一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料及其制备工艺，涉及炭黑基颜料技术领域，该制备工艺通过将炭黑材料进行纳米粉碎处理，得到炭黑粉；以去离子水为溶剂，按照质量比加入Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇，得到混合溶液，在80℃的水浴条件下持续搅拌混合溶液2

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及炭黑基颜料
，具体涉及一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]炭黑用于造纸工业，作为黑色颜料以生产黑色、灰色、或深色的纸和硬纸板炭黑和其他有机颜料比，其价格相对便宜，耐光性和化学物质性好，且着色性和遮光性好，还可使纸张具有导电性，因此用炭黑着色的纸张，常用于装潢材料、避光包装材料(如感光胶片用包装纸)、各种图册用纸、高压电缆用纸等；普通的色素炭黑的粒径只有8
‑
100纳米，粒子表面能高，易自聚，难润湿，是颜料中最难分散的品种。炭黑是亲油疏水的，炭黑很难稳定地分散在水性的体系中。如果直接用粉状或粒状炭黑造纸，由于常用的炭黑有憎水性，在水性纸浆中难以混合和分散，而且容易污染设备和环境。因此需要对炭黑色粉进行后处理，以满足炭黑在水性纸浆中的使用需求。
[0003]传统工艺下的炭黑，都属于疏水亲油型的产品，无法直接用于造纸或其他水性环境的产品配色。为解决炭黑应用问题，常见的办法是将传统炭黑改性，制备具有亲水性的炭黑产品。目前国内外对炭黑的亲水性改性研究很多，主要集中在两大方向，一是通过强氧化等方式增加炭黑的表面亲水性基团，提高炭黑的亲水性；二是在水性环境下添加大量的炭黑分散剂、润湿剂、离子型界面活性剂、消泡剂等原料，经研磨工艺制备成炭黑色浆，再经烘干、破碎、研磨等工艺制得亲水性炭黑。
[0004]但是，上述两种方式都存在炭黑原材料单一、且生产的炭黑在抗紫外效果一般和阻燃效果差的缺点，同时很大程度上提高了亲水性炭黑的原材料和生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料及其制备工艺；解决以下技术问题：
[0006]现有技术一般通过添加纤维、固体润滑剂及其他特种纳米功能填料来实现，但是其在填充上述填料后，其拉伸强度和韧性都下降，很难实现高承载能力与高的断裂伸长率。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料，组分包括质量比为100:(1
‑
2):(5
‑
8)的炭黑粉、氧化物凝胶以及改性水滑石粉的混合粉，还包括胶黏剂，混合粉与胶黏剂的质量比为100:(2
‑
4)；
[0009]其中，氧化物凝胶的组分包括质量比为1:(1
‑
2)：(3
‑
5)：(10
‑
15)的Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇；改性水滑石粉的组分包括质量比为(10
‑
20)：(1
‑
3)：(2
‑
5)的水滑石、偶联剂和改性剂。
[0010]在本专利技术更进一步的方案中：炭黑基颜料的组分包括质量比为100:(1.2
‑
1.8):(6
‑
7)的炭黑粉、氧化物凝胶以及改性水滑石粉的混合粉，还包括胶黏剂，混合粉与胶黏剂
的质量比为100:(2.5
‑
3.5)；
[0011]其中，氧化物凝胶的组分包括质量比为1:(1.2
‑
1.8)：(3.5
‑
4.5)：(11
‑
14)的Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇；改性水滑石粉的组分包括质量比为(12
‑
18)：(1.5
‑
2.5)：(3
‑
4)的水滑石、偶联剂和改性剂。
[0012]在本专利技术更进一步的方案中：炭黑基颜料的组分包括质量比为100:1.5:6.5的炭黑粉、氧化物凝胶以及改性水滑石粉的混合粉，还包括胶黏剂，混合粉与胶黏剂的质量比为100:3；
[0013]其中，氧化物凝胶的组分包括质量比为1:1.5：4：13的Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇；改性水滑石粉的组分包括质量比为15：2：3.5的水滑石、偶联剂和改性剂。
[0014]在本专利技术更进一步的方案中：所述偶联剂选自双四硫化物、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0015]在本专利技术更进一步的方案中：所述改性剂包括二甲基亚砜、甲苯二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡。
[0016]在本专利技术更进一步的方案中：所述胶黏剂为松油醇。
[0017]一种如上所述的抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料的制备工艺，包括以下步骤：
[0018](1)制备炭黑粉：将炭黑材料进行纳米粉碎处理，得到炭黑粉；
