CN104629491B - 微硅粉和Triton X‑100协同改性颜料红170的方法 - Google Patents
微硅粉和Triton X‑100协同改性颜料红170的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种微硅粉和Triton X‑100协同改性颜料红170的方法，在颜料红170制备工艺流程中，向重氮盐溶液中添加微硅粉和非离子表面活性剂Triton X‑100，偶合组分加入时，通过Triton X‑100的架桥作用实现微硅粉和颜料红170颜料粒子的结合，从而改性制备得到一种无机‑有机复合结构的颜料红170。本发明效果是通过圆球状且粒度分布均匀的微硅粉控制得到的改性颜料红170的形貌和粒径大小及分布，使得颜料红170的着色力提高5‑10%。非离子表面活性剂Triton X‑100的架桥作用使得颜料红170和微硅粉的结合更加牢固，提高了颜料红170的耐热性，与标准品相比，改性颜料红170的耐热性提高10‑20℃。
Description
技术领域
本发明属于化工产品中有机颜料的改性制备，具体涉及一种微硅粉和Triton X-100协同改性颜料红170的方法。
背景技术
在有机颜料改性技术中，无机-有机颜料复合技术是解决有机颜料耐光牢度低、耐候性差、成本高的重要技术之一。这种技术通过物理吸附、静电吸附、化学键合等作用将价格低廉的、稳定性好的白色无机颜料和白色矿物微粒（如锌钡白、SiO2、TiO2、高岭土、海泡石、硅藻土等）与有机颜料相结合，形成新的无机-有机复合颜料。这种复合颜料大致有两种结构组成，一是在有机颜料表面包覆无机物，在有机颜料表面形成无机保护层，通过保护层的作用提高有机颜料的耐热性、耐光性等性能。但这种结构是将有机颜料包覆在内层，有机颜料本身的色泽和鲜艳度将会受到一定程度的影响；二是将无机物作为惰性载体，在其表面包覆有机颜料，这种结构充分保留了有机颜料本身的色泽和鲜艳度。但由于这种结构是将有机颜料包覆在外部，使得有机颜料耐热性、耐候性等性能的改善效果有限。中国专利（ZL201010104823.0）公布了一种无机纳米材料改性制备包核颜料红170的方法，此技术在颜料红170的制备过程中通过添加海泡石等无机纳米材料，对其进行核修饰，制备得到了一种包核改性颜料红170。这一技术虽在一定程度上将颜料红170的耐热提高了4-5℃，但仍难以满足其在塑料领域的应用需求。研究发现，通过无机核和添加剂的选择，增强无机核与有机颜料之间的结合牢度和二者之间的相互作用，可明显提高无机包核改性有机颜料的耐热性。
发明内容
本发明目的是提供一种微硅粉和Triton X-100协同改性颜料红170的方法，该方法是在颜料红170的制备工艺流程中实现其改性，主要是在微硅粉吸附结合颜料红170的基础上，通过非离子表面活性剂Triton X-100的架桥作用，使得颜料红170和微硅粉的结合更加牢固，制备得到一种无机-有机复合结构的改性颜料红170。通过微硅粉和Triton X-100的协同改性作用，控制颜料红170的形貌和粒径分布，在提高颜料红170的着色力和遮盖力等性能的同时，明显提高其耐热性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是在颜料红170制备工艺流程中，向其重氮盐溶液中同时添加微硅粉和非离子表面活性剂Triton X-100，偶合组分加入时，通过Triton X-100的架桥作用实现微硅粉和颜料红170颜料粒子的牢固结合，制备得到一种无机-有机复合结构的改性颜料红170。这一过程主要包括以下步骤：
（1）重氮盐溶液的制备及微硅粉、Triton X-100的添加
向反应瓶中添加50份水和8.8份浓度为36%～38%的盐酸溶液，混合搅拌得到酸液，称取4份对氨基苯甲酰胺，并在搅拌条件下将其加入到酸液中；称取2.32份NaNO2溶于12份水中配置成NaNO2溶液；向反应液中加入碎冰降温，而后向其中逐滴滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，NaNO2微过量；继续搅拌反应10min后，称取0.35-0.58份Triton X-100，24份pH=3.96的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液，0.7-2.0份微硅粉，在机械搅拌条件下形成重氮盐混合液；
