一种光热稳定型甲基橙插层颜料及其应用制造技术

本发明专利技术介绍了一种超分子结构光热稳定型甲基橙颜料及其用途。为了提高甲基橙的耐光性和耐热性，本发明专利技术利用水滑石的可插层性，用离子交换法将甲基橙阴离子插入到水滑石层间，使甲基橙阴离子全部取代水滑石层间的阴离子，得到的插层水滑石ＬＤＨｓ－ＭＯ颜料不但保持了甲基橙本身的颜色，而且与甲基橙相比，其耐光性和耐热性均有大幅度的提高。该ＬＤＨｓ－ＭＯ颜料可用于涂料、油漆和复合材料中。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种光热稳定型甲基橙插层颜料及其应用所属领域：本专利技术涉及一种光热稳定型甲基橙插层颜料及其应用。
技术介绍
：甲基橙(Methyl Orange，简写为MO)是一种桔红色偶氮有机染料，在复合材料着色和分析化学等领域中得到了广泛的应用。但因其光、热性能较差，使其应用范围和使用效果受到了极大的限制，因此提高甲基橙的光、热稳定性具有十分重要的意义。水滑石(Layered Double Hydroxides，简写为LDHs)是一种阴离子型层状粘土，由于其具有可插层组装的性能，因而利用此性能可将一些功能物种插入水滑石层间，制备具有特殊功能的超分子插层结构材料。文献Mohd Zobir bin Hussein，Zulkarnain Zainal，Asmah Hi.Yahaya，Azirabinti Abd.Aziz，Materials Science and Engineering B88，2002，98-102，将酸性染料萘蓝黑10B的水溶液与含有Mg2+和Al3+的水溶液混合，调整反应体系的pH＝10，得到层间为萘蓝黑10B阴离子的插层水滑石，该插层方法为共沉淀法。其研究的目的只是得到一种无机-有机纳米复合材料，并未考察产物能否作为一种新型颜料来使用。文献Umberto Costantino，Natascia Coletti，and Morena Nocchetti，Langmuir，1999，15：4454-4460中，先采用尿素热合成法得到水滑石[Zn0.67Al0.33(OH)2][CO3]0.165·0.4H2O，再将其与NaCl和HCl反应得到水滑石Zn0.67Al0.33(OH)2Cl0.33·0.4H2O，再以Zn0.67Al0.33(OH)2Cl0.33·0.4H2O为前体，甲基橙(MO)为客体，组装得到插层水滑石[Zn0.67Al0.33(OH)2][MO0.31Cl0.02]·0.85H2O，但插层不完全，水滑石层间仍有氯离子存在，他们考察了产物的荧光性。其缺点是前体制备方法复杂。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种光热稳定型甲基橙插层颜料；本专利技术的另一个目的是提供该插层颜料的用途。-->本专利技术制备的光热稳定型插层颜料LDHs-MO的化学通式为：[M2+1-xM3+x(OH)2](MO)-x·mH2O，其中0.2＜(X/1-X)＜0.5，m＝1-3X/2；M2+为二价金属离子Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+或Cu2+中的任意一种，M3+为三价金属离子Al3+、Fe3+或Cr3+中的任意一种。LDHs-MO可以作为颜料用于PE、PP树脂以及涂料中，由于水滑石前体的作用，该颜料具有更好的光、热稳定性能。LDHs-MO的制备步骤如下：A.将水滑石加入到去离子水中，室温下磁力搅拌，配制成浓度为0.02-0.1M的水滑石悬浮液备用；所用水滑石可采用离子交换法或共沉淀法制备，其结构式应满足：[M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An-x/n)·mH2O，其中0.2＜(X/1-X)＜0.5，m＝1-3X/2；M2+为二价金属离子Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+或Cu2+中的任意一种；M3+为三价金属离子Al3+、Fe3+或Cr3+中的任意一种；An-为CO32-、NO3-或Cl-中的任意一种；B.将MO溶解在去离子水中，使其浓度控制在0.1-0.3M；C.按照MO与水滑石前体的摩尔比为2-4的比例，将步骤B制备的MO溶液与步骤A制备的水滑石悬浮液加入容器中混合均匀，在温度为40-100℃的条件下反应2-48h，过滤、洗涤到中性，60-100℃干燥24h，得到MO阴离子插层水滑石LDHs-MO。将得到的插层水滑石进行XRD、FT-IR、UV-VIS、元素分析和TG-DTA等表征显示，MO阴离子已插层进入了层状材料LDHs层间。