[0019](2)制备氧化物凝胶；以去离子水为溶剂，按照质量比加入Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇，得到混合溶液，在80℃的水浴条件下持续搅拌混合溶液2
‑
4h，得到透明溶胶；
[0020](3)制备改性水滑石粉：将水滑石研磨成粉末状后按照质量比同偶联剂和改性剂一起加入反应釜中，密封抽真空并充氮气，然后以磁力搅拌6
‑
8h，真空干燥后得到改性水滑石粉；
[0021](4)制备炭黑基颜料：按照质量比将炭黑粉、氧化物凝胶和改性水滑石粉一起加入反应釜中，混合均匀后再加入胶黏剂继续搅拌均匀，最终得到炭黑基颜料。
[0022]在本专利技术更进一步的方案中：步骤(1)中，碳黑粉粒径小于1500目。
[0023]在本专利技术更进一步的方案中：在步骤(4)中，反应釜的温度为60
‑
120℃，搅拌时间为3
‑
6h。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025](1)本专利技术中选用的水滑石材料属于阴离子型层状化合物，经过改性后，水滑石表面的偶氮基被引出，使其形成含偶氮基的反应性水滑石，再通过加入胶黏剂，与纳米炭黑进行接枝反应，可以使纳米炭黑粒子间的分散性变好，同时也可以提高纳米炭黑的亲水性；
[0026](2)本专利技术工艺中的炭黑聚集体具有开放式结构，而且炭黑本身也属于多孔物质，以凝胶的形式在炭黑空隙中引入铁和铈，由于的超细氧化铈具有强的紫外线吸收性能，同时氧化铁也是优秀黑色颜料，所以该体系可与纳米炭黑配合来加强紫外线吸收效果，起到增强炭黑着色强度的作用。
[0027](3)在本专利技术工艺中，由于水滑石和复合氧化物凝胶都有极强的阻燃特性，其在对纸浆进行染色的过程中，可在其表面形成一层抗氧化的阻燃层，增强造纸的阻燃效果。
具体实施方式
[0028]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1
[0030]S1：制备炭黑粉：将炭黑材料进行纳米粉碎处理，得到粒径小于1500目的炭黑粉；
[0031]S2：制备氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料，其特征在于，组分包括质量比为100:(1
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2):(5
‑
8)的炭黑粉、氧化物凝胶以及改性水滑石粉的混合粉，还包括胶黏剂，混合粉与胶黏剂的质量比为100:(2
‑
4)；其中，氧化物凝胶的组分包括质量比为1:(1
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2)：(3
‑
5)：(10
‑
15)的Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇；改性水滑石粉的组分包括质量比为(10
‑
20)：(1
‑
3)：(2
‑
5)的水滑石、偶联剂和改性剂。2.根据权利要求1所述的抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料，其特征在于，组分包括质量比为100:(1.2
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1.8):(6
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7)的炭黑粉、氧化物凝胶以及改性水滑石粉的混合粉，还包括胶黏剂，混合粉与胶黏剂的质量比为100:(2.5
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3.5)；其中，氧化物凝胶的组分包括质量比为1:(1.2
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1.8)：(3.5
‑
4.5)：(11
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14)的Ce(NO3)3、Fe(NO3)3、柠檬酸和聚乙二醇；改性水滑石粉的组分包括质量比为(12
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18)：(1.5
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2.5)：(3
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4)的水滑石、偶联剂和改性剂。3.根据权利要求2所述的抗紫外线高阻燃造纸用炭黑基颜料，其特征在于，组分包括质量比为100:1.5:6.5的炭黑粉、氧化物凝胶以及改性水滑石粉的混合粉，还包括胶黏剂，混合粉与胶黏剂的质量比为100:3；其中，氧化物凝胶的组分包括质量比为1:1.5：4：...

【专利技术属性】
技术研发人员：金燚翥，周锋锐，黄莹，石鸿飞，李科科，
申请(专利权)人：安徽黑猫新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：