一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法技术

本发明专利技术涉及一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法，包括前驱体的配置、沉积基材表面活化处理、辊对辊工艺控制成膜厚度和膜厚的均匀性、干燥和剥离，制备厚度可控的纤维素基光学颜色效果薄膜；然后经热处理、破碎和分级等流程，制备成具有多种颜色效果的片状颜料。本发明专利技术通过卷绕式工艺，实现大面积连续规模化工业生产纤维素基效果颜料，通过调控辊对辊的工艺参数和优化纤维素纳米晶悬浮液的配方，调控制备不同厚度的薄膜，从而使制备的薄膜呈现具有不同光学的颜色；以竹基纤维素纳米晶为主要原料，与传统的无机效果颜料相比具有不含重金属、绿色天然环保、可持续和降解，制备工艺过程无需经高温等高能耗处理，满足绿色发展的理念。展的理念。展的理念。

【技术实现步骤摘要】
一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法


[0001]本申请涉及效果颜料的制备，具体地，涉及一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法。

技术介绍

[0002]效果颜料是一类给人带来视觉冲击的颜料，包括金属效果颜料和光干涉效果颜料。传统的效果颜料是以低折射率片状的无机云母、二氧化硅、氧化铝、氯氧化铋为基材，通过在其表面包覆高折射率的金属氧化物产生具有干涉的光学颜色效果，这些均不是可持续和降解的生产原料。目前效果颜料被广泛应用于化妆品、饮料、油漆、防伪、汽车涂料和包装等行业中，然而此类颜料的基材主要以天然和合成云母为主要成分，包含大量的不可控重金属，而且制备过程需要较高的温度处理才能显现出优异的色泽，涉及到不可再生天然资源的大量破坏和高能耗的制备工艺，产品废弃物容易导致环境的二次污染。
[0003]近年来，效果颜料行业在产品性能、质量、稳定性等方面有了明显地提高，但产品结构仍不尽合理，大多为附加值较低的常规品种，同质化现象较为严重，部分品种出现了产能过剩的情况。因此，寻找绿色环保、低成本、可持续和再生的材料来生产具有光学效果和特殊功能性的彩色薄膜，以取代现有天然和合成的无机物，具有非常重要的环境和商业价值。
[0004]生物质材料是指利用可再生的天然生物质为原料，通过生物、化学以及物理等方法制造的一类新材料。中国是竹类资源最丰富的国家，约占世界竹林总面积的1/4，素有“竹子王国”之称。竹材的主要成分为纤维素含量为45
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52％，具有生长周期短、成本低、可再生等特点使其成为纤维素纳米晶的主要来源之一。竹基纤维素纳米晶具有纳米级尺寸、大的长径比和比表面积、高强度、良好的生物相容性、可降解性、低成本等优点，在光学材料方面得到广泛运用。然而，目前所制备的纤维素纳米晶薄膜主要依靠刮涂法、铸造法和旋涂法，较难精准控制厚度和均匀性而实现多种颜色光学效果，因此亟需开发一种满足需求且适宜大规模生产的工艺技术。

