一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法技术

本发明专利技术属于一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法，该方法先将铁盐、镍盐、水玻璃混合均匀后，调节pH至8.5～10.5并剧烈搅拌，然后转移到不锈钢反应釜中，反应20～130小时后洗涤、过滤、干燥，得到棕褐色皂石；将得到的铁镍皂石加入到含有铝溶胶或十三聚羟基铝配制而成的柱撑溶液，在50～80℃下老化0.5～2.5小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在150～310℃下加热1.5～5小时，得到棕褐色多孔无机固体化合物颜料。这种多孔性无机颜料不含有毒物质，性质稳定，耐光晒，耐冲洗，比表面积大，可用于装饰品、化妆品和纸张填料等领域，还可以用作固体吸附剂、装饰性颜料、油墨添加剂和干燥剂等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法。
技术介绍
多孔固体颜料是一种有特殊用途的材料，这类材料不仅可作色料使用，还可吸附有机燃料、水、气体和金属离子等。例如：在制作照片质量的喷墨打印纸时，在打印纸面上涂上凃敷上一层多孔颜料，形成一层良好的印墨接受层，从而改善印墨的吸收能力，以减少印墨的扩散。这对提高分辨率、打印密度、真圆度等打印参数，改进打印效果十分有利。此外多孔颜料还可用作装饰性颜料。油墨添加剂等。目前多孔固体颜料的品种还很少，较常见的主要有碳黑，多孔碳酸钙和多孔乳胶粒子。在已有的文献和专利中，以层状粘土矿物为原料合成颜料的方法都是基于离子交换反应将有颜色的有机物嵌进粘土的层间，层间的有机物对层状硅酸盐的无机层板起支撑作用，同时层板与有机物之间存在着静电相互作用，这种情况下层间的组分所发生的任何变化都会影响到化合物的层间距离和吸附空间，导致层状无机粘土矿物对有机染料的吸附量易发生变化，最终影响到颜色的色度和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法。一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法，该方法包括以下步骤：（1）先将二价镍盐、三价铁盐用水共溶，在搅拌条件下逐滴加入水玻璃，其中，混合溶液中铁离子、硅离子、镍离子的摩尔溶度之比为1：4.3～13.6：4～10.4；镍离子的摩尔浓度为0.5~3mol/L；反应10～40分钟后，向溶液中滴加0.1~2mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.5～10.5之间，得到的棕褐色混浊液；（2）将步骤1得到的棕褐色混浊液转移到不锈钢反应釜，密封后于270～330℃下反应20～130小时，然后洗涤、过滤、干燥后得到棕褐色铁镍皂石；（3）将步骤2得到的铁镍皂石加入到柱撑溶液中，所述柱撑溶液为铝溶胶或十三聚羟基铝溶液，按照每克铁镍皂石与2.5～9毫摩尔铝离子的比例关系进行混合，混合均匀后在50～80℃下老化0.5～2.5小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在150～310℃下加热1.5～5小时，得到棕褐色多孔无机固体化合物颜料。进一步地，所述二价镍盐为硝酸镍、氯化镍或硫酸镍。进一步地，所述三价铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁。进一步地，所述铝溶胶的分子式为Alx(OH)y，其中x=2～8，y=1～15；Al在铝溶胶中的浓度约为0.5 mol/L～1.5 mol/L。进一步地，所述十三聚羟基铝分子式为[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+，十三聚羟基铝在十三聚羟基铝水溶液中的浓度约为0.5 mol/L～1.5 mol/L。本专利技术的有益效果在于：本专利技术得到的棕褐色无机固体化合物是一种层柱型化合物，这种颜料由金属氧化物作为柱子支撑层板，有较强的结构稳定性，其对有机物的吸附量也较稳定。这种化合物的层间距离和吸附空间由金属氧化物柱子的高度决定，其大小可达0.6～1.0nm，因此层柱型化合物具有与分子筛相类似的孔道。金属氧化物柱撑皂石与皂石原料相比，吸附空间和比表面积大大增加，因此，按本专利技术所制得的材料在作为颜料的同时，也是一种良好的固体吸附剂。此外，皂石的组成元素是硅、氧、铝和镁，这些元素对人体不构成危害，因此皂石对人体是安全的。本专利技术选择无害的铁、镍代替镁作为原料，因此生产过程中对环境无污染。本专利技术合成的棕褐色多孔无机固体颜料，耐光晒和水洗，光照100小时和用水洗50次后，颜色无任何变化，室温放置6个月，颜色无变化，与皮肤接触后，皮肤上不沾有任何颜色。这是由于棕褐色颜料中，起发色作用的铁镍原子已与氧原子键合而被固定在皂石的八面体层中，不易从固体中溶出。同时，这种棕褐色颜料耐酸性很强，将其加入到6摩尔/升盐酸溶液中，浸泡3小时，然后过滤、洗涤、干燥，得到的固体仍然是棕褐色的。本专利技术制得的颜料还可以用作固体吸附剂、装饰性颜料、油墨添加剂和干燥剂等。附图说明附图1是实施例2合成颜料的X射线粉末衍射图；附图2是实施例2合成颜料的热重－差热曲线图谱。具体实施方法皂石是一种层状粘土矿物，它由相互平行的无机层板堆积而成，每个无机层板的结构是两个四面体曾夹着一个八面体层。皂石四面体层中的部分四价硅原子被三价铝所取代，导致四面体层带一定的负电荷，因此皂石层间可以嵌入带正电荷的离子，得到各种层嵌型主客体化合物。皂石层板上所带的负电荷由层间阳离子如Na+、K+、Ca2+或其水合离子等平衡，这些阳离子可以被其它阳离子交换，所以皂石具有很好的离子交换能力。