CN102815732A - 一种具有高分散性能的纳米勃姆石、制备方法及其应用 - Google Patents

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李春刚
鹿秀山
崔津津
郑江东
王广磊
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Abstract

本发明涉及一种具有高分散性能的纳米勃姆石、制备方法及其应用，其技术特点是：其原料构成组分及其组分的重量份数为：氢氧化铝30～100份，无机碱4～50份，无机酸18～80份，去离子水400～800份，其制备方法为：⑴将氢氧化铝分散于水中，加入无机碱，转移至反应釜中，加热并搅拌保温；⑵降温出料后加入无机酸，重新转移至反应釜中，加热并搅拌保温，冷却后洗涤，干燥，制得成品。本发明制备工艺简单、成本低廉，制备的具有高分散性能的纳米勃姆石具有高分散性能、适宜的粒径和微观堆积方式，可广泛用作具有吸墨功能的无机颜料，同时，以本具有高分散性能的纳米勃姆石作为无机吸墨颜料，能制备出具有高吸墨性能、高光泽且色彩还原好的高光相纸涂层。

Description

一种具有高分散性能的纳米勃姆石、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于勃姆石领域，尤其是一种具有高分散性能的纳米勃姆石、制备方法及其应用。
背景技术
勃姆石通常用来描述氧化铝的水合物，含有不同水合量的勃姆石具有不同的比表面积、孔体积及热力学性能等特性，在工业上被广泛应用于树脂填料、无机阻燃剂、吸附剂、催化剂及载体等各个领域。在彩色喷墨打印行业，目前应用最多的无机吸墨颜料是二氧化硅，但是，以二氧化硅为吸墨介质制作的相纸具有光泽低、易开裂且涂布液粘度高的缺点，而以勃姆石为颜料则可以很好的解决上述问题。
中国专利CN101279754A公开了一种多种形貌纳米勃姆石的制备方法，其以可溶性铝盐为原料，采用柠檬酸盐、酒石酸盐、草酸盐、乙二胺四乙酸二钠、海藻酸钠中的一种为形貌控制剂，四氯化碳、甲醇、丙酮等有机溶剂为助剂，可制备多种形貌纳米勃姆石，该制备方法在制备过程中需要添加有机物，而且原料多工艺复杂。中国专利CN101177290A公开了一种以异丙醇铝为原料制备可分散纳米勃姆石的制备方法，但存在成本高，所需设备复杂且操作要求高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、成本低廉、工艺简单的具有高分散性能的纳米勃姆石、制备方法及其应用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，其原料构成组分及其组分的重量份数为：
Figure BDA00002167757000011
Figure BDA00002167757000021
而且，所述氢氧化铝的粒径小于1μm。
而且，所述无机碱为氨水、氢氧化钠或碳酸钠。
而且，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。
一种具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法，包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝分散于水中，加入无机碱，转移至反应釜中，加热并搅拌保温；
⑵降温出料后加入无机酸，重新转移至反应釜中，加热并搅拌保温，冷却后洗涤，干燥，制得具有高分散性能的纳米勃姆石。
而且，所述步骤⑴加热温度为100～130℃，搅拌保温时间为1～3h。
而且，所述步骤⑵加热温度为170～190℃，搅拌保温时间为5～8h。
一种具有高分散性能的纳米勃姆石的应用，将具有高分散性能的纳米勃姆石应用于高光相纸涂层中，具体方法为：将具有高分散性能的纳米勃姆石加入到去离子水中搅拌，然后加入聚乙烯醇溶液，继续搅拌，静置消泡，最后将上述涂料液涂布到RC纸基上，烘干即可。
本发明的优点和积极效果是：
本发明以氢氧化铝为原料，以无机碱和无机酸为形貌控制剂，并且采用两步水热法制备出具有高分散性能的纳米勃姆石，其制备工艺简单、成本低廉，而且所制备的纳米勃姆石具有高分散性能、适宜的粒径和微观堆积方式，可用作具有吸墨功能的无机颜料，同时，以本发明的具有高分散性能的纳米勃姆石作为无机吸墨颜料，能够制备出具有高吸墨性能、高光泽且色彩还原好的高光相纸涂层。
附图说明
图1为本发明的具有高分散性能的纳米勃姆石形貌图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明做进一步描述。
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，其原料构成组分及其组分的重量份数为：
Figure BDA00002167757000022
Figure BDA00002167757000031
其中，所述氢氧化铝的粒径小于1μm；所述无机碱为氨水、氢氧化钠或碳酸钠；所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。
实施例1
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000032
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入氢氧化钠，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至100℃，继续搅拌保温2h，冷却降温；⑵取出后加入硝酸（68%）再转移到反应釜中，加热到170℃，继续搅拌保温8h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例2
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入氢氧化钠，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至130℃，继续搅拌保温2h，冷却降温；⑵取出后加入硝酸（68%）再转移到反应釜中，加热到170℃，继续搅拌保温5h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例3
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000041
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入氢氧化钠，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至130℃，继续搅拌保温1h，冷却降温；⑵取出后加入硝酸（68%）再转移到反应釜中，加热到180℃，继续搅拌保温5h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例4
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000042
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入氢氧化钠，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至120℃，继续搅拌保温1h，冷却降温；⑵取出后加入硫酸（50%）再转移到反应釜中，加热到170℃，继续搅拌保温6h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例5
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000043
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入氨水，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至130℃，继续搅拌保温3h，冷却降温；⑵取出后加入硝酸（68%）再转移到反应釜中，加热到190℃，继续搅拌保温6h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例6
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000051
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入碳酸钠，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至120℃，继续搅拌保温2h，冷却降温；⑵取出后加入硝酸（68%）再转移到反应釜中，加热到190℃，继续搅拌保温5h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例7
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000052
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入氨水，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至130℃，继续搅拌保温1h，冷却降温；⑵取出后加入盐酸（35%）再转移到反应釜中，加热到190℃，继续搅拌保温8h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
实施例8
一种具有高分散性能的纳米勃姆石，采用如下原料配比：
Figure BDA00002167757000061
该具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝加入到去离子水中，搅拌15min，加入碳酸钠，搅拌0.5h，转移到反应釜中升温至130℃，继续搅拌保温3h，冷却降温；⑵取出后加入硫酸（50%）再转移到反应釜中，加热到180℃，继续搅拌保温7h，冷却降温，将产物洗涤，220℃喷雾干燥，得具有高分散性能的纳米勃姆石粉体。
用上述制备方法得到的具有高分散性能的纳米勃姆石粉体的特性如下:
1、粒径：20～50nm；
2、分散指数：≥95%。
上述特性的测试方法为：
1、粒子形貌由TEM观察得到，如图1所示；
2、分散指数测试方法：将10g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)]%。
用上述制备方法得到的具有高分散性能的纳米勃姆石粉体的应用效果：
  样品   分散指数   光泽度   吸墨性
  实施例1   98%   49   优
  实施例2   97%   48   优
  实施例3   95%   44   中
  实施例4   97%   47   优
  实施例5   98%   48   优
  实施例6   96%   45   优
  实施例7   98%   45   优
  实施例8   96%   46   优
  对比例*   55%   42   差
*：对比例按中国专利CN 1631787A制备。
利用上述方法制得的具有高分散性能的纳米勃姆石粉体可应用于高光相纸涂层上。具体应用方法为：
取66g去离子水，加入20g由本发明制备方法得到的具有高分散性能的纳米勃姆石粉体，搅拌30min，加入22g聚乙烯醇溶液（固含量：9%，聚合度：3500，醇解度：88%），继续搅拌30min，静置消泡，将上述涂料液涂布到RC纸基上，50℃烘干。
测试方法：
①光泽度：KGZ-IA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。
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 (8)