（2）偶合组分的制备
称取150份水和2.5-2.8份NaOH配置成碱液，将碱液加热升温至70℃，称取9.4-9.7份色酚AS-PH，加入后继续搅拌加热升温至85℃，停止加热，将溶液抽滤，取滤液作为偶合组分，待反应；
（3）偶合反应
在5-15℃下，将步骤（2）中所制备的偶合组分滴加到步骤（1）中所制备的重氮盐混合液中，滴加时间为30-50min，滴加完毕后，继续反应至渗圈实验中反应液和H酸的结合处无粉红色线条出现；之后将反应液抽滤得颜料粗品滤饼；
（4）颜料化反应
将步骤（3）中得到的颜料粗品滤饼与170-190份氯苯混合，在搅拌条件下，升温加热至100-105℃，保温1h，将混合液抽滤得滤饼，将滤饼干燥后得改性颜料红170。
本发明的效果为：
（1）在微硅粉吸附结合颜料红170基础上，通过非离子表面活性剂TritonX-100的架桥作用，进一步增强微硅粉和颜料红170相互作用和结合牢度，使得颜料红170的耐热性能得到明显改善。测试发现，当微硅粉添加量为在5-15%之间变化时，与标准品相比，改性颜料红170的耐热性提高10-20℃。
（2）利用圆球状微硅粉粒径分布均匀的特性，控制得到的改性颜料红170的形貌、粒径大小及分布，激光纳米粒度分布仪测试结果发现，颜料红170标准品的粒径为1217.3nm，改性颜料红170（硅粉添加量为5-15%）的粒径则在467.9-675.3nm之间波动；颜料红170标准品的粒径分布系数PDI为0.491，改性颜料红170的粒径分散系数PDI为0.329-0.454。颜料粒径的减小及分散系数的降低，提高了颜料红170的着色力，与标准品相比，改性颜料红170的着色力提高5-10%。
具体实施方式
结合实施例对本发明的微硅粉和Triton X-100协同改性颜料红170的方法加以说明。
本发明以大工业冶炼中的副产物微硅粉（灰色）作为无机添加物，以非离子表面活性剂Triton X-100（聚乙二醇辛基苯基醚）为连接剂，通过TritonX-100的架桥作用改性制备得到一种无机-有机复合颜料，实现对颜料红170改性。在微硅粉自身吸附作用的基础上，通过Triton X-100的架桥作用进一步增强微硅粉和颜料红170之间的相互作用和结合牢度，使得颜料红170耐热性的改善效果更为明显。目前，微硅粉主要应用于混凝土和耐火材料领域，鲜有在有机化工领域应用的例子。本发明将微硅粉应用于颜料红170的改性工艺中，拓展了微硅粉这一工业副产品的应用领域。
本发明的微硅粉和Triton X-100协同改性颜料红170的方法，是在颜料红170制备工艺流程中，向重氮盐溶液中同时添加微硅粉和非离子表面活性剂Triton X-100，偶合组分加入时，通过Triton X-100的架桥作用实现微硅粉和颜料红170颜料粒子的牢固结合，从而制备得到一种无机-有机复合结构的改性颜料红170。
该方法包括以下步骤：
（1）重氮盐溶液的制备及微硅粉、Triton X-100的添加
向反应瓶中添加50份水和8.8份浓度为36%～38%的盐酸溶液，混合搅拌得到酸液，称取4份对氨基苯甲酰胺，并在搅拌条件下将其加入到酸液中；称取2.32份NaNO2溶于12份水中配置成NaNO2溶液；向反应液中加入碎冰降温，而后向其中逐滴滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，NaNO2微过量；继续搅拌反应10min后，称取0.35-0.58份Triton X-100，24份pH=3.96的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液，0.7-2.0份微硅粉，在机械搅拌条件下形成重氮盐混合液；
（2）偶合组分的制备