技术实现思路

[0005]本申请解决
技术介绍
中提出的技术问题，提供一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法，通过纤维素纳米晶自组装定向沉积，并精准控制膜层厚度，从而制备具有光学色彩且颜色可调控的竹纤维素纳米晶薄膜，通过破碎和分选获得不同粒径需求的片状效果颜料，该制备方法可实现连续规模化生产，并且该工艺可精准调控不同颜色效果。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供的技术方案为：一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法，包括如下方法步骤：
[0007](1)前驱体的配置：将纤维素纳米晶以水为分散剂，制备成纤维素纳米晶悬浮液作为前驱体；
[0008](2)沉积基材表面活化处理：对沉积基材，进行表面活化处理；
[0009](3)通过漏斗装置实现均匀并连续添加纤维素纳米晶悬浮液，并采用卷绕式牵引装置带动沉积基材连续经过漏斗装置下方；
[0010](4)辊对辊沉积：纤维素纳米晶悬浮液通过漏斗装置在沉积基材表面形成膜层，辊对辊装置配合漏斗装置出口处设置，调控膜层厚度和膜层厚度的均匀性；
[0011](5)干燥：对沉积基材表面的纤维素薄膜，进行静态或热风干燥；
[0012](6)剥离和热处理：采用刮刀将纤维素薄膜与沉积基材分离，并通过加热室对纤维素薄膜进行热处理；
[0013](7)破碎和分级：对经过热处理的纤维素薄膜，经破碎和尺寸分选，获得具有可控粒径的片状效果颜料。
[0014]进一步的，所述步骤(2)中，所述纤维素纳米晶的原料为竹材，质量分数为1
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50％，直径为5
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50nm，长度为50
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500nm。
[0015]进一步的，所述步骤(2)中，沉积基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜PET、聚乙烯薄膜PE、聚丙烯薄膜CPP、聚氯乙烯薄膜PVC、聚四氟乙烯薄膜PTFE、聚碳酸酯PC中的一种，所述表面活化处理方法为等离子体放电、电晕放电、紫外光辐照中的一种。
[0016]进一步的，所述步骤(4)中，调控并获得薄膜的不同颜色，包括黄、红、蓝和绿。
[0017]进一步的，所述步骤(5)中，干燥温度为20
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100℃，所述步骤(6)中热处理温度为100
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250℃。
[0018]进一步的，所述步骤(7)中，获得彩色片状效果颜料粒径为1
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10000um，厚度为200～1200nm，拉伸强度为40～120MPa，杨氏模量为4～33GPa，断裂伸长率为0.7～3.2％，光泽度(亮度)L*为50
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90，黄色色差值(a*＝
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40～+40，b*＝+40～+100)，红色色差值(a*＝+10～+100，b*＝+40～
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40)，蓝色色差值(a*＝
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10～+40，b*＝
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40～
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100)，绿色色差值(a*＝
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40～
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100，b*＝+40～
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40)。
[0019]进一步的，所述步骤(7)中，破碎方法为机械研磨、超声破碎、水力破碎中的一种，所述尺寸分选方式为液相沉积分选、筛分分选、离心分选中的一种。
[0020]本申请具有如下优点：本专利技术采用森林资源丰富的竹材为原料，通过传统的酸化水解法提取纤维素纳米晶并配制成水基悬浮液。经过定向沉积在经表面活化处理的基材、利用卷绕式并结合辊对辊工艺实现连续规模化精准调控膜层厚度和膜层厚度的均匀性，然后经干燥、剥离、热处理、破碎和分级等流程，获得具有不同粒径和颜色效果的竹基纤维素效果颜料。
[0021]本专利技术通过卷绕式工艺实现连续将纤维素纳米晶悬浮液沉积在基材上，克服以往技术不能连续生产的问题，同时本工艺可实现规模化生产。
[0022]本专利技术通过调控辊对辊的涂层参数设计和纤维素纳米晶悬浮液的配方，可以制备厚度和厚度均匀性可精准调控的薄膜，从而得到不同光学颜色的薄膜。
[0023]本专利技术所制备的薄膜以生物质材料纤维素纳米晶为原料，与传统的无机效果颜料相比具有不含重金属、绿色天然环保、可持续再生和降解等优点，且制备过程无需高能耗的高温煅烧工艺，此外根据不同的下游应用需求，获得任意“订制”尺寸的片状效果颜料。
附图说明
[0024]图1为实施例1中纤维素效果颜料制备流程示意图；
[0025]图2(a)为实施例1中质量分数50％的纤维素纳米晶悬浮液照片；
[0026]图2(b)为实施例2中质量分数1％的纤维素纳米晶悬浮液照片；
[0027]图3为实施例1中纤维素纳米晶的扫描电子显微镜图片；
[0028]图4为实施例2中制备的纤维素薄膜照片；
[0029]图5为实施例3中制备的纤维素片状效果颜料分散在水中照片；
[0030]图6为实施例4中制备的纤维素片状效果颜料分散在水中照片。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续规模化制备竹基纤维素效果颜料的方法，其特征在于，包括如下方法步骤：(1)前驱体的配置：将纤维素纳米晶以水为分散剂，制备成纤维素纳米晶悬浮液作为前驱体；(2)沉积基材表面活化处理：对沉积基材，进行表面活化处理；(3)通过漏斗装置实现均匀并连续添加纤维素纳米晶悬浮液，并采用卷绕式牵引装置带动沉积基材连续经过漏斗装置下方；(4)辊对辊沉积：纤维素纳米晶悬浮液通过漏斗装置在沉积基材表面形成膜层，辊对辊装置配合漏斗装置出口处设置，调控膜层厚度和膜层厚度的均匀性；(5)干燥：对沉积基材表面的纤维素薄膜，进行静态或热风干燥；(6)剥离和热处理：采用刮刀将纤维素薄膜与沉积基材分离，并通过加热室对纤维素薄膜进行热处理；(7)破碎和分级：对经过热处理的纤维素薄膜，经破碎和尺寸分选，获得具有可控粒径的片状效果颜料。2.根据权利要求1所述的制备竹基纤维素效果颜料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述纤维素纳米晶的原料为竹材，质量分数为1
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50％，直径为5
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50nm，长度为50
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500nm。3.根据权利要求1所述的制备竹基纤维素效果颜料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，沉积基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜PET、聚乙烯薄膜PE、聚丙烯薄膜CPP、聚氯乙烯薄膜PVC、聚四氟乙烯薄膜PTFE、聚碳酸酯PC中的一种，所述表面活化处理方法为等离子体放电、电晕放电、紫外光辐照中的一种。4.根据权利要求1所述的制备竹基纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁占辉，周为明，陈欣琪，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：