一种提高染料耐光性的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高染料耐光性的方法，采用法，以正硅酸乙酯为硅源，以SiO2包裹染料合成纳米染料微球。通过对比红外光谱和微球颜色，可以确认SiO2已包裹在染料表面。由于纳米SiO2具有吸收紫外线和反射红外线的能力，所以本发明专利技术的方法可以有效增强染料的抗红外线和紫外线能力，进而增强染料的耐光性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提高染料耐光性的方法，具体属于一种把SiO2包裹在染料表面来提高染料耐红外线和紫外线能力进而提高耐光性的方法。
技术介绍
方法是一种合成纳米级单分散SiO2颗粒的物理化学方法，由Werner等人在1968年最先发现。一般是指通过将正硅酸乙酯加入乙醇和氨水中以生成纳米级SiO2颗粒的方法。纳米SiO2俗称“纳米白炭黑”，纳米SiO2具有特殊的光学性能，它具有极强的紫外吸收、红外反射特性。将其添加在各种材料中，可以达到抗紫外线老化的目的。由于其具有高强度、高刚性、能吸收紫外线等特点，在许多材料研究领域引起了广泛的重视，逐渐成为材料科学研究的热点。紫外线和红外线能量较高，染料在紫外线和红外线长时间的作用下，其分子中的部分化学键会被打断，进而引起染料褪色、变色。如何减缓染料在日光作用下的褪色、变色，成为了染料行业所关注的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高染料耐光性的方法，该方法可使SiO2包裹在染料表面，利用SiO2对紫外线的吸收作用和对红外线的反射作用，能有效增强染料的耐红外线和耐紫外线性能，以提高其耐光性。本专利技术提供的一种提高染料耐光性的方法，包括如下步骤：1)将0.1-1.0g染料加入30-100ml乙醇中，搅拌，使染料完全溶解；2)再加入0.3-3.0ml水和1-10ml氨水，搅拌均匀；3)搅拌下，缓慢滴加0.5-10ml正硅酸乙酯，继续搅拌3-20h；4)停止搅拌后，在5000-9000r/min转速下离心5-10分钟，倒掉上清液；然后沉淀用乙醇超声分散，再次离心，测试上清液pH，若上清液pH大于8，则反复超声分散和离心，直至上清液pH小于8；5)之后沉淀在室温下真空干燥至少12h，即得到纳米SiO2包裹染料的微球。所述的染料为不与法原料发生不可逆反应的染料，如灿烂绿(Bright Green，BG)、碱性品红(Basic Fuchsin，BF)、结晶紫(Crystal Violet，CV)等。本专利技术的优点和效果：本专利技术将SiO2包裹在染料表面，在不降低和改变染料自身性能的情况下，使染料的耐光性得到了提高，方法简单，效果明显，具有潜在的应用价值。附图说明图1标准纳米SiO2的红外光谱图图2 BG@SiO2微球照片图3 BG与BG@SiO2微球的红外光谱图图4 BG@SiO2制备的油墨图5 BF@SiO2微球照片图6 BF与BF@SiO2微球的红外光谱图图7 BF@SiO2制备的油墨图8 CV@SiO2微球照片图9 CV与CV@SiO2微球的红外光谱图图10 CV@SiO2制备的油墨具体实施方式实施例1纳米SiO2包裹灿烂绿染料的微球的制备、表征及应用称取0.5g灿烂绿(Brilliant Green，BG)溶于60mL的无水乙醇于中，搅拌5min使之溶解。搅拌下再加入1.2mL的水和3mL氨水，搅拌5min使溶液均匀。之后，滴加3mL的正硅酸乙酯，室温下进行反应，搅拌5h后停止搅拌。之后，在8000r/min的转速下离心5分钟，得到沉淀和上清液，倒掉上清液，加入新乙醇超声分散、离心，测试上清液pH，上清液pH大于8，反复以上分散和离心过程4次，这时上清液pH小于8，从离心管中刮出产品，然后25℃下真空干燥24h，即得BG@SiO2微球。对BG@SiO2微球进行红外光谱测定，并与SiO2和BG的红外光谱进行对比。图2展示了微球颜色，微球显浅棕绿色，与灿烂绿在碱性环境下的显色一致(这是因为包裹过程中有少量NH3也被包裹入微球中，使部分灿烂绿显红棕色，红棕色与灿烂绿本身的绿色复合后显浅棕绿色)。图1和图3展示了标准SiO2红外光谱图与灿烂绿及其对应微球的红外光谱图。由图3的吸收峰位置可以看出，BG@SiO2的红外光谱图与标准纳米SiO2的红外光谱图(图1)较吻合。图3中，1097cm-1附近处出现强而宽的吸收峰是Si-O-Si键的反对称伸缩振动吸收峰，原来BG染料在1500cm-1～500cm-1间的吸收峰消失，取而代之的是SiO2的Si-O-Si键的反对称伸缩振动吸收峰。800cm-1、467cm-1附近出现的吸收峰为Si-O键的对称伸缩振动峰和弯曲振动峰，962cm-1附近出现的是Si-OH键的弯曲振动吸收峰。