超分子插层结构无机-有机复合颜料的组装及性能研究
有机颜料具有颜色鲜艳、色泽明亮、色种齐全、易均匀分散于应用介质等优点,广泛用于油墨、油漆、涂料和塑料中,然而大多数有机颜料的耐热性和耐光性较差,因而制备耐热性和耐光性优异的颜料具有重要的意义。层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类阴离子型层状功能材料,具有主体层板元素的种类和数量可调控性,层间客体阴离子的可交换性,以及主体层板的可剥离性,使其作为离子交换材料、吸附材料、催化材料、光电磁功能材料、塑料助剂等在诸多领域展现出广阔的应用前景。
本论文利用LDHs的可插层组装性及LDHs主体层板对层间阴离子的稳定和保护作用,将染料阴离子组装到LDHs层间以提高染料阴离子的耐热性和耐光性,从而制备出一系列超分子结构无机.有机复合颜料；利用LDHs层间阴离子种类和数量的可调控性,通过调变插层组装到LDHs层间染料阴离子的种类和数量,实现对插层结构颜料显色行为的调控；利用可在金属等基底表面原位构筑LDHs薄膜的特点,采用离子交换法将染料阴离子插层组装到LDHs薄膜层间,赋予LDHs薄膜鲜艳的颜色,从而实现对基底的直接涂装。
论文研究内容和研究结果如下:
1.采用离子交换法和共沉淀法制备出系列超分子结构单组分染料阴离子插层无机.有机复合颜料。首先采用成核／晶化隔离法制备ZnAl-NO3-LDHs前体,利用LDHs层间阴离子可交换的特点,通过离子交换法分别将酸性媒介黄10和酸性绿28阴离子插层组装到ZnAl-LDHs层间,制备出黄、绿色超分子插层结构无机.有机复合颜料。采用共沉淀法制备出蓝色的超分子结构酸性蓝129阴离子插层无机.有机复合颜料。FT-IR和TG-DTA表征结果表明ZnAl-LDHs主体层板与层间客体染料阴离子存在主.客体相互作用,染料阴离子组装到LDHs层间后,其热氧化分解温度明显提高。热老化分析结果表明,超分子插层结构颜料的耐热性优于染料客体,光老化研究结果显示,插层组装之后,染料阴离子的耐光性也有一定程度的提高。
2.采用共沉淀法将酸性蓝25和酸性黄25阴离子共同插层组装到LDHs层间,制备出超分子结构酸性蓝25和酸性黄25阴离子共插层无机.有机复合颜料。系列表征结果表明,酸性蓝25和酸性黄25阴离子共同组装到了LDHs层间；随酸性蓝25添加量的增加,插层组装到层间的酸性蓝25阴离子逐渐增多,层状结构趋于规整,所制备的超分子结构颜料的颜色呈现梯度变化。FT-IR和TG-DTA表征结果表明,酸性蓝25和酸性黄25阴离子均与LDHs主体层板存在相互作用,导致组装之后的酸性蓝25和酸性黄25阴离子的热分解温度明显提高。耐热性和耐光性实验结果表明,通过超分子组装,使酸性蓝25和酸性黄25阴离子的耐热性和耐光性相对于染料客体本身得到了提高。
3.采用原位生长法在铝金属片和阳极氧化铝基底表面构筑了ZnAl-NO3-LDHs薄膜,采用离子交换法分别将酸性黄49和酸性黄25阴离子插层组装到原位生长在Al基底表面的ZnAl-LDHs层间,实现了对铝片的涂装。将酸性蓝25阴离子插层组装到原位生长在阳极氧化铝基底表面的ZnAl-LDHs层间,从而实现了对阳极氧化铝基底的涂装。薄膜中LDHs晶片主要以(ab)面垂直基底的方式存在,且由于染料阴离子的尺寸远大于NO3-,插层组装后的ZnAl-LDHs层间距明显增大,薄膜变得致密。由于染料阴离子与LDHs主体层板存在相互作用,插层组装到ZnAl-LDHs层间的酸性黄49、酸性黄25和酸性蓝25阴离子的热氧化分解温度均明显提高。热老化和光老化实验结果表明,染料阴离子插层LDHs薄膜的耐热性和耐光性均优于相应的染料客体。
层状双金属氢氧化物;超分子插层;有机颜料;LDHs薄膜;离子交换法
北京化工大学
博士
化学工程与技术
李殿卿
2011
中文
TQ620.1;O641.3
136
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）