[发明专利]纳米级刚玉型无机颜料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机颜料，特别涉及纳米级刚玉型无机颜料及其制备方法。

背景技术

颜料是一种有色的细颗粒粉状物质，一般不溶于水、油、溶剂和树脂等介质中，能分散于各种介质中。从化学组成来分类，颜料可分为无机颜料与有机颜料两大类。

有机颜料/染料广泛应用于油墨、涂料、塑料、橡胶、化妆品及纺织印染业。随着在染料行业和纺织印染行业中，对人体有致癌作用的芳香胺用于合成的偶氮染料被禁止使用。各地环保法规的日益严格，在研究和开发新的有机颜料/染料时，不应只考虑其工艺和应用性能，还应同时考虑其对环境、生态及人类健康的影响，故而如何减少有机颜料/染料的毒性和对生态的影响尤为重要。许多有机颜料/染料不仅在生产过程中会产生大量的“三废”，而且在在应用中(如纺织印染)也会产生大量废水，另外由于有机颜料/染料以被吸附，生物降解性很差，如果处理不当，不论是对生产的工作人员还是对生态环境，均有很大的危害性。因此作为有机颜料/染料污染大户，一直是环保部门重点监察对象。

近年在大力倡导发展循环经济、落实环境保护措施的政策背景下，关注重点逐渐转移至产品稳定性好、质量高、消耗低的无机颜料工业。而无机颜料中的混相颜料因其独特的性能更是大放异彩。金属氧化物混相颜料具有优异的性能：首先，结构非常稳定，作为基体晶格的点阵结构如尖晶石、金红石等即使在1100℃高温下仍保持稳定；其次，各种耐性十分出色，具有优良的耐候性、耐酸碱性，能耐受各种溶剂，耐高温，这是有机颜料和普通无机颜料所无法比拟的；另外，对人体无毒害，并有良好的环保性。金属氧化物混相颜料具有极稳定的基体和较高的制备温度(≥1100℃)，惰性相当大；最后，分散性、遮盖力和吸油量都比较好，是一种符合环境保护要求、具有高稳定性、高附加值和广泛应用前景的新型无机颜料。

现有的无机颜料大多是混相颜料。例如，申请号为200810092034.2的中国专利申请公开了黄色无机颜料及其制备方法，该黄色无机颜料具有通式APr₂MoTm_xO_6+η，其中A代表碱土金属，Tm＝Ti或Zr，并且x＝0或1，η具有取决于x值以满足式中的化合价的值。

另外，现有技术中的无机颜料相当大一部分为尖晶石型颜料。例如，申请号为200710007163.2的中国专利申请公开了一种蓝色尖晶石型陶瓷色料的化学制备方法，以三丁氧基铝和氯化铝为制备氧化铝的反应原料，以硝酸作催化剂，硫酸亚铁和三氯化钛作为掺杂金属起始原料，氨水作为调节PH值用。申请号为200910022765.4的中国专利申请公开了一种超细介孔镁铝尖晶石的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将碱性溶液加入到可溶性铝盐和镁盐的混合溶液中，并加入表面活性剂；(2)陈化后的混合物在120～180℃下水晶热化4～72小时；(3)分离得到的固体产物经洗涤、过滤、干燥，不经焙烧或者在500～700℃下焙烧4～6小时，均得到镁铝尖晶石粉末。

刚玉也称为α-三氧化铝，是一种性能极其优良的无机材料。其熔点高达2050℃，耐热性强、耐腐蚀性和耐磨性均很优良，广泛应用在结构与功能陶瓷中。我们通过研究发现，刚玉(α-三氧化二铝)是新型无机颜料的理想本体基质，通过引入掺杂金属离子，利用掺杂金属离子的d-d跃迁、f-f跃迁、电荷迁移跃迁或通过晶体缺陷所产生的色心结构对颜料赋色。另外，我们通过优化制备工艺，使纳米级刚玉型无机颜料可以满足熔体纺丝工业的要求，为实现环境友好的合成纤维无水印染提供新的机会。

发明内容

为了满足上述需求，本发明人进行了锐意研究，结果发现：一方面，以刚玉为基体，向其中掺杂适当量的色素离子，会形成晶体结构与刚玉晶体结构相同的均相颜料；另一方面，通过沉淀法可以将色素离子均匀掺杂至刚玉基体，得到均相的纳米级刚玉型无机颜料，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供纳米级刚玉型无机颜料，其由作为基体的刚玉以及被引入至该基体的色素离子构成，色素离子包含于刚玉的晶格中，该颜料的晶体结构与作为基体的刚玉的晶体结构相同，是均相材料，其中色素离子含量为无机颜料总重量的1％oo-10％。

本发明的另一目的在于提供纳米级刚玉型无机颜料的制备方法，该颜料由作为基体的刚玉以及被引入至该基体的色素离子构成，色素离子包含于刚玉的晶格中，该颜料的晶体结构与作为基体的刚玉的晶体结构相同，该方法包括：将氯化铝和色素离子的可溶性盐混合物的溶液用尿素和分散剂溶于水中，然后加热回流，通过尿素分解，将可溶性铝盐转变为氢氧化铝凝胶，将凝胶洗涤干燥后在高温下煅烧，得到纳米级刚玉型无机颜料。