把MO和LDHs-MO同时置于功率为1000瓦的紫外灯下分别照射4、8、12和16分钟后，用TC-P2A型全自动测色仪测定其色差(AE)大小，结果见表1。从表1中可以看出，插层颜料LDHs-MO的光稳定性明显高于MO。表1.LDHs-MO与MO的光稳定性试验结果照射时间(分钟)    4       8         12          16MO(ΔE)           4.77    8.14      10.44      12.84LDHs-MO(ΔE)      0.10    0.12       0.58       0.59将插层颜料LDHs-MO和MO粉末分别放在温度为100、150、200、250和300℃的烘箱中加热30分钟后取出，用UV-Vis分光光度计对其热稳定性进行分析可知，MO在250℃时，其UV-Vis曲线已有较大幅度的变化，而插层颜料-->LDHs-MO在整个温度范围内，其UV-Vis曲线均无明显变化，几乎重合在一起。这就说明插层颜料LDHs-MO比MO具有较高的热稳定性。该插层颜料LDHs-MO可用于高分子聚合材料和涂料中，且具有明显的光、热稳定性。附图说明图1为MO及其插层LDHs与PP复合后在紫外光下老化不同时间的色差值图2为MO及其插层LDHs与PP复合后在100℃下老化不同时间的色差值具体实施方式实施例1：A.将Mg(NO3)2·6H2O(30.77g，0.12mol)和Al(NO3)3·9H2O(22.51g，0.06mol)溶于150mL去离子中；另将Na2CO3(12.72g，0.12mol)和NaOH(11.52g，0.29mol)溶于150mL去离子中，室温下迅速将混合碱溶液和混合盐溶液于全返混旋转液膜反应器中成核，将得到的浆液于100℃晶化6h，离心分离，将得到的样品洗涤至pH值小于8，在70℃下干燥24h，得到Mg-Al-CO3 LDHs前体；将该水滑石前体(2.44g，0.005mol)分散在100ml去离子水中待用。B.按照MO与LDHs前体的摩尔比为2.5的比例来称取MO(4.09g，0.0125mol)，使其全部溶于100ml去离子水中。C.将MO溶液和LDHs前体悬浮液在容器中混合，然后用10％的稀HNO3溶液调整反应体系的pH＝3.5，冷凝回流2h，过滤、洗涤至pH值约为7，70℃干燥24h，组装得到MO阴离子插层LDHs材料。分别采用XRD、FT-IR、UV-Vis、元素分析和TG-DTA等手段分析和表征得到的插层LDHs，证明该插层产物层间阴离子全部为MO阴离子，是一种晶体晶相单一、结构一致的超分子插层结构材料。对插层颜料LDHs-MO进行光、热稳定性的测试后可知，其耐光、耐热性能均比MO有明显提高。实施例2：A.取Zn(NO3)2·6H2O(17.85g，0.06mol)、Al(NO3)3·9H2O(11.26g，0.03mol)和NaNO3(4.53g，0.053mol)混合，溶于80ml脱CO2的去离子水中。另取NaOH(5.60g，0.14mol)溶于50ml脱CO2的去离子水中，置于250ml三口瓶-->中。在N2保护下，将碱溶液缓慢滴入混合盐溶液中，强烈搅拌，至pH＝6时停止滴加碱溶液，接着将浆状液于70℃的温度下陈化24h，最后抽滤、水洗得Zn-Al-NO3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光热稳定型插层颜料ＬＤＨｓ－ＭＯ，其化学通式为：［Ｍ↑［２＋］↓［１－ｘ］Ｍ↑［３＋］↓［ｘ］（ＯＨ）↓［２］］（ＭＯ）↑［－］↓［ｘ］.ｍＨ↓［２］Ｏ，其中０．２＜（Ｘ／１－Ｘ）＜０．５，ｍ＝１－３Ｘ／２；Ｍ↑［２＋］为二价金属离子Ｍｇ↑［２＋］、Ｚｎ↑［２＋］、Ｎｉ↑［２＋］、Ｆｅ↑［２＋］或Ｃｕ↑［２＋］中的任意一种；Ｍ↑［３＋］为三价金属离子Ａｌ↑［３＋］、Ｆｅ↑［３＋］或Ｃｒ↑［３＋］中的任意一种。

【技术特征摘要】
1.一种光热稳定型插层颜料LDHs-MO，其化学通式为：[M2+1-xM3+x(OH)2](MO)-x·mH2O，其中0.2＜(X/1-X)＜0.5，m＝1-3X/2；M2+为二价金属离子Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+或Cu2+中的任意一种；M3+为三价金属离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：段雪，李殿卿，张伟锋，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]