CN114752073A

CN114752073A - 分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法及应用

Info

Publication number: CN114752073A
Application number: CN202210484373.5A
Authority: CN
Inventors: 杨江; 刘海玲; 赵静雯; 王欣彤; 高小燕
Original assignee: Liaoning Shihua University
Current assignee: Liaoning Shihua University
Priority date: 2022-05-06
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2042-05-06
Also published as: CN114752073B

Abstract

本发明属酞菁颜料应用领域，尤其涉及一种分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法及其应用，按如下步骤实施：（1）将木质素与胺溶解于水中，调节溶液酸碱度，在搅拌状态下加入甲醛溶液并进行加热反应；（2）将步骤（1）所得产物放入异丙醇中，经沉淀回收、洗涤、干燥即得目的产物胺基木质素衍生物；所述胺为烷基胺；所述烷基胺为二甲胺、乙二胺、二乙烯三胺或N,N‑双（3‑氨丙基）甲胺。本发明具有分散颜料粒径小、分散体系稳定及涂层颜色色力高等特点。

Description

分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法及应用

技术领域

本发明属酞菁颜料应用领域，尤其涉及一种分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法及其应用。

背景技术

酞菁颜料是一种重要的蓝色，绿色有机颜料，其颜色鲜艳，着色力强，化学稳定性高，广泛应用于油墨，涂料，塑料橡胶、色母粒、印花色浆、液晶显示、文教用品、建材和种子肥料等着色领域。酞菁蓝颜料表面极性低，颗粒小，疏水性强，不易在水中分散，使酞菁的应用效果如颜色的色力受到影响。酞菁颜料可分散在有机溶剂中，但有机溶剂和挥发有机化合物（VOC）对环境有污染，使溶剂体系的应用也受到限制。因此需要高效水基用环保分散剂分散剂。

对铜酞菁颜料进行表面处理，改善其表面性质可使其易于分散于水。例如通过以铜酞菁为母体，经过羟甲基化，磺化、氯磺化、氯化然后再嫁接不同极性的分子基团来实现；还可以通过对颜料表面的包覆改变表面极性适用于在水性中的分散。

外加分散剂可对颜料分散提高颜料的浸润，包覆颜料颗粒，减小改善颜料粒子的团聚现象，能够有效地提高颜料的稳定分散效果。在分散过程中，颜料的聚集态主要靠外力的作用(冲击和剪切力)形成均一稳定的分散状态。表面活性剂为常用的一种分散剂，包括非离子表面活性剂，离子型表面活性剂，例如美国专利US6056814公开了一种含芳香环的的非离子表面活性剂和水溶性树脂做为分散剂，美国专利US6379451公开了一种含炔醇键的非离子表面活性剂和水溶性树脂做为分散剂。另外一种分散剂为高分子型超分散剂，超分散剂由锚固端（亲染料端）和溶剂化链（亲水端）构成，亲染料基团主要有：芳基、烃链等非极性基团构成，这些基团通过离子键、氢键还有范德华力与染料粒子相连接，脱附现象很难发生；亲水基团主要有：羧基、磺酸基、氨基、羟基、聚醚链等，与分散介质有着很好的相容性，能大幅度降低染料粒子与分散介质之间的表面张力，也可以在颜料表面形成空间屏障，保持分散体系的稳定性。美国专利（US7329315）公开了一种聚二烷基琥珀酸和胺基的衍生物用于水基墨水和涂料的超分子分散剂。还需要开发更多高效和环保的分散剂。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可分散颜料粒径小、分散体系稳定、涂层颜色色力高的分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种胺基木质素衍生物在分散酞菁颜料中的应用。

为解决上述问题，本发明是这样实现的：

分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法，按如下步骤实施：（1）将木质素与胺溶解于水中，调节溶液酸碱度，在搅拌状态下加入甲醛溶液并进行加热反应，（2）将步骤（1）所得产物放入异丙醇中，经沉淀回收、洗涤、干燥即得目的产物胺基木质素衍生物。

进一步地，所述胺为烷基胺。

进一步地，所述烷基胺为二甲胺、乙二胺、二乙烯三胺或N,N-双（3-氨丙基）甲胺。

分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，由酞菁颜料和胺基木质素衍生物组成分散体系，其中胺基木质素衍生物的质量浓度为酞菁颜料的0.5～25%。

分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，由胺基木质素衍生物、酞菁颜料和聚合物树脂混合制成水基涂料，其中胺基木质素衍生物的质量浓度为酞菁颜料的0.5～25%。

分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，由酞菁颜料、胺基木质素衍生物及润湿剂组成分散体系，其中胺基木质素衍生物的质量浓度为酞菁颜料的0.5～25%。

进一步地，所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，润湿剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂的加入量在0.1～1%。

进一步地，所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯盐；所述非离子表面活性剂为烷基脂肪醇聚氧乙烯醚；其中所述烷基为碳6～12直链或者支链、饱和或不饱和的烷基。

木质素为含有芳香基酚的低聚物，是纤维素工业的主要副产物，其来源可为成熟植物的根、茎、叶、皮或树木等生物质。未改性木质素分散性差，分散颜料效果不好。

本发明制备的新型胺基木质素衍生物分散剂可通过木质素与甲醛和胺的曼尼希反应获得，其中反应原料胺可以为烷基胺，例如二甲胺，乙二胺，二乙烯三胺，N,N-双(3-氨丙基)甲胺等。胺基木质素衍生物也可以通过其他方法衍生例如叠氮法制备。所述木质素为碱性或脱碱衍生物而获得。

