[发明专利]纤维素/纳米无机粒子复合颜料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纤维素/纳米无机粒子复合颜料及其制备方法和应用，属于染色颜料技术领域。该复合颜料是由纤维素以及在纤维素表面和内部原位生长的纳米无机粒子组成，所述纳米无机粒子的尺寸为20‑300nm，纳米无机粒子在复合颜料中的质量分数为8‑10％。所述纳米无机粒子为铁红、铁黄和普鲁士蓝中的一种。所述复合颜料应用于塑料、树脂或橡胶等聚合物制品的染色。本发明以纤维素为原料，采用特定工艺在纤维素的内部及表面原位生长纳米无机粒子，所得复合颜料具有持久牢固的着色能力，应用于聚合物基体着色时，能在染色的同时提高基体的机械性能。

技术领域

本发明涉及染色颜料技术领域，具体涉及一种纤维素/纳米无机粒子复合颜料及其制备方法和应用，所制备的复合颜料可用于塑料、树脂、橡胶等聚合物制品的染色。

背景技术

从电子封装、人造皮肤到3D打印，塑料、树脂、橡胶等聚合物制品在现代科技的发展中扮演着越来越重要的角色。随着适用范围的不断扩大，人们在追求塑料的功能性的同时也开始对其外观有所要求。比如，通过塑料颜色的改变，可以使其适应不同场合应用的标识更加清晰。

用于塑料的颜料一般分为有机颜料和无机颜料两大类。商品化有机类颜料，如酞青绿、酞青蓝等，着色力较强，但耐候性和耐久性一般。商品化无机类颜料，如氧化铁红、钴蓝、钛黄等，着色力差，但热稳定性和耐候性好。

传统的商品化无机颜料着色力差主要是因为无机粒子通常尺寸在微米尺度，粒子尺寸较大，比表面积小，因此其着色效率低，着色能力差。同时，大尺寸无机粒子与塑料基体的相容性不好，还导致塑料制品机械性能的下降。

纤维素是地球上最丰富的天然高分子材料，来源广泛，具有可再生性，且价格低廉，易获得。纤维素具双亲性，且其表面存在大量羟基，本发明拟利用纤维素的此种性质制备着色力优，同时热稳定性和耐候性好的复合颜料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素/纳米无机粒子复合颜料及其制备方法和应用，本发明以纤维素为原料，采用特定工艺在纤维素的内部及表面原位生长纳米无机粒子，所得复合颜料具有持久牢固的着色能力，应用于聚合物基体着色时，能在染色的同时提高基体的机械性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种纤维素/纳米无机粒子复合颜料，该复合颜料是由纤维素以及在纤维素表面和内部原位生长纳米无机粒子组成，所述纳米无机粒子的尺寸为20-300nm，纳米无机粒子在复合颜料中的质量分数为8-10％。

所述纤维素为微晶纤维素，直径≤25微米。

所述纳米无机粒子为铁红、铁黄和普鲁士蓝中的一种，当纳米无机粒子为铁红时，复合颜料为红色颜料(纤维素/铁红)；当纳米无机粒子为铁黄时，复合颜料为黄色颜料(纤维素/铁黄)；当纳米无机粒子为普鲁士蓝时，复合颜料为蓝色颜料(纤维素/普鲁士蓝)。

所述纤维素/纳米无机粒子复合颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)原位合成红色颜料(纤维素/铁红)：

将纤维素粉末、三价铁盐及二价铁盐混合并加入水中，调节所得悬浊液pH值在8-12之间，然后在55-80℃条件下搅拌1-4小时；分离后得到红色颜料-纤维素/铁红(Cellulose@Fe₃O₄)；

(2)原位合成黄色颜料(纤维素/铁黄)：

将纤维素粉末、氨水及三价铁盐加入到水中，所得悬浊液在80-95℃条件下搅拌3-6小时；分离后得到黄色颜料-纤维素/铁黄(Cellulose/FeOOH)；

(3)原位合成蓝色颜料(纤维素/普鲁士蓝)：