CN101891975B - 具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝及其制备方法和应用，该纳米氧化铝其原料组分及各组分的重量份数为：无机铝盐120～200份，无机酸60～300份，小分子无机添加剂0.6～12份，去离子水400～700份。其制备方法为：(1)在温度30～90℃下，将无机酸加入到离子水中搅拌均匀，然后加入无机铝盐进行反应得到PH值为2～9的混合液，并搅拌保温0.5～7h；(2)加入小分子无机添加剂，然后转移至反应釜中，加热至130～250℃，搅拌保温3～12h；(3)将反应物冷却后进行洗涤并进行喷雾干燥处理，制得纳米氧化铝粉体。本发明的纳米氧化铝具有纯度高、粒径小、团聚小等特点且在水相中具有很高的分散性，使用其制作的高光相纸涂层具有较高的分散指数、光泽度和吸墨性能。

Description

具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米氧化铝领域，尤其是一种具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝及其制备方法和应用。
背景技术
随着个性化打印时代的到来，具有高光泽特性的彩色喷墨纸需求日益增大。目前，用于彩色喷墨打印介质的主要无机颜料是二氧化硅和氧化铝，由于二氧化硅涂层光泽度偏低而逐渐被氧化铝材料所替代，而氧化铝涂层具有光泽度高、无裂纹、色彩鲜艳等特点，具有广阔的市场前景。
中国专利文献公开了一种氧化铝微球的生产方法(公开号：CN 1631787A，公开日2005年6月29日)，由拟薄水铝石和硝酸反应成胶，通过离心式喷雾干燥成型，再经焙烧制成。利用该方法能够满足一定粒度大小氧化铝微球的生产要求，该氧化铝微球可广泛应用于吸附和催化剂行业，特别是催化剂行业。现有技术中还有一些纳米氧化铝产品的方法，但是，现有制备方法所制得的纳米氧化铝均存在在水相中分散性能较差的问题，由此纳米氧化铝作为无机吸墨颜料所制作的高光相纸涂层的分散指数、光泽度以及吸墨性能较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝及其制备方法和应用，所制得的纳米氧化铝在水相中具有高分散性能，并且由此纳米氧化铝为无机吸墨颜料所制作的高光相纸涂层具有良好的分散指数、光泽度以及吸墨性能。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝，其原料组分及各组分的重量份数分别为：
无机铝盐            120～200份
无机酸              60～300份
小分子无机添加剂    0.6～12份
去离子水            400～700份。
而且，所述的无机铝盐为偏铝酸钠或偏铝酸钾。
而且，所述的无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。
而且，所述的小分子无机添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。
一种制备具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝的方法，包括以下步骤：
(1)在温度30～90℃下，将无机酸加入到离子水中搅拌均匀，然后加入无机铝盐进行反应得到PH值为2～9的混合液，搅拌保温0.5～7h；
(2)加入小分子无机添加剂，然后转移至反应釜中，加热至130～250℃，搅拌保温3～12h；
(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，制得具有高吸墨性能的纳米氧化铝粉体。
一种具有高分散高吸墨性能的纳米氧化铝在制作高光相纸涂层的应用，在去离子水中加入纳米氧化铝进行搅拌后，加入聚乙烯醇溶液后继续搅拌，静置消泡得到涂料液，将该涂料液涂布在RC纸基上，经烘干得到高光相纸涂层。
而且，所述的纳米氧化铝与去离子水的比例为1∶3～1∶4，纳米氧化铝在去离子水中的搅拌时间为30～60min。
而且，所述的聚乙烯醇溶液与纳米氧化铝的比例为1∶1～11∶1，加入聚乙烯醇溶液后的搅拌时间为30～60min。
而且，所述的烘干温度为50～100℃。
本发明的优点和积极效果是：
1、本纳米氧化铝以偏铝酸钠或偏铝酸钾作为无机铝盐并以碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾作为无机物添加剂，所制备出的纳米氧化铝的纯度高、粒径小、团聚小，并且在水相中具有很高的分散性。
2、本纳米氧化铝具有适宜的比表面、孔容，非常适宜作为具有吸墨功能的无机颜料，并以聚乙烯醇为胶粘剂，能够制作出具有高分散指数、高光泽度及高吸墨性能的相纸涂层。
3、本发明所制备的纳米氧化铝具有纯度高、粒径小、团聚小等特点且在水相中具有很高的分散性，使用其制作的高光相纸涂层具有较高的分散指数、光泽度和吸墨性能。
具体实施方式
以下结合实例对本发明做进一步描述。
一种具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝，其原料原料组分及各组分的重量份数分别为：
无机铝盐          120～200份
无机酸            60～300份
小分子无机添加剂        0.6～12份
去离子水                400～700份。
在上述各组分中，所述的无机铝盐为偏铝酸钠或偏铝酸钾，所述的无机酸为盐酸、硝酸或硫酸；所述的小分子无机添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。
采用上述原料制备具有高分散高吸墨性能纳米氧化铝的方法，包括如下步骤：
(1)在温度30～90℃下，将无机酸加入到离子水中搅拌均匀，然后加入无机铝盐进行反应得到PH值为2～9的混合液，并搅拌保温0.5～7h；