称取150份水和2.5-2.8份NaOH配置成碱液，将碱液加热升温至70℃，称取9.4-9.7份色酚AS-PH，加入后继续搅拌加热升温至85℃，停止加热，将溶液抽滤，取滤液作为偶合组分，待反应；
（3）偶合反应
在5-15℃下，将步骤（2）中所制备的偶合组分滴加到步骤（1）中所制备的重氮盐混合液中，滴加时间为30-50min，滴加完毕后，继续反应至渗圈实验中反应液和H酸的结合处无粉红色线条出现；之后将反应液抽滤得颜料粗品滤饼；
（4）颜料化反应
将步骤（3）中得到的颜料粗品滤饼与170-190份氯苯混合，在搅拌条件下，升温加热至100-105℃，保温1h，将混合液抽滤得滤饼，将滤饼干燥后得改性颜料红170。
所得到的改性颜料红170为一种无机-有机复合颜料；所述非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）用于连接微硅粉和颜料红170，起架桥作用，使得颜料红170与微硅粉的结合更加牢固；微硅粉的作用在于，利用其耐热、形貌规则且粒径分布均匀等特性改善得到的改性颜料红170的着色力等性能。
实施例：
实施例1
以微硅粉添加量为5%的改性颜料红170为例：
取自来水50g，8.8g浓度为36%-38%的盐酸，在搅拌条件下加入4g对氨基苯甲酰胺，称取NaNO22.32g溶于12mL水中配置成NaNO2溶液，逐滴滴加进行重氮化，向反应体系中加入碎冰降温，而后向其中逐滴滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，用淀粉-碘化钾试纸检测NaNO2为微过量。溶液继续搅拌10min后，向重氮液中添加24mL pH=3.96的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液，0.35g非离子表面活性剂Triton X-100，以及0.7g微硅粉，继续搅拌，待反应。
向烧杯中加水150mL和2.5g NaOH配置成碱液，1.05g土耳其红油，0.13g拉开粉，将碱液加热升温至70℃，称取9.4g色酚AS-PH，加入后继续搅拌加热升温至85℃，停止加热，将溶液抽滤，取滤液作为偶合组分。在10℃下，将偶合组分滴加由重氮液中进行偶合反应，滴加时间为50min，滴加完毕后，继续反应至渗圈实验中反应液和H酸的结合处无粉红色线条出现，之后将反应液抽滤得颜料粗品滤饼，将颜料粗品滤饼与170mL氯苯混合，在搅拌条件下，升温加热至100℃，保温1h，将混合液抽滤得滤饼，将滤饼干燥后得改性颜料红170，称重为13.95g，收率为99.29%。与标准品对比发现，改性颜料红170耐热性提高10℃，着色力提高5%。
实施例2
以微硅粉添加量为10%的改性颜料红170为例：
取自来水50g，8.8g浓度为36%-38%的盐酸，在搅拌条件下加入4g对氨基苯甲酰胺，称取NaNO22.32g溶于12mL水中配置成NaNO2溶液，逐滴滴加进行重氮化，向反应体系中加入碎冰降温，而后向其中逐滴滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，用淀粉-碘化钾试纸检测NaNO2为微过量。溶液继续搅拌10min后，向重氮液中添加24mL pH=3.96的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液，0.45g非离子表面活性剂Triton X-100，以及1.32g微硅粉，继续搅拌，待反应。
向烧杯中加水150mL和2.6g NaOH配置成碱液，1.05g土耳其红油，0.13g拉开粉，将碱液加热升温至70℃，称取9.5g色酚AS-PH，加入后继续搅拌加热升温至85℃，停止加热，将溶液抽滤，取滤液作为偶合组分。在12℃下，将偶合组分滴加由重氮液中进行偶合反应，滴加时间为40min，滴加完毕后，继续反应至渗圈实验中反应液和H酸的结合处无粉红色线条出现，之后将反应液抽滤得颜料粗品滤饼，将颜料粗品滤饼与180mL氯苯混合，在搅拌条件下，升温加热至105℃，保温1h，将混合液抽滤得滤饼，将滤饼干燥后得改性颜料红170，称重为14.50g，收率为98.84%。与标准品对比发现，改性颜料红170耐热性提高15℃，着色力提高8%。
