CN102120594A - 一种制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，包括如下步骤：1)搅拌下，在硝酸铝水溶液中加入油胺，将搅拌均匀的凝胶状混合物直接转移至水热釜中，在200-220℃温度条件下反应，冷却干燥后研磨制得具有几何形状的片状拟薄水铝石粒子；2)将拟薄水铝石粒子煅烧后得到具有相同形貌的γ-氧化铝；3)将γ-氧化铝粉末配制成5～15％浓度的浆料，加入表面活性剂作为改性剂，60-80℃下搅拌，冷却后进行过滤、干燥和研磨，制备得到纳米氧化铝。本发明制备的疏水性氧化铝可以作为转印油墨用无机支撑材料。

Description

一种制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法
技术领域
本发明属于材料化学制备领域，具体地涉及一种制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法。
背景技术
氧化铝具有硬度高、熔点高、抗氧化、耐高温、耐腐蚀、导热性高、电阻率高等优异性能。片状氧化铝作为一种特种氧化铝和重要的粉体材料，不仅具备普通氧化铝的优良性能而且还由于具有特殊的二维片状结构、适中的表面活性、良好的附着力、反射光线的能力以及显著的屏蔽效应等而得到了大量的研究开发。片状氧化铝的制备可以通过很多方法，主要有熔盐法、水热(醇热)法、涂膜法、机械法以及液相间接制备法等。王步国等[王步国，田明原，施尔畏.热液条件下直接制备α-Al2O3微晶形态特征.科学通报，1997，42(24)：2663]以KBr和1，4-丁二醇作为反应介质，使用Al(NO3)3溶液中加适量氨水制得的氢氧化铝胶体做前驱物，通过醇热反应，在300℃下经24h制备出了六角板状的α-Al2O3粉体。Adair等[Adair JH，Cho S B，Bell N S，et al.Recent developments in morphological control ofα-Al2O3particles synthesized in 1，4-butanediol solution.J Dispersion SciTechn，2001，22(2-3)：143]在1，4-丁二醇溶液中通过控制反应时间、搅拌速率、适量的甲醇添加剂和固载量(反应粉体的质量)，在300℃下直接沉淀，也得到了规则的六角及其他多面体型的氧化铝粉体。以上纯水热法直接制备片状氧化铝水热温度较高，对设备的依赖性比较强。
拟薄水铝石作为氧化铝的前驱物，它在一定温度下焙烧制备氧化铝的过程中形貌往往不发生变化，也就是说，氧化铝的形貌往往取决于其前躯体的形貌。目前已经制备的异形薄水铝石/γ-AL203包括纳米线、纳米管、纳米带、纳米纤维、纳米棒、纳米片组成的小球等。CN101704538报道了制备系列异形分级拟薄水铝石的水热方法，它是将沉淀剂与不含硫酸根的铝盐熔解在蒸馏水中，随后加入硫酸盐，搅拌均匀后形成总Al3+浓度为0.004～0.35mol/L、沉淀剂和Al3+摩尔比为1.4～2.6∶1.0的溶液，然后将该溶液转移至内衬聚四氟乙烯的水热釜中进行水热反应，得到的水热产物经冷却、真空抽滤后用蒸馏水洗涤滤饼至中性，再将中性滤饼用无水乙醇洗涤一次并抽滤，最后经真空干燥后得到异形分级拟薄水铝石。Chen等人[ChenX.Y.，Hun H.S.，Lee S.W..Nanotechnology，2007，18，285608]报道了一种拟薄水铝石纳米薄片和纳米线的水热制备方法，先向70ml蒸馏水中加入13mmol硝酸铝，然后分别加入16mmol和30mmol尿素，调节溶液的PH分别约5和10，在140～200℃下水热处理12h后，分别得到拟薄水铝石纳米线和纳米薄片。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，通过先制备具有一定几何形状的拟薄水铝石粒子，再通过高温煅烧的方式来得到相同形貌的氧化铝，减少水热阶段对设备的要求，达到制备片状氧化铝的目的。