1.一种具有高分散性能的纳米勃姆石，其特征在于：其原料构成组分及其组分的重量份数为：
2.根据权利要求1所述的一种具有高分散性能的纳米勃姆石，其特征在于：所述氢氧化铝的粒径小于1μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有高分散性能的纳米勃姆石，其特征在于：所述无机碱为氨水、氢氧化钠或碳酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种具有高分散性能的纳米勃姆石，其特征在于：所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。
5.一种如权利要求1至4任一项所述具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴将氢氧化铝分散于水中，加入无机碱，转移至反应釜中，加热并搅拌保温；
⑵降温出料后加入无机酸，重新转移至反应釜中，加热并搅拌保温，冷却后洗涤，干燥，制得具有高分散性能的纳米勃姆石。
6.根据权利要求5所述的一种具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴加热温度为100～130℃，搅拌保温时间为1～3h。
7.根据权利要求5所述的一种具有高分散性能的纳米勃姆石的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵加热温度为170～190℃，搅拌保温时间为5～8h。
8.一种如权利要求1至4任一项所述具有高分散性能的纳米勃姆石的应用，其特征在于：将具有高分散性能的纳米勃姆石应用于高光相纸涂层中，具体方法为：将具有高分散性能的纳米勃姆石加入到去离子水中搅拌，然后加入聚乙烯醇溶液，继续搅拌，静置消泡，最后将上述涂料液涂布到RC纸基上，烘干即可。
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