活性纳米炭黑染料的制备方法技术

一种活性纳米炭黑染料的制备方法，属于染料制备领域，其特征在于：向圆底烧瓶中加入的NaOCH3/CH3OH，再加入的酰胺化炭黑于上述溶液中并搅拌均匀；然后在室温下向甲醇钠溶液中滴加的Br2；搅拌再加入Br2，混合液继续搅拌；反应结束后静置，再用乙醇洗涤，在静置分层分离出上层液体；将下层混合液转移到NaOH溶液中，在水解后用去离子水洗涤，然后离心分离后烘干制得CB‑NH2；往圆底烧瓶中CB‑NH2，在取TCT溶于丙酮中，同时再取三乙胺溶于丙酮中，然后在冰浴条件下逐滴加入到烧瓶中，滴加完毕后反应；反应结束后，待恢复到室温后，再离心分离，并用丙酮洗涤、并离心；烘干研磨保存。所制备的染料在乙醇中主要以较小的纳米粒子均匀存在，并且分散性明显比原样炭黑好，粒径也明显比原样炭黑小。

【技术实现步骤摘要】
活性纳米炭黑染料的制备方法
本专利技术属于染料制备领域，尤其涉及一种活性纳米炭黑染料的制备方法。
技术介绍
炭黑是一种重要的化工原料，也是最重要的黑色颜料着色剂。它是由烃类物质的不完全燃烧或裂解而生成的细小黑色粉末状物质，主要由碳元素组成，含碳量约达90%以上。其具有良好的着色性、耐候性和化学稳定性，在涂料、塑料和印刷油墨等工业有着广泛的应用。但是炭黑的原生粒径仅有数十纳米，相对极强的范德华力使得粉体极易团聚，同时炭黑表面的极性基团很少，不易润湿，从而很难较稳定的分散在水性体系中，因此炭黑很少作为黑色着色剂用于纺织品的染色,相应的研究也较少。而早期的黑色染料主要是联苯胺衍生的偶氮染料,具有乌黑度好、上染率和固色率高的优点,但在生产与使用中会释放致癌中间体联苯胺。因此,20世纪70年代,由联苯胺衍生的所有直接和酸性品种的黑色染料相继被禁用。但是黑色染料却在纺织印染、皮革等领域占有举足轻重的地位,全球的需求量与日俱增。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种活性纳米炭黑染料的制备方法。本专利技术所述活性纳米炭黑染料的制备方法，包括如下步骤：（1）向圆底烧瓶中加入120g的NaOCH3/CH3OH，再加入2g的酰胺化炭黑于上述溶液中并搅拌均匀；（2）然后在室温下向甲醇钠溶液中滴加3mL的Br2；搅拌4h再加入1.5ml的Br2，混合液继续搅拌20h；（3）反应结束后静置、分层，分离出上层液体，再用乙醇洗涤，在静置分层分离出上层液体；（4）将下层混合液转移到0.5mol/L的NaOH溶液中，在水解后用去离子水洗涤，然后离心分离后烘干制得CB-NH2；（5）往圆底烧瓶中0.5gCB-NH2，在取0.368g的TCT溶于20mL丙酮中，同时再取0.5g三乙胺溶于20mL丙酮中，然后在冰浴条件下逐滴加入到烧瓶中，滴加完毕后在0-5℃反应6h；（6）反应结束后，待恢复到室温后，再离心分离，并用丙酮洗涤、并离心，重复4次；（7）烘干研磨保存，为二氯均三嗪型活性纳米炭黑染料。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（2）所述Br2为58.6mmol。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（2）所述搅拌过程的温度为70℃。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（4）所述水解时间为24h。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（4）所述烘干温度为100℃。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（5）所述冰浴条件的温度为0-5℃。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（7）所述烘干温度为50℃。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，利用臭氧对炭黑进行氧化改性,然后在经过一系列的酰氯化、酰胺化和霍夫曼重排反应，并在改性炭黑表面接枝三聚氯氰制备了二氯均三嗪型活性纳米炭黑染料。所制备的染料在乙醇中主要以较小的纳米粒子均匀存在，并且分散性明显比原样炭黑好，粒径也明显比原样炭黑小。具体实施方式本专利技术所述活性纳米炭黑染料的制备方法，包括如下步骤：（1）向圆底烧瓶中加入120g的NaOCH3/CH3OH，再加入2g的酰胺化炭黑于上述溶液中并搅拌均匀；（2）然后在室温下向甲醇钠溶液中滴加3mL的Br2；搅拌4h再加入1.5ml的Br2，混合液继续搅拌20h；（3）反应结束后静置、分层，分离出上层液体，再用乙醇洗涤，在静置分层分离出上层液体；（4）将下层混合液转移到0.5mol/L的NaOH溶液中，在水解后用去离子水洗涤，然后离心分离后烘干制得CB-NH2；（5）往圆底烧瓶中0.5gCB-NH2，在取0.368g的TCT溶于20mL丙酮中，同时再取0.5g三乙胺溶于20mL丙酮中，然后在冰浴条件下逐滴加入到烧瓶中，滴加完毕后在0-5℃反应6h；（6）反应结束后，待恢复到室温后，再离心分离，并用丙酮洗涤、并离心，重复4次；（7）烘干研磨保存，为二氯均三嗪型活性纳米炭黑染料。本专利技术所述的活性纳米炭黑染料的制备方法，步骤（2）所述Br2为58.6mmol。步骤（2）所述搅拌过程的温度为70℃。步骤（4）所述水解时间为24h。