为实现上述目的，本发明提供的制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，是在较缓和的水热反应条件下，以硝酸铝为铝源，制备具有一定规则形貌的片状拟薄水铝石，进一步煅烧后制备片状氧化铝，然后通过对氧化铝进行表面处理最终制的片状疏水性氧化铝。
具体地说，本发明提供的制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，包括如下步骤：
1)将无水乙醇加入到硝酸铝水溶液中，搅拌下加入油胺，将搅拌均匀的凝胶状混合物直接转移至水热釜中，在200-220℃温度条件下反应，冷却干燥后研磨制得具有几何形状的片状拟薄水铝石粒子；
2)将拟薄水铝石粒子煅烧后得到具有相同形貌的γ-氧化铝；
3)将γ-氧化铝粉末配制成5～15％浓度的浆料，加入表面活性剂作为改性剂，60-80℃下搅拌，冷却后进行过滤、干燥和研磨，制备得到纳米氧化铝。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：油胺为碳链长度大于4的脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇类疏水修饰剂物质一种或几种。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：硝酸铝水溶液中，硝酸铝与水的质量份数比为0.1～1.5∶1。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：步骤1中硝酸铝与油胺的份数比为0.001～3g∶6～9ml。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：步骤1的硝酸铝水溶液中加入有无水乙醇，硝酸铝与无水乙醇的份数比为0.001～3g∶0～5ml。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：作为改性剂的表面活性剂为硬脂酸及相应的盐、油酸及相应的钠钾盐、十二烷基磺酸钠之一或几种混合物。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：为防止板结成块，配制的氧化铝浆料中氧化铝与醇水溶液的质量份数配比为5～15∶85～95。
所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：改性剂与氧化铝的质量份数配比为硬脂酸大于0.1％小于5％∶氧化铝大于1％小于99％份。
本发明制备片型拟薄水铝石时反应条件温和，重现性好。通过在煅烧和表面活性剂表面改性处理可以制备出一系列不同活化指数和吸油值的纳米氧化铝。通过该方法制备的疏水性氧化铝可以作为转印油墨用无机颜料。
附图说明
图1为本发明水热产物拟薄水铝石透射电子显微镜图。
图2为本发明水热产物薄水铝石的XRD图谱。
图3为本发明650℃煅烧产物氧化铝的透射电子显微镜图。
图4为本发明650℃煅烧产物氧化铝的XRD图谱。
具体实施方式
本发明是先将无水乙醇加入到配置好的硝酸铝水溶液中，在不断搅拌的情况下缓慢加入脂肪胺，将搅拌均匀的凝胶状混合物直接转移至水热釜中，在200-220℃温度条件下反应10-20h，然后经过冷却、洗涤、干燥、研磨制得具有一定几何形状的片状拟薄水铝石粒子。然后将拟薄水铝石粒子煅烧后可得到具有相同形貌的γ-氧化铝。将已经制备好的γ-氧化铝粉末配制成5～15％浓度的浆料，采用表面活性剂作为改性剂，加入到配置好的浆料中，在一定温度条件下不断搅拌30～60min，将冷却后的浆料进行过滤、干燥和研磨，得到纳米氧化铝。
下面用实施例来进一步阐述本发明，但本发明并不受此限制。
实施例1
称取1.5g硝酸铝放入盛有1.0g去离子水的锥形瓶中，配制成硝酸铝溶液；取3ml无水乙醇加入到硝酸铝溶液中；将油胺在50℃条件下加热至澄清透明，取9ml油胺缓慢滴加到不断搅拌的硝酸铝溶液中，继续搅拌至均匀后将凝胶状混合物直接转移至25ml水热釜中，200℃温度下反应10h；将冷却后的反应产物用无水乙醇洗涤3次并通过离心方式进行分离；然后在80℃条件下干燥10h，研磨后得到粒径集中在50～100nm规则的片状产物(见图1)；经XRD分析为拟薄水铝石物相(见图2)；粒径集中在50-100nm；650℃煅烧后得到氧化铝形貌同煅烧前拟薄水铝石的粒子(见图3)；经XRD分析为γ-Al2O3(见图4)。