实施例3
以微硅粉添加量为15%的改性颜料红170为例：
取自来水50g，8.8g浓度为36%-38%的盐酸，在搅拌条件下加入4g对氨基苯甲酰胺，称取NaNO22.32g溶于12mL水中配置成NaNO2溶液，逐滴滴加进行重氮化，向反应体系中加入碎冰降温，而后向其中逐滴滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，用淀粉-碘化钾试纸检测NaNO2为微过量。溶液继续搅拌10min后，向重氮液中添加24mL pH=3.96的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液，0.58g非离子表面活性剂Triton X-100，以及2g微硅粉，继续搅拌，待反应。
向烧杯中加水150mL和2.8g NaOH配置成碱液，1.05g土耳其红油，0.13g拉开粉，将碱液加热升温至70℃，称取9.7g色酚AS-PH，加入后继续搅拌加热升温至85℃，停止加热，将溶液抽滤，取滤液作为偶合组分。在15℃下，将偶合组分滴加由重氮液中进行偶合反应，滴加时间为30min，滴加完毕后，继续反应至渗圈实验中反应液和H酸的结合处无粉红色线条出现，之后将反应液抽滤得颜料粗品滤饼，将颜料粗品滤饼与190mL氯苯混合，在搅拌条件下，升温加热至100℃，保温1h，将混合液抽滤得滤饼，将滤饼干燥后得改性颜料红170，称重为15.20g，收率为99.02%。与标准品对比发现，改性颜料红170的耐热性提高20℃。采用激光纳米粒度分布仪对颜料红170标样和改性颜料红170进行分析，结果发现，颜料红170标样的粒径为1217.3nm，分散系数PDI为0.491；改性颜料红170的粒径为663.1nm，分散系数PDI为0.329。粒径的减小和分散系数的降低，使得改性颜料红170的着色力提高10%。
Claims (1)
1.一种微硅粉和Triton X-100协同改性颜料红170的方法，该方法是在颜料红170制备工艺流程中通过微硅粉和非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)协同作用实现对颜料红170的改性，该方法包括以下步骤：
(1)微硅粉、Triton X-100的添加及重氮盐溶液的制备
向反应瓶中添加50份水和8.8份浓度为36％～38％的盐酸溶液，混合搅拌得到酸液，称取4份对氨基苯甲酰胺，并在搅拌条件下将其加入到酸液中；称取2.32份NaNO2并溶于12份水中配置成NaNO2溶液；向反应液中加入碎冰降温，而后向其中逐滴滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，NaNO2微过量；继续搅拌反应10min后，称取0.35-0.58份Triton X-100，24份pH＝3.96的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液，0.7-2.0份微硅粉，在机械搅拌条件下形成重氮盐混合液；
称取150份水和2.5-2.8份NaOH配置成碱液，将碱液加热升温至70℃，称取9.4-9.7份色酚AS-PH，加入后继续搅拌加热升温至85℃，停止加热，进行抽滤，取滤液作为偶合组分，待反应；
在温度5-15℃下，将所制备的偶合组分滴加到所制备的重氮盐混合液中，滴加时间为30-50min，滴加完毕后，继续反应至渗圈实验中反应液和H酸的结合处无粉红色线条出现；之后将反应液抽滤得颜料粗品滤饼；
(2)颜料化反应
将步骤(1)中得到的颜料粗品滤饼与170-190份氯苯混合，在搅拌条件下，升温加热至100℃，保温时间1h，将混合液抽滤得滤饼，将滤饼干燥后得改性颜料红170；
改性颜料红170大于原有颜料红170的耐热性10℃、着色力为5-10％。
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