[发明专利]石墨烯改性C.I.颜料红179制备易分散颜料的方法

说明书

本发明涉及用石墨烯改性C.I.颜料红179制备易分散颜料的方法。将单层石墨烯或单层氧化石墨烯粉末及溶剂加入到水中，搅拌混合，加入C.I.颜料红179，继续搅拌打浆得到颜料浆液；加入非离子表面活性剂，然后搅拌打浆，并将浆料经由砂磨机研磨分散；研磨分散后的浆液加入阴离子表面活性剂，在喷雾干燥机干燥，制成易分散颜料。本发明用石墨烯改性C.I.颜料红179得到的易分散颜料在涂料与油墨中应用具有高着色力，粒径小，粒径分布更加集中，分散性好的特性。着色力可达129％，平均粒径从24.140μm减小到4.482μm，粒径分布更加集中，获得质地松软，易分散的颜料粒子。

技术领域

本发明属于化学领域，特别是涉及一种用石墨烯改性C.I.颜料红179制备易分散颜料的方法。

背景技术

C.I.颜料红179是用3,4,9,10-苝四羧酸酐和甲胺缩合反应制备得到的。该颜料是苝红颜料中最具有工业价值的颜料品种，具有鲜艳的红色，耐有机溶剂性和热稳定性优良，具有优异的耐光牢度、耐气候牢度、耐渗色性、以及优异的耐迁移牢度。主要用于高档的工业涂料，如汽车原始面漆和修补漆以及高档塑料，如乙烯基聚合物、聚乙稀、聚丙烯以及纤维塑料的着色应用。又由于其具有稠环π-π共轭体系的特殊结构，表现出较优异的光电性能。可以用于太阳能捕集器的荧光中心及用作激光染料，利用其较优异的光电导性能用于电子照像及太阳能电池材料，该产品具有广阔的应用前景。本发明涉及使用石墨烯或氧化石墨烯改性颜料红179，提高其应用性能。C.I.颜料红179其分子结构是平面的，很容易与氧化石墨烯或石墨烯通过π-π作用复合得到易分散颜料，能增强其在涂料、油墨和其他应用体系中的性能。

常见的C.I.颜料红179改性分散方法有许多，例如使用细小的颜料衍生物来处理颜料的表面，它们与颜料形成混合的组合物，使用苝四甲酸酐与N,N-二乙基丙二胺合成的衍生物，可以改进C.I.颜料红179抗絮凝的能力(US4762569)。使用萘酐或N,N＇-双(2-磺酸乙基)-1,4,5,8-萘四甲酸酰胺铁盐对其改性可制备高透明黄光红色颜料(US6015458)。当然，这处理方法是否能改进颜料的性能取决于系统，即性能受到应用中使用的树脂和溶剂的影响。对于某些系统，用前面提到的衍生物对颜料进行表面处理是不起作用的。颜料必须和应用体系有相容性，才能获得颜料性能的改变。其它改善有机颜料性能常用的策略，是通过添加助剂进行表面改性，如添加可可酰胺丙基甜菜碱，十二烷基二甲基氧化胺等。但是无论选择那一类的分散剂，必须考虑颜料的实际应用或其制备物的最终用途。经助剂表面改性后的颜料往往只能在一定范围内提高颜料性能，并不能从根本上提高颜料的着色力和改善颜料的粒径大小与分布。

本发明提供以石墨烯为改性剂的易分散C.I.颜料红179的制作，可以制得具有高着色力，粒径小，粒径分布更加集中的易分散颜料。石墨烯是将碳元素相互紧密结合，成为六角形晶格的二维产品。它是碳的同素异形体，呈sp²键合原子平面，分子键长为0.142纳米。石墨中单独的石墨烯层通过范德华力保持在一起。石墨烯是人类已知的最薄的化合物，厚度只有一个原子，是目前已知的最轻材料，是材料中最强的化合物，是室温下的最佳热导体和也是已知的最佳电导体。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，包含多种基于氧的官能团，包括羟基，烷氧基，羰基和羧酸基。这些含氧基团赋予氧化石墨烯许多优势，包括更高的溶解度以及表面功能化的可能性。这大大扩展了石墨烯的应用范围。根据分子结构的相似性，石墨烯和氧化石墨烯可以通过共价键与非共价相互作用与颜料有效的结合。非共价相互作用有π-π共轭，范德华相互作用和氢键。该制备方法的关键技术是如何将石墨烯和氧化石墨烯与具有平面性与分子结构对称性的C.I.颜料红179结合在一起，细小二维型的石墨烯插入在颜料晶格之中，实现石墨烯和颜料的组装，再加上表面活性剂的帮助，从而提供性能极其优越的易分散颜料。

发明内容

本发明根据分子结构的相似性，石墨烯和氧化石墨烯通过非共价作用力π-π共轭作用力、氢键作用力、范德华力与C.I.颜料红179进行有效结合。将单层石墨烯或单层氧化石墨烯与颜料混合后，搅拌打浆，并且经由砂磨机研磨分散，加入表面活性剂，在喷雾干燥机干燥，制成含有石墨烯的易分散颜料。