实施例2
按照实施例1来制备拟薄铝石粒子，不同的是硝酸铝的量为3.0g，溶解于2.0g去离子水中，加入的无水乙醇的量为5ml。
实施例3
按照实施例1来制备拟薄铝石粒子，不同的是硝酸铝的量为1.0g，溶解于1.0g去离子水中，加入的无水乙醇的量为2ml。
实施例4
按照实施例1来制备拟薄铝石粒子，不同的是硝酸铝的量为0.8g，溶解于0.6g去离子水中，不加无水乙醇。
实施例5
按照实施例1制备拟薄铝石粒子，不同的是水热时间为20h。
实施例1～5是制备具有片状外形的拟薄水铝石粒子的实例，在水热温度200～220℃，硝酸铝与油胺比例为0.001～3g∶6～9ml，硝酸铝与乙醇比0.001～3g∶0～5ml的工艺条件下，均可制得具有相同形貌的片状拟薄水铝石粒子，其粒径集中在50～100nm范围内。以上实施例产物均为与实施例1相同的具有一定几何形状的片状拟薄水铝石粒子。
实施例6
将片状拟薄水铝石在650℃条件煅烧得到的γ-氧化铝粉末配制成10％浓度的浆料，溶剂的中醇水的比例为1∶1，加入10％硬脂酸作为改性剂，加入到配置好的浆料中，在75±3℃的温度条件下不断搅拌30～60min，对氧化铝进行表面改性，将冷却后的浆料进行过滤、干燥和研磨。
实施例7
按照实施例6来制备改性氧化铝，不同的是硬脂酸的比例为20％。
实施例8
按照实施例6来制备改性氧化铝，不同的是硬脂酸的比例为50％。
实施例9
按照实施例6来制备改性氧化铝，不同的是溶剂的中醇水的比例为7∶3。
实施例10
按照实施例6来制备改性氧化铝，不同的是全部用乙醇作为稀释氧化铝的溶剂。
以上实施例6～10中得到的改性氧化铝物性(活化指数、吸油值、表观现象)，如表1所示。
表1
Figure BSA00000421576000051

Claims (8)

1.一种制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，包括如下步骤：
1)搅拌下，在硝酸铝水溶液中加入油胺，将搅拌均匀的凝胶状混合物直接转移至水热釜中，在200-220℃温度条件下反应，冷却干燥后研磨制得具有几何形状的片状拟薄水铝石粒子；
2)将拟薄水铝石粒子煅烧后得到具有相同形貌的γ-氧化铝；
3)将γ-氧化铝粉末配制成5～15％浓度的浆料，加入表面活性剂作为改性剂，60-80℃下搅拌，冷却后进行过滤、干燥和研磨，制备得到纳米氧化铝。
2.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：油胺为碳链长度大于4的脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇类疏水修饰剂物质一种或几种。
3.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：硝酸铝水溶液中，硝酸铝与水的质量份数比为0.1～1.5∶1。
4.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中，步骤1中硝酸铝与油胺的份数比为0.001～3g∶6～9ml。
5.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：步骤1的硝酸铝水溶液中加入有无水乙醇，硝酸铝与无水乙醇的份数比为0.001～3g∶0～5ml。
6.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：作为改性剂的表面活性剂为硬脂酸及相应的盐、油酸及相应的钠钾盐、十二烷基磺酸钠之一或几种混合物。
7.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：为防止板结成块，配制的氧化铝浆料中氧化铝与醇水溶液的质量份数配比为5～15∶85～95。
8.根据权利要求1所述制备片状疏水性转印油墨用纳米氧化铝的方法，其中：改性剂与氧化铝的质量份数配比为硬脂酸大于0.1％小于5％∶氧化铝大于1％小于99％份。
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