾、干燥，不經焙燒或者在500～700℃下焙燒4～6小時，均得到鎂鋁尖晶石粉末。

剛玉也稱為α-三氧化鋁，是一種性能極其優良的無機材料。其熔點高達2050℃，耐熱性強、耐腐蝕性和耐磨性均很優良，廣泛應用在結構與功能陶瓷中。我們通過研究發現，剛玉(α-三氧化二鋁)是新型無機顏料的理想本體基質，通過引入摻雜金屬離子，利用摻雜金屬離子的d-d躍遷、f-f躍遷、電荷遷移躍遷或通過晶體缺陷所產生的色心結構對顏料賦色。另外，我們通過優化制備工藝，使納米級剛玉型無機顏料可以滿足熔體紡絲工業的要求，為實現環境友好的合成纖維無水印染提供新的機會。

發明內容

為了滿足上述需求，本發明人進行了銳意研究，結果發現：一方面，以剛玉為基體，向其中摻雜適當量的色素離子，會形成晶體結構與剛玉晶體結構相同的均相顏料；另一方面，通過沉淀法可以將色素離子均勻摻雜至剛玉基體，得到均相的納米級剛玉型無機顏料，從而完成本發明。

本發明的目的在于提供納米級剛玉型無機顏料，其由作為基體的剛玉以及被引入至該基體的色素離子構成，色素離子包含于剛玉的晶格中，該顏料的晶體結構與作為基體的剛玉的晶體結構相同，是均相材料，其中色素離子含量為無機顏料總重量的1％oo-10％。

本發明的另一目的在于提供納米級剛玉型無機顏料的制備方法，該顏料由作為基體的剛玉以及被引入至該基體的色素離子構成，色素離子包含于剛玉的晶格中，該顏料的晶體結構與作為基體的剛玉的晶體結構相同，該方法包括：將氯化鋁和色素離子的可溶性鹽混合物的溶液用尿素和分散劑溶于水中，然后加熱回流，通過尿素分解，將可溶性鋁鹽轉變為氫氧化鋁凝膠，將凝膠洗滌干燥后在高溫下煅燒，得到納米級剛玉型無機顏料。