(2)加入小分子无机添加剂，然后转移至反应釜中，加热至130～250℃，搅拌保温3～12h；
(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，制得具有高吸墨性能的纳米氧化铝粉体。
下面通过一些具体实施例对发明进行说明。
实施例1
原料配比如下：
偏铝酸钠            120份
硝酸(40％)          60份
碳酸钠              0.6份
去离子水            400份。
制备过程为：(1)将硝酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至30℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温7h；(2)加入碳酸钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到130℃，继续搅拌并保温12h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
实施例2
原料配比如下：
偏铝酸钠            150份
硝酸(40％)          150份
碳酸钠              1.8份
去离子水            400份。
制备过程为：(1)将硝酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至60℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温2h；(2)加入碳酸钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到180℃，继续搅拌并保温6h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
实施例3
原料配比如下：
偏铝酸钠            200份
硝酸(40％)          300份
碳酸钠              10份
去离子水            700份。
制备过程为：(1)将硝酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至60℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温2h；(2)加入碳酸钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到250℃，继续搅拌并保温3h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
实施例4
原料配比如下：
偏铝酸钠            180份
盐酸(50％)          240份
碳酸钠              10份
去离子水            600份。
制备过程为：(1)将硝酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至70℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温3h；(2)加入碳酸钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到150℃，继续搅拌并保温5h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
实施例5
原料配比如下：
偏铝酸钠            180份
硫酸(50％)          120份
碳酸钠              8份
去离子水            600份。
制备过程为：(1)将硫酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至70℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温3h；(2)加入碳酸钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到150℃，继续搅拌并保温5h；(3)冷却降温、将产物洗涤，喷雾干燥，得纳米氧化铝粉体。
实施例6
原料配比如下：
偏铝酸钠        180份
硫酸(50％)      120份
碳酸氢钠        8份
去离子水        600份。
制备过程为：(1)将硫酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至80℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温3h；(2)加入碳酸氢钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到150℃，继续搅拌并保温8h；(3)冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得纳米氧化铝粉体。
实施例7
原料配比如下：
偏铝酸钠        180份
硫酸(50％)      120份
碳酸钾          6份
去离子水        600份。
制备过程为：(1)将硝酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至80℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温3h；(2)加入碳酸钾，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到200℃，继续搅拌并保温3h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
