CN113234333A - 一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于50mL酒精和水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1～5h；步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.05～1g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝8.0～10.0，然后在500r/min下继续搅拌1～5h；步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.01～0.1g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌1～5h；步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；步骤S5，将干燥后的固体与1,2‑双(5‑甲酰基‑2‑甲基噻吩‑3‑基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨10～60min，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料。根据本发明，其能够同步实现硫酸钡的表面改性和光致变色功能。

Description

一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及功能无机粉体材料领域，特别涉及一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法。
背景技术
无机粉体作为一种重要的填充、改性、增强材料广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域，取得了明显的经济效益和生态效益。硫酸钡有优良耐候性、耐化学介质性、耐腐蚀和耐光性等优点，广泛应用于涂料、塑料、造纸等行业。功能性的硫酸钡主要聚焦于形貌和粒径控制和表面改性。硫酸钡的表面改性主要致力于改善硫酸钡与有机材料之间的界面作用，通常采用偶联剂改性法、表面活性剂改性法等改性方法使硫酸钡的表面覆盖一层有机物。通常，这类表面改性不增加硫酸钡的其他功能，仅仅是增强有机材料与无机材料之间的相容性，而具有光致变色功能的改性硫酸钡鲜有研究。
目前，光致变色涂料主要采用添加光致变色功能材料于涂料体系中来制备获得，但是光致变色功能材料与其他颜料的共混性不好，涂料中加入光致变色功能材料后，放置一段时间容易出现絮凝现象。
有鉴于此，实有必要开发一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法，用以解决上述问题。
发明内容
为了克服上述光致变色硫酸钡粉体的制备方法所存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种光致变色硫酸钡粉体材料及其制备方法。本发明首先采用正硅酸乙酯对硫酸钡进行初步表面改性，然后采用氨基硅烷偶联剂将氨基基团引入硫酸钡表面，最后通过席夫碱醛胺缩合反应将二芳基乙烯光致变色基团引入硫酸钡表面，同步实现硫酸钡的表面改性和光致变色功能。
就制备方法而言，本发明为解决上述技术问题的光致变色硫酸钡粉体的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于50mL酒精和水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1～5h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.05～1g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝8.0～10.0，然后在500r/min下继续搅拌1～5h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.01～0.1g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌1～5h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，将干燥后的固体与1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨10～60min，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料。
可选的，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径在10nm～100μm。
可选的，步骤S1中酒精与水的质量比为1～50。
可选的，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
可选的，步骤S5中的改性硫酸钡粉体与1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯的质量比为500～30。
可选的，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径为15nm。
可选的，步骤S1中酒精与水的质量比为20。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：通过表面改性，在硫酸钡粉体表面引入氨基官能团，而氨基活性基团可以与1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯的醛基进行醛氨缩合反应，实现光致变色分子的原位引入，同步实现有机无机材料之间的高相容性和光致变色功能。
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本方案制备的光致变色硫酸钡粉体与现有的有机改性硫酸钡填料物理化学性质类似，有助于实现现有涂料体系的光致变色功能，不需要针对光致变色材料开发新配方，有利于适应各种涂料配方。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：
图1为实施例1制得光致变色硫酸钡粉体材料的红外光谱图。
图2为实施例2制得光致变色硫酸钡粉体材料的红外光谱图。
图3为实施例3制得光致变色硫酸钡粉体材料的红外光谱图。
图4为实施例4制得光致变色硫酸钡粉体材料的红外光谱图。
图5为实施例5制得光致变色硫酸钡粉体材料的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本例提供一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于30mL酒精和20mL水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.2g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝9.0，然后在500r/min下继续搅拌1h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.05g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌1h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，称取5g干燥后的固体与0.15g的1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨10min，通过席夫碱醛胺缩合反应将二芳基乙烯光致变色基团引入硫酸钡表面，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料；其中，干燥后的固体即为改性硫酸钡粉体。
进一步地的，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径为10nm。
进一步地，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例2
本例提供一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于40mL酒精和10mL水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.2g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝9.5，然后在500r/min下继续搅拌1h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.05g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌1h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，称取5g干燥后的固体与0.1g的1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨20min，通过席夫碱醛胺缩合反应将二芳基乙烯光致变色基团引入硫酸钡表面，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料；其中，干燥后的固体即为改性硫酸钡粉体。
进一步地，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径在15nm。
进一步地，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷。
实施例3
本例提供一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于45mL酒精和5mL水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.4g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝9.5，然后在500r/min下继续搅拌2h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.04g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌1h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，称取5g干燥后的固体与0.05g的1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨25min，通过席夫碱醛胺缩合反应将二芳基乙烯光致变色基团引入硫酸钡表面，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料；其中，干燥后的固体即为改性硫酸钡粉体。
进一步地，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径为100μm。
进一步地，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
实施例4
本例提供一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于45mL酒精和5mL水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.6g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝10.0，然后在500r/min下继续搅拌3h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.03g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌3h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，称取5g干燥后的固体与0.03g的1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨30min，通过席夫碱醛胺缩合反应将二芳基乙烯光致变色基团引入硫酸钡表面，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料；其中，干燥后的固体即为改性硫酸钡粉体。
进一步地，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径为80μm。
进一步地，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例5
本例提供一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于48mL酒精和2mL水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.8g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝9.5，然后在500r/min下继续搅拌5h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.02g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌5h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，称取5g干燥后的固体与0.02g的1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨40min，通过席夫碱醛胺缩合反应将二芳基乙烯光致变色基团引入硫酸钡表面，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料；其中，干燥后的固体即为改性硫酸钡粉体。
进一步地，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径在20μm。
进一步地，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。从图中可以看出，醛基的红外信号消失了，表明原料1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯已完全消耗无残留，同时出现了较强的C＝N键吸收峰，证明了席夫碱结构的形成。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将10g硫酸钡粉体分散于50mL酒精和水的混合溶液中，在500r/min下预搅拌1～5h；
步骤S2，向步骤S1制得的悬浮液中加入0.05～1g正硅酸乙酯，在500r/min下搅拌0.5h后用1.0M氨水将溶液调制PH＝8.0～10.0，然后在500r/min下继续搅拌1～5h；
步骤S3，向步骤S2制得的悬浮液中加入0.01～0.1g氨基硅烷偶联剂，并在500r/min下继续搅拌1～5h；
步骤S4，将步骤S3制得的悬浮液进行过滤，用去离子水清洗分离得到的固体，直至所得滤液PH＝7.0，然后将固体在50℃烘箱中干燥24h；
步骤S5，将干燥后的固体与1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯混合，在球磨机中球磨10～60min，即可得到光致变色硫酸钡粉体材料。
2.如权利要求1所述的光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径在10nm～100μm。
3.如权利要求1所述的光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，步骤S1中酒精与水的质量比为1～50。
4.如权利要求1所述的光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，步骤S3中的氨基硅烷偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.如权利要求1所述的光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，步骤S5中的改性硫酸钡粉体与1,2-双(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊烯的质量比为500～30。
6.如权利要求2所述的光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，步骤S1中硫酸钡粉体的粒径为15nm。
7.如权利要求3所述的光致变色硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于，步骤S1中酒精与水的质量比为20。
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