[發明專利]含石墨烯的易分散顏料的制備方法

在審

• 申請號: 202110108140.0
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112812615A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 呂東軍;陳都民;李秀景;宋秀山;陳雪
• 申請（專利權）人: 宇虹顏料股份有限公司;德州學院
• 主分類號: C09D7/41
• 分類號: C09D7/41;C09D7/61;C09D11/037
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及含石墨烯的易分散顏料的制備方法。將石墨烯或氧化石墨烯分散在含有有機顏料的介質中，攪拌打漿，得到顏料漿液。加入非離子表面活性劑，然后攪拌打漿，并將此混合物經由砂磨機研磨分散。研磨分散后的漿液加入陰離子表面活性劑，在噴霧干燥機干燥，制成易分散顏料。本發明提供的含石墨烯易分散顏料在涂料與油墨中應用具有高著色力，粒徑小，粒徑分布更加集中，分散性好的特性。制備的含石墨烯及氧化石墨烯的易分散顏料的著色力可達116％。制備含石墨烯及氧化石墨烯的易分散顏料的D10，D50和D90粒徑均小于未處理的有機顏料粒徑，尤其D90和D50粒徑明顯減小。

技術領域

本發明屬于化學領域，特別是涉及一種含石墨烯的易分散顏料的制備方法。

背景技術

常見的顏料改性分散方法有許多，例如使用細小的顏料衍生物來處理顏料的表面，它們與顏料形成混合的組合物，使用銅酞菁的鄰苯二甲酰亞胺甲基化衍生物，可以改進銅酞菁的抗結晶，抗絮凝的能力。添加磺化喹吖啶酮則可以幫助喹吖啶酮在涂料或油墨中的分散，這些衍生物的使用對改善某些應用體系的流變性能和顏料的外觀具有明確的效果。當然，這種處理方法是否能改進顏料的性能取決于系統，即性能受到應用中使用的樹脂和溶劑的影響。對于某些系統，用前面提到的衍生物對顏料進行表面處理是不起作用的。顏料必須和應用體系有相容性，才能獲得顏料性能的改變。其它改善有機顏料性能常用的方法，是通過添加助劑進行表面改性，如添加陰離子、陽離子、非離子和高分子表面活性劑。但是無論選擇那一類的分散劑，必須考慮顏料的實際應用或其制備物的最終用途。經助劑表面改性后的顏料往往只能在一定范圍內提高顏料性能，并不能從根本上提高顏料的著色力和改善顏料的粒徑大小與分布。

石墨烯是將碳元素相互緊密結合，成為六角形晶格的二維產品。它是碳的同素異形體，呈sp²鍵合原子平面，分子鍵長為0.142納米。石墨烯是人類已知的最薄的化合物，厚度只有一個原子，是目前已知的最輕材料，是材料中最強的化合物，是室溫下的最佳熱導體，也是已知的最佳電導體。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，包含多種基于氧的官能團，包括羥基，烷氧基，羰基和羧酸基。這些含氧基團賦予氧化石墨烯許多優勢，包括更高的溶解度以及表面功能化的可能性。這大大擴展了石墨烯的應用范圍。根據分子結構的相似性，石墨烯和氧化石墨烯可以通過共價鍵和非共價相互作用與顏料有效的結合。非共價相互作用有π-π共軛，范德華相互作用和氫鍵。

本發明提供以石墨烯為分散劑的易分散顏料的制作，可以制得具有高著色力，粒徑小，粒徑分布更加集中的易分散顏料。目前并沒有這方面的研究和報道。如果石墨烯和顏料之間不能充分的結合也不能起到加和增效的作用，就不能充分的展現和提高顏料的性能。該制備方法的關鍵技術是如何將石墨烯和氧化石墨烯與平面結構的顏料結合在一起，細小二維型的石墨烯插入在顏料晶格之中，實現石墨烯和顏料的組裝，再加上表面活性劑的幫助，從而提供性能極其優越的易分散顏料。

發明內容

本發明根據分子結構的相似性，石墨烯和氧化石墨烯通過非共價作用力π-π共軛作用力、氫鍵作用力、范德華力與顏料進行有效結合。將石墨烯或氧化石墨烯與顏料混合后，攪拌打漿，并且經由砂磨機研磨分散，加入表面活性劑，在噴霧干燥機干燥，制成含有石墨烯的易分散顏料。

本發明涉及使用石墨烯或氧化石墨烯來幫助顏料的分散，所使用的顏料有一特性，就是其分子結構都是平面的，很容易與氧化石墨烯或石墨烯通過π-π作用復合得到易分散顏料，石墨烯或氧化石墨烯具有巨大的比表面積和優異的力學、熱力學、電學等物理性質，能提高其在涂料、油墨和其他應用體系中的應用性能。

具體技術方案如下：

一種含石墨烯的易分散顏料制備方法，包括如下步驟：

(1)將石墨烯或氧化石墨烯分散在含有有機顏料的介質中，攪拌打漿，得到顏料漿液。

(2)加入非離子表面活性劑，然后攪拌打漿，并將此混合物經由砂磨機研磨分散。

(3)研磨分散后的漿液加入陰離子表面活性劑，在噴霧干燥機干燥，制成易分散顏料。