实施例8
原料配比如下：
偏铝酸钠        180份
硫酸(50％)      120份
碳酸氢钾        8份
去离子水        600份。
制备过程为：(1)将硫酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至80℃，然后将偏铝酸钠逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温3h；(2)加入碳酸氢钾，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到200℃，继续搅拌并保温3h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
实施例9
原料配比如下：
偏铝酸钾          150份
硝酸(40％)        150份
碳酸钠            1.8份
去离子水          400份。
制备过程为：(1)将硝酸加入到去离子水中，搅拌0.5h，升温至60℃，然后将偏铝酸钾逐滴加入到上述混合液中，反应完毕，继续搅拌并保温2h；(2)加入碳酸钠，搅拌0.5h，然后转移到反应釜中，加热到180℃，继续搅拌并保温6h；(3)将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，得纳米氧化铝粉体。
通过上述制备方法制得的纳米氧化铝粉体的性能为：
①比表面：125～160m2/g；
②孔容：0.7～0.9ml/g；
③平均孔径：20～28nm；
④分散指数：≥95％。
上述性能指标的可按照以下测试方法获得：
比表面、孔容和平均孔径由氮气吸附测得；
分散指数测试方法：将10g纳米氧化铝粉体加入到40g去离子水中，机械搅拌10min，用离心机以5000r/min进行离心分离10min。所得沉淀于120℃烘4h，得干粉w g，则分散指数为：
DI＝100×[1-w/10)]％。
利用上述制备方法制得的具有高分散高吸墨性能的纳米氧化铝可用来制作高光相纸涂层。其具体制作过程为：在去离子水中加入纳米氧化铝进行搅拌30～60min，所述的纳米氧化铝与去离子水的比例为1∶3～1∶4；然后加入聚乙烯醇溶液后继续搅拌30～60min，所述的聚乙烯醇溶液与纳米氧化铝的比例为1∶1～11∶1，静置消泡得到涂料液；最后将该涂料液涂布在RC纸基上，经烘干得到高光相纸涂层，该烘干温度可控制在50～100℃。在本实施例中，将66g去离子水中加入20g纳米氧化铝进行搅拌30min后，加入22g聚乙烯醇溶液(固含量：9％，聚合度：3500，醇解度：88％)后继续搅拌30min，静置消泡后得到涂料液，将该涂料液涂布RC纸基上，经50℃烘干得到高光相纸涂层。
用上述实施例制备出的纳米氧化铝(实施例1至9)及对比例(按中国专利CN 1631787A制备的氧化铝)分别制作高光相纸涂层，所制得的高光相纸涂层的性能对比如下表所示：
  样品   分散指数   光泽度   吸墨性
  实施例1   96％   45   优
  实施例2   97％   46   优
  实施例3   97％   48   优
  实施例4   95％   42   优
  实施例5   98％   43   优
  实施例6   97％   47   中
  实施例7   96％   44   优
  实施例8   98％   45   优
  实施例8   96％   43   优
  对比例   55％   42   差
上述性能指标按照如下方法测试得到：
①光泽度：使用KGZ-TA光泽度仪，入射角60°，在每张喷墨打印纸上选取6个不同方位进行测量，取平均值。
②吸墨性：用EPSON210打印机打印人物像，观察油墨干燥效果：
优：即时干燥，刚打印出，反复擦拭，白色棉球没有墨渍；
中：放置5～10s，反复擦拭，白色棉球没有墨渍；
差：放置10s后，反复擦拭，白色棉球没有墨渍。
通过上述性能对比表分析可以看出，采用本发明的纳米氧化铝所制作的高光相纸涂层具有较高的分散指数、光泽度和吸墨性能。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种高分散高吸墨性能纳米氧化铝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴在温度30～90℃下，将无机酸加入到去离子水中搅拌均匀，然后加入无机铝盐进行反应得到pH值为2～9的混合液，搅拌保温0.5～7h；
⑵加入小分子无机添加剂，然后转移至反应釜中，加热至130～250℃，搅拌保温3～12h；
⑶将反应釜中的反应物冷却后洗涤并进行喷雾干燥处理，制得具有高吸墨性能的纳米氧化铝粉体；
所述的小分子无机添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾；
所述的高分散高吸墨性能纳米氧化铝的原料组分及各组分的重量份数分别为：
无机铝盐            120～200份
无机酸              60～300份
小分子无机添加剂    0.6～12份
去离子水            400～700份。
2.根据权利要求1所述的高分散高吸墨性能纳米氧化铝的制备方法，其特征在于：所述的无机铝盐为偏铝酸钠或偏铝酸钾。
3.根据权利要求1所述的高分散高吸墨性能纳米氧化铝的制备方法，其特征在于：所述的无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。 
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