步骤（4）所述烘干温度为100℃。步骤（5）所述冰浴条件的温度为0-5℃。步骤（7）所述烘干温度为50℃。酰胺化炭黑表面吸附了更多的NH4Cl和部分DMF，从而使DTG曲线在120℃和450℃之间有一个大的峰；此外，酰胺化炭黑的DTG曲线在180℃有一个失重拐点，这可能是因为CB-COCl与NH4Cl发生了共价结合生成酰胺化炭黑，从而使-CONH2的分解温度升高。在120℃之前失重约0.67%，这是由于样品吸附的少量水和气体在加热过程中发生了脱附。而在120℃以上的缓慢失重则是因为炭黑表面的少量含氧官能团的分解。通过在2ml的DMF溶剂中加入50mg的NH4Cl和30mg的CB-COOH并超声分散15min制备而成的。然后样品在离心、水洗、乙醇洗，并在100℃条件下烘干2h。TG结果显示，在120℃之前同样是由于吸附的少量的水和气体的脱附过程，大约失重0.78%。并且在120℃和450℃之间酰胺化炭黑的失重(3.46%)比较缓慢，这是由于炭黑样品吸附的NH4Cl和DMF脱附，同时还有少量含氧官能团的分解。在120℃和180℃之间主要是少量含氧官能团的分解，约失重1.04%，而在180℃和450℃之间失重约为6.09%，这一阶段是由于样品吸附的NH4Cl和DMF脱附，以及酰胺化炭黑中的-CONH2分解产生-CN,同时还有少量含氧官能团的分解。在30℃到80℃之间，样品失重约8.35%，这是由于CB-NH-TCT样品吸附的部分丙酮溶剂在受热过程中的脱附。而在80℃到210℃的失重则主要是未与CB-NH2样品反应的三聚氯氰(TCT)的受热脱附和分解过程，失重大约27.78%。此外，在210℃到300℃阶段，样品失重5.48%，这可能是由于CB-NH2与三聚氯氰发生了共价反应，共价键的结合，使三聚氯氰的三嗪环更加稳定，从而使得CB-NH-TCT的分解温度升高，约在210℃开始分解。但是又因为发生反应的量很少，故失重的速率相对于物理脱附过程较缓慢。氧化炭黑经过酰胺化后，其表面的含氮量增加了0.55%，含氢量增加了0.24%，含炭量则增加0.4%，而含氧量却减少了1.19%，这说明炭黑经过酰氯化后可能与NH4Cl发生了反应，或吸附了少量的NH4Cl。而含炭量的增加则说明炭黑吸附了少量的有机溶剂DMF。酰胺化炭黑经过霍夫曼重排后确实脱去了C=O，从而使碳元素的含量减小，同时氢元素的含量增加。而含氮量的减少，可能是由于酰胺化过程中吸附的部分有机溶剂DMF以及NH4Cl在重排过程中被洗除了，从而使得氮元素的含量相对减少。经过氧化改性的炭黑和接枝改性所制备的二氯均三嗪型活性纳米炭黑染料，其分散性明显比原样炭黑好，并且主要以较小的粒子存在，粒径也明显比原样炭黑的粒径小。氯均三嗪型活性纳米炭黑染料的分散性相对于氧化炭黑，又有了明显的提高，主要以更多的均匀分散的纳米炭黑颗粒存在。利用臭氧对炭黑进行氧化改性,然后在经过一系列的酰氯化、酰胺化和霍夫曼重排反应，并在改性炭黑表面接枝三聚氯氰制备了二氯均三嗪型活性纳米炭黑染料。所制备的染料在乙醇中主要以较小的纳米粒子均匀存在，并且分散性明显比原样炭黑好，粒径也明显比原样炭黑小。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性纳米炭黑染料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）向圆底烧瓶中加入120g的NaOCH3/CH3OH，再加入2g的酰胺化炭黑于上述溶液中并搅拌均匀；（2）然后在室温下向甲醇钠溶液中滴加3mL的Br2；搅拌4h再加入1.5ml的Br2，混合液继续搅拌20h；（3）反应结束后静置、分层，分离出上层液体，再用乙醇洗涤，在静置分层分离出上层液体；（4）将下层混合液转移到0.5mol/L的NaOH溶液中，在水解后用去离子水洗涤，然后离心分离后烘干制得CB‑NH2；（5）往圆底烧瓶中0.5gCB‑NH2，在取0.368g的TCT溶于20mL丙酮中，同时再取0.5g三乙胺溶于20mL丙酮中，然后在冰浴条件下逐滴加入到烧瓶中，滴加完毕后在0‑5℃反应6h；（6）反应结束后，待恢复到室温后，再离心分离，并用丙酮洗涤、并离心，重复4次；（7）烘干研磨保存，为二氯均三嗪型活性纳米炭黑染料。

【技术特征摘要】
1.一种活性纳米炭黑染料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）向圆底烧瓶中加入120g的NaOCH3/CH3OH，再加入2g的酰胺化炭黑于上述溶液中并搅拌均匀；（2）然后在室温下向甲醇钠溶液中滴加3mL的Br2；搅拌4h再加入1.5ml的Br2，混合液继续搅拌20h；（3）反应结束后静置、分层，分离出上层液体，再用乙醇洗涤，在静置分层分离出上层液体；（4）将下层混合液转移到0.5mol/L的NaOH溶液中，在水解后用去离子水洗涤，然后离心分离后烘干制得CB-NH2；（5）往圆底烧瓶中0.5gCB-NH2，在取0.368g的TCT溶于20mL丙酮中，同时再取0.5g三乙胺溶于20mL丙酮中，然后在冰浴条件下逐滴加入到烧瓶中，滴加完毕后在0-5℃反应6h；（6）反应结束后，待恢复到室温后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋丽，
申请(专利权)人：陕西高华知本化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61