纳米有机／硅基介孔复合荧光颜料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米硅基介孔分子筛与有机染料复合的荧光颜料及其制备方法，该方法采用微波法－溶胶凝胶法先制备超细（纳米级）全硅球形介孔分子筛作为主体，然后再与客体有机染料通过分子组装成复合体，或直接采用溶胶－凝胶合成法，制得具有２０～５０纳米尺寸的红、橙、黄绿等色新型荧光颜料。本发明专利技术方法具有合成设备简单，污染少，省电节能，且无需球磨，荧光强度高，性能稳定，用料少，成本低廉。可广泛用于广告牌、路标及各种安全标记、纤维制品的印花、印刷油墨、涂料、塑料等方面。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米硅基介孔分子筛与有机染料复合的荧光颜料及其制备方法。目前，常用荧光颜料大多数是采用上述有机染料作为着色剂，并以高分子树脂(多以三聚氰胺)为载体合成的。工业生产中使用大量的毒性大的甲醛有机溶剂，对人体和环境污染影响极大，产品制造过程还要进行长时间(至少十多小时)的机械破碎、研磨和过筛，处理过程所产生的粉尘、噪音、能源消耗均比较大。同时采用这种传统方法生产存在染色不均，影响最终产品质量，树脂硬度大，破碎困难，容易结团，产品耐热、耐光和耐候性差，严重影响使用寿命等。本专利技术的目的是提供一种纳米有机－无机复合荧光颜料及其制造方法，具有合成设备简单，操作方便，污染少，省电节能，用料少，成本低，产品无需球磨，荧光强度高，热稳定性好。为了实现上述目的，本专利技术采用纳米硅基介孔分子筛为无机载体，有机染料为有机着色剂客体，其红、橙、黄绿复合荧光颜料的化学组成分别为C28H31ClN2O3/MCM-41、C26H25ClN2O3/MCM-41、C20H11O5Na/MCM-41，其中有机着色剂客体重量百分含量为5～10％，无机载体MCM-41重量百分含量为90～95％。制备本专利技术荧光颜料的方法可采用两步合成或一步合成法，其具体步骤如下(1).两步合成法第一步，首先以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源和十六烷基溴化铵(CTMABr)水溶液作为表面活性剂(模板剂)，选择硅和表面活性剂Si(TEOS)/CTMABr摩尔配比在1∶0.2～0.8之间，水与硅H2O/Si(TEOS)摩尔比在100～180之间，并在pH＝1～6和pH＝8～12的酸性或碱性条件下，采用微波晶化，制成溶胶－凝胶，然后制成干胶，即为原粉，再经微波脱除有机模板剂，最后制得具有纳米尺寸的介孔分子筛作为有机染料的载体；第二步，将纳米尺寸的介孔分子筛载体与有机染料(罗丹明类，如罗丹明6G、罗丹明B、荧光素钠等)乙醇溶液(浓度范围1.0×10-2～1.0×10-6)进行组装，经乙醇洗涤、过滤、80～100℃烘干，最终制得目标物。(2)一步直接合成法将上述硅源(TEOS)和表面活性剂(CTMABr，模板剂)与罗丹明6G、罗丹明B、荧光素钠等任何一种有机染料共存水溶液体系中，在微波场作用下，通过溶胶－凝胶法一步合成目标物。本专利技术与普通的微波法不同的是，采用了全微波(即介孔材料的晶化和模板剂的脱除这两步骤均采用微波热处理方法)合成介孔分子筛载体，可将不耐高温的具有特殊光学活性的有机染料掺杂到无机基质中，制得的纳米有机/硅基介孔复合荧光颜料。与单独使用有机染料或经高分子树脂三聚氰胺为载体制成的荧光颜料相比，无论对热、化学稳定性和机械强度均有显著的提高，是一类性能优良的新型有机－无机复合颜料。