该分散体系中包含有酞菁颜料和胺基化木质素衍生物，还可包括润湿剂、树脂、水等。具体地，以该分散体系的总重量为基准，其组分包括：

胺基化木质素分散剂在酞菁颜料中比例为0.5～25%；该体系可进一步分散于树脂和水中，树脂包括丙烯酸胺，润湿剂包括非离子或者离子型表面活性剂。

含上述分散剂可以进一步与其它相对少量比例的润湿剂复配改进其分散效果，所述润湿剂为阴离子表面活性剂选自以下中的一种或多种：烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，烷基苯磺酸盐，烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯盐；所述非离子表面活性剂为如烷基脂肪醇聚氧乙烯醚等，其中所述烷基为碳6～12的直链或者支链、饱和或不饱和的烷基；所述阴离子表面活性剂的加入量在0.1～1%。

另一方面，本发明所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，由胺基木质素衍生物、酞菁颜料和聚合物树脂混合制成水基涂料，其中的树脂包括丙烯酸树脂、乳胶等。

本发明的分散剂对酞菁颜料具有较好的分散液稳定性，能够使酞菁颜料在水中形成稳定的分散体系，减少颜料的团聚，减少粒径，具有较高的着色力。

附图说明

图1为本发明改性木质素（LA）与未改性木质素（L）红外光谱图（纵坐标相对透过率）。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的技术方案和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

采用如下I所示反应，取2g 碱木质素（TCI公司）和3g二乙烯三胺溶解。

在20毫升去离子水中。使用氢氧化钠或盐酸溶液将溶液的酸碱度调节至11，将溶液加入三颈烧瓶中，然后在搅拌下30分钟内逐步加入7g甲醛溶液（37%重量有效浓度）。在80℃下反应3小时。反应后，将该溶液倒入其3倍其体积的异丙醇中沉淀出胺基木质素衍生物。通过过滤回收胺基木质素衍生物，并用异丙醇洗涤几次，然后真空干燥并研磨。

合成的产物通过红外光谱表征如图1所示，图上部为未改性的木质素（L），图下部为经过胺化后产物（LA）。胺化后产物（LA）2940cm^-1处的-CH₂-伸缩振动峰增大，即芳香环上的-H被-CH₂-取代。胺化后产物（LA）在3430cm^-1处有N-H伸缩振动峰，在1600cm^-1处有N-H弯曲振动峰，在1210cm^-1处有C-N伸缩振动峰，此外，合成的浓度500ppm胺基木质素在稀盐酸（0.1N）中，胺质子化完全溶解，未改性的木质素则不溶解，因此可以确认合成了含有胺基的木质素衍生物。

实施例2

配制1%的铜酞菁颜料加入含不同浓度分散剂溶液，超声波振荡30min以后即得到铜酞菁颜料分散体系溶液。用NanoZS90型纳米激光粒度仪测定铜酞菁颜料分散体系的粒径分布，结果如下表1。

表1

由上表1可以看出，胺基木质素衍生物可分散的颜料粒径更小。

实施例3

分散剂提高颜料色力的测试实验如下：

称取40 mL水、5 g滤饼（固含量50%）铜酞菁颜料，在300 rpm高速搅拌下分散30分钟，分散至无滤饼颗粒，后用普通搅拌1小时，升温至65 ℃后加入0.1 g（4%）分散剂，搅拌1h。搅拌结束后，抽滤，滤液无蓝色酞菁颜料渗出（对比木质素磺酸盐颜料渗色）。吸附分散剂的酞菁颜料在80 ℃烘干6小时。

着色力测试

称取10g聚丙烯酸树脂溶液（有效重量含量17.5%），用氨水调节溶液到pH=9，加入0.5g铜酞菁颜料，5g钛白粉，将其放入球磨罐中，加入大约200g的锆珠，在1000rpm下球磨2小时。球磨结束后，将所得分散液涂布在标准测色板上形成8微米膜，干燥时间30分钟，测其着色力。测量波长范围400～700 nm，波谱长间距10nm。测得着色力的数据如下表2。

表2

由表2可以看出，含胺基木质素涂层颜色着色力显著提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法，其特征在于,按如下步骤实施：（1）将木质素与胺溶解于水中，调节溶液酸碱度，在搅拌状态下加入甲醛溶液并进行加热反应；（2）将步骤（1）所得产物放入异丙醇中，经沉淀回收、洗涤、干燥即得目的产物胺基木质素衍生物。

2.根据权利要求1所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述胺为烷基胺。

3.根据权利要求2所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法，其特征在于：所述烷基胺为二甲胺、乙二胺、二乙烯三胺或N,N-双（3-氨丙基）甲胺。

4.一种如权利要求1～3任一所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，其特征在于：由酞菁颜料和胺基木质素衍生物组成分散体系，其中胺基木质素衍生物的质量浓度为酞菁颜料的0.5～25%。

5.一种如权利要求1～3任一所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，其特征在于：由胺基木质素衍生物、酞菁颜料和树脂混合制成水基涂料；其中胺基木质素衍生物的质量浓度为酞菁颜料的0.5～25%。

6.一种如权利要求1～3任一所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，其特征在于：由酞菁颜料、胺基木质素衍生物及润湿剂组成分散体系；其中胺基木质素衍生物的质量浓度为酞菁颜料的0.5～25%。

7.根据权利要求6所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，其特征在于：所述润湿剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂的加入量在0.1～1%。

8.根据权利要求7所述分散酞菁颜料植物衍生物的制备方法所得产物在分散酞菁颜料中的应用，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯盐；所述非离子表面活性剂为烷基脂肪醇聚氧乙烯醚；其中所述烷基为碳6～12直链或者支链、饱和或不饱和的烷基。