(3421cm-1处的宽峰是水羟基的反对称伸缩振动峰，1630cm-1附近的峰是水的H-O-H键弯曲振动峰，这是由于压片过程中吸收空气中微量的水分所致。)从微球颜色可以判断微球的确含有BG。由包裹前后的红外光谱图可以看出，BG染料的原先的红外吸收峰消失，包裹SiO2后的吸收峰全部为SiO2的特征吸收峰。这说明SiO2能有效屏蔽红外线，减少甚至杜绝红外线对染料的影响。所以可以说明SiO2已将BG染料包裹在内，而非BG染料吸附到SiO2微球表面。从参考文献(张盼.纳米二氧化硅的研究与应用[J].印刷质量与标准化,2014,01:18-21.)我们可知SiO2有极强的紫外吸收。所以，我们可以得出SiO2的包裹作用提高了BG染料的耐光性。BG@SiO2微球在油墨中的应用实验：将0.2g过硫酸铵用10ml去离子水溶解，备用。再将甲基丙烯酸甲酯20mL、丙烯酸正丁酯25mL、丙烯酸1mL、双丙酮丙烯酰胺1mL、NaHCO30.05g、烷基酚聚氧乙烯醚0.25g、十二烷基硫酸钠1.3g加入到四口烧瓶内，再加入适量去离子水在适当的搅拌速度下搅拌预乳化30min。之后倒出2/3预乳化的混合乳液备用。将搅拌下，将烧瓶中的1/3预乳化的混合乳液水浴加热到75℃，再滴加3.3ml的过硫酸铵溶液，此时可以观察到烧瓶内液体略呈蓝色，保温1小时。之后，保持水浴温度不变，缓慢滴加剩余的预乳化的混合乳液和过硫酸铵溶液，所有液体滴加完毕后，将温度升高到90℃，保温1h，自然冷却至50℃后，使用氨水中和乳液pH到8左右，过滤、出料，即得到水性丙烯酸酯乳液。然后将15g的BG@SiO2微球加入50mL去离子水中，高速搅拌至分散均匀，调低搅拌速度后，加入30mL制备好的水性丙烯酸酯乳液缓慢加入到烧瓶中，继续搅拌30min后，出料得到水性油墨。将该油墨加入到笔杆中，进行书写，效果如图4所示，笔迹显绿色，说明染料的性能未受影响。实施例2纳米SiO2包裹碱性品红染料的微球的制备、表征及应用将0.5g碱性品红(Basic Fuchsin，BF)溶于60mL的无水乙醇中，搅拌5min使之溶解。搅拌下再加入1.2mL的水和3mL氨水，搅拌5min使溶液均匀。之后，滴加3mL的正硅酸乙酯，室温下进行反应，搅拌5h后停止搅拌。之后，在8000r/min的转速下离心5分钟，得到沉淀和上清液，倒掉上清液，加入新乙醇超声分散、离心，测试上清液pH，上清液pH大于8，反复以上分散和离心过程4次，这时上清液pH小于8，从离心管中刮出产品，然后25℃下真空干燥24h，即得BF@SiO2微球。对BF@SiO2微球进行红外光谱测定，并与SiO2和BF的红外光谱进行对比。图5展示了微球颜色，微球显粉红色，与碱性品红在碱性环境下的显色一致。图1和6显示了标准SiO2红外光谱图与碱性品红及其对应微球的红外光谱图。由图6可以看出，与BF的红外光谱图相比，BF@SiO2的红外光谱图与标准纳米SiO2的红外光谱图(图1)较吻合。图6中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高染料耐光性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将0.1‑1.0g染料加入30‑100ml无水乙醇中，搅拌，使染料完全溶解；2)再加入0.3‑3.0ml水和1‑10ml氨水，搅拌均匀；3)搅拌下，缓慢滴加0.5‑10ml正硅酸乙酯，继续搅拌3‑20h；4)停止搅拌后，在5000‑9000r/min转速下离心5‑10分钟，倒掉上清液；然后沉淀用乙醇超声分散，再次离心，测试上清液pH，若上清液pH大于8，则反复超声分散和离心，直至上清液pH小于8；5)之后沉淀在室温下真空干燥至少12h，即得到纳米SiO2包裹染料的微球。

【技术特征摘要】
1.一种提高染料耐光性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将0.1-1.0g染料加入30-100ml无水乙醇中，搅拌，使染料完全溶解；2)再加入0.3-3.0ml水和1-10ml氨水，搅拌均匀；3)搅拌下，缓慢滴加0.5-10ml正硅酸乙酯，继续搅拌3-20h；4)停止搅拌后，在5000-9000r/min转速下离心5-10分钟，倒掉上清液；然后沉淀用乙醇超声分散，再次离心，测试上清液pH，若上清液p...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁中远，宋胜梅，董川，双少敏，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14