本专利技术通过离子交换作用将铝溶胶或十三聚羟基铝溶液引入到皂石层中充当柱子，再经过煅烧，得到性质稳定的柱撑铁镍皂石，从而得到一种多孔棕褐色多孔无机固体颜料。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1：在室温下，将38.3毫升水玻璃溶液逐滴加入到溶解有9.26克六水氯化镍和1.35克六水氯化铁的水溶液中，滴加过程中剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比是：氯化铁中的铁：水玻璃中的硅：氯化镍中的镍＝1：7.8：8.1，搅拌10分钟后，向溶液中滴加0.1mol/L的氢氧化钠溶液，调节pH至8.5，继续搅拌，再将的到的棕褐色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在270℃下反应20小时，然后洗涤、过滤、干燥，得到棕褐色皂石；取10克上述合成的铁镍皂石加入到含25毫摩尔铝的十三聚羟基铝配置而成的柱撑溶液（十三聚羟基铝分子式为[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+，十三聚羟基铝的浓度为0.5 mol/L），在50℃下老化0.5小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在180℃下加热5小时，得到棕褐色多孔无机固体颜料。实施例2：在室温下，将含有34.4毫升水玻璃溶液逐滴加入到溶解有8.71克六水硝酸镍和1.35克六水氯化铁的水溶液中，滴加过程中剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比是：氯化铁中的铁：水玻璃中的硅：硝酸镍中的镍＝1.0：7.0：6.0，搅拌20分钟后，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，调节pH至9.0，继续搅拌，再将的到的棕褐色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在290℃下反应60小时，然后洗涤、过滤、干燥，得到棕褐色皂石；取10克上述合成的铁镍皂石加入到含50毫摩尔铝的十三聚羟基铝配置而成的柱撑溶液（十三聚羟基铝分子式为[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+，十三聚羟基铝的浓度为1.5 mol/L。），在60℃下老化1小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在200℃下加热3小时，得到棕褐色多孔无机固体颜料。本实施例合成颜料的X射线粉末衍射图如图1所示，从图中可以看到，合成的铁镍皂石第一个衍射峰是7.3度，对应的化合物层间距是12.1?，而柱撑型颜料第一个衍射峰是4.9度对应的化合物的层间距是18.7?。显然和铁镍皂石相比，柱撑型颜料层间距离增大了6.6?，这说明经过与柱撑溶液反应后得到的颜料有较大的层内空间，其吸附空间和比表面积都比铁镍皂石大。低温氮气吸附数据表明，本专利技术合成的颜料的比表面积约为250m2/g，这说明此颜料是一种有大比表面积的化合物，具有很好的吸附能力。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）先将二价镍盐、三价铁盐用水共溶，在搅拌条件下逐滴加入水玻璃，其中，混合溶液中铁离子、硅离子、镍离子的摩尔溶度之比为1：4.3～13.6：4～10.4；镍离子的摩尔浓度为0.5~3mol/L；反应10～40分钟后，调节pH至8.5～10.5之间，得到棕褐色混浊液；（2）将步骤1得到的棕褐色混浊液转移到不锈钢反应釜，密封后于270～330℃下反应20～130小时，然后洗涤、过滤、干燥后得到棕褐色铁镍皂石；（3）将步骤2得到的铁镍皂石加入到柱撑溶液中，所述柱撑溶液为铝溶胶或十三聚羟基铝水溶液，按照每克铁镍皂石与2.5～9毫摩尔铝离子的比例关系进行混合，混合均匀后在50～80℃下老化0.5～2.5小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在150～310℃下加热1.5～5小时，得到棕褐色多孔无机固体化合物颜料。

【技术特征摘要】
1.一种棕褐色多孔无机固体颜料的合成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）先将二价镍盐、三价铁盐用水共溶，在搅拌条件下逐滴加入水玻璃，其中，混合溶液中铁离子、硅离子、镍离子的摩尔溶度之比为1：4.3～13.6：4～10.4；镍离子的摩尔浓度为0.5~3mol/L；反应10～40分钟后，调节pH至8.5～10.5之间，得到棕褐色混浊液；
（2）将步骤1得到的棕褐色混浊液转移到不锈钢反应釜，密封后于270～330℃下反应20～130小时，然后洗涤、过滤、干燥后得到棕褐色铁镍皂石；
（3）将步骤2得到的铁镍皂石加入到柱撑溶液中，所述柱撑溶液为铝溶胶或十三聚羟基铝水溶液，按照每克铁镍皂石与2.5～9毫摩尔铝离子的比例关系进行混合，混合均匀后在50～80℃下老化0.5～2.5小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在150～310℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智敏，沈素媚，申秀英，刘子阳，许惠英，
申请(专利权)人：浙江树人大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33