本专利技术具有合成设备简单，操作方便，工作环境洁净，污染少，省电节能，用料少，成本低，产品无需球磨，粒度均匀可达超微细尺寸，荧光强度高，物理化学性能和热稳定性能良好以及适用范围广。附图说明图1是由本专利技术制备得到的纳米球型(粒径约为20～30nm)全硅介孔分子筛产品的高分辨透射电镜(HRTEM)图。图2是由本专利技术制备得到的纳米管(线)(粒径约为20～50nm)全硅介孔分子筛产品的高分辨透射电镜(HRTEM)图。表1为两步合成法的反应物原料配比范围。表2为两步合成法微波合成纳米硅基介孔材料的控制条件。表1.两步合成法反应物原料(摩尔)配比 表2.两步合成法微波合成纳米硅基介孔材料的控制条件 以上各实施例中所用微波炉，可采用各种国产功率为800～900W家用微波炉。权利要求1一种纳米有机/硅基介孔复合荧光颜料，其特征是该荧光颜料以纳米硅基介孔分子筛为无机载体，有机染料为有机着色剂客体复合而成，其中有机着色剂重量百分含量为5～10％，无机载体重量百分含量为90～95％。2一种如权利要求1所述的纳米有机/硅基介孔复合荧光颜料，其特征是有机着色剂为C28H31ClN2O3、C26H25ClN2O3或C20H11O5Na。3一种如权利要求1所述的纳米有机/硅基介孔复合荧光颜料，其特征是无机载体为MCM-41。4.一种制备权利要求1所述的纳米有机/硅基介孔复合荧光颜料的方法，其特征是该制备方法分两步进行，第一步，首先以正硅酸乙酯TEOS作为硅源和十六烷基溴化铵CTMABr水溶液作为表面活性剂，选择硅源和表面活性剂TEOS/CTMABr摩尔配比在1∶0.2～0.8之间，水与硅源H2O/TEOS摩尔比在100～180之间，并在pH＝1～6和pH＝8～12的酸性或碱性条件下，采用微波晶化，制成溶胶－凝胶，然后制成干胶，即为原粉，再经微波脱除有机模板剂，最后制得具有纳米尺寸的介孔分子筛作为有机染料的载体；第二步，将纳米尺寸的介孔分子筛载体与有机染料乙醇溶液进行组装，溶液浓度范围1.0×10-2～1.0×10-6，经乙醇洗涤、过滤、80～100℃烘干，最终制得目标物。5.一种制备权利要求1的纳米有机/硅基介孔复合荧光颜料的方法，其特征是将硅源TEOS和表面活性剂CTMABr与罗丹明6G、罗丹明B或荧光素钠的任何一种有机染料共存水溶液体系中，在微波场作用下，通过溶胶－凝胶法一步合成目标物。全文摘要本专利技术涉及一种纳米硅基介孔分子筛与有机染料复合的荧光颜料及其制备方法,该方法采用微波法－溶胶凝胶法先制备超细(纳米级)全硅球形介孔分子筛作为主体,然后再与客体有机染料通过分子组装成复合体,或直接采用溶胶－凝胶合成法,制得具有20～50纳米尺寸的红、橙、黄绿等色新型荧光颜料。本专利技术方法具有合成设备简单,污染少,省电节能,且无需球磨,荧光强度高,性能稳定,用料少,成本低廉。可广泛用于广告牌、路标及各种安全标记、纤维制品的印花、印刷油墨、涂料、塑料等方面。文档编号C09B67/00GK1328094SQ01114849公开日2001年12月26日 申请日期2001年6月26日 优先权日2001年6月26日专利技术者张迈生, 杨燕生, 姚云峰 申请人:中山大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米有机／硅基介孔复合荧光颜料，其特征是该荧光颜料以纳米硅基介孔分子筛为无机载体，有机染料为有机着色剂客体复合而成，其中有机着色剂重量百分含量为５～１０％，无机载体重量百分含量为９０～９５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张迈生，杨燕生，姚云峰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]