專利名稱：一種制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化學(xué)制備領(lǐng)域，具體地涉及一種制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米 氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁具有硬度高、熔點高、抗氧化、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)熱性高、電阻率高等優(yōu)異 性能。片狀氧化鋁作為一種特種氧化鋁和重要的粉體材料，不僅具備普通氧化鋁的優(yōu)良 性能而且還由于具有特殊的二維片狀結(jié)構(gòu)、適中的表面活性、良好的附著力、反射光線的 能力以及顯著的屏蔽效應(yīng)等而得到了大量的研究開發(fā)。片狀氧化鋁的制備可以通過很多 方法，主要有熔鹽法、水熱(醇熱)法、涂膜法、機械法以及液相間接制備法等。王步國 等[王步國，田明原，施爾畏.熱液條件下直接制備α-Al2O3微晶形態(tài)特征.科學(xué)通報， 1997,42(24) :2663]以KBr和1，4_ 丁二醇作為反應(yīng)介質(zhì)，使用Al (NO3)3溶液中加適量氨 水制得的氫氧化鋁膠體做前驅(qū)物，通過醇熱反應(yīng)，在300°C下經(jīng)24h制備出了六角板狀的 α_Α1203 %Μ本。Adair· [Adair JH, Cho S B, Bell N S, et al. Recent developments in morphological control of α -A1203particles synthesized in 1,4-butanediol solution. J Dispersion SciTechn, 2001, 22 (2-3) :143]在 1，4_ 丁二醇溶液中通過控制反 應(yīng)時間、攪拌速率、適量的甲醇添加劑和固載量(反應(yīng)粉體的質(zhì)量)，在300°C下直接沉淀， 也得到了規(guī)則的六角及其他多面體型的氧化鋁粉體。以上純水熱法直接制備片狀氧化鋁水 熱溫度較高，對設(shè)備的依賴性比較強。擬薄水鋁石作為氧化鋁的前驅(qū)物，它在一定溫度下焙燒制備氧化鋁的過程中形貌 往往不發(fā)生變化，也就是說，氧化鋁的形貌往往取決于其前軀體的形貌。目前已經(jīng)制備的異 形薄水鋁石/Y-AL203包括納米線、納米管、納米帶、納米纖維、納米棒、納米片組成的小球 等。CN101704538報道了制備系列異形分級擬薄水鋁石的水熱方法，它是將沉淀劑與不含 硫酸根的鋁鹽熔解在蒸餾水中，隨后加入硫酸鹽，攪拌均勻后形成總Al3+濃度為0. 004 0.35!1101/1、沉淀劑和六13+摩爾比為1.4 2.6 1. 0的溶液，然后將該溶液轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯聚四 氟乙烯的水熱釜中進行水熱反應(yīng)，得到的水熱產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾后用蒸餾水洗滌濾餅 至中性，再將中性濾餅用無水乙醇洗滌一次并抽濾，最后經(jīng)真空干燥后得到異形分級擬薄 水鋁石。Chen 等人[ChenX. Y.，Hun H. S.，Lee S. W. · Nanotechnology，2007，18，285608]報道 了一種擬薄水鋁石納米薄片和納米線的水熱制備方法，先向70ml蒸餾水中加入13mmol硝 酸鋁，然后分別加入16mmol和30mmol尿素，調(diào)節(jié)溶液的PH分別約5和10，在140 200°C 下水熱處理1 后，分別得到擬薄水鋁石納米線和納米薄片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，通過 先制備具有一定幾何形狀的擬薄水鋁石粒子，再通過高溫煅燒的方式來得到相同形貌的氧 化鋁，減少水熱階段對設(shè)備的要求，達到制備片狀氧化鋁的目的。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法， 是在較緩和的水熱反應(yīng)條件下，以硝酸鋁為鋁源，制備具有一定規(guī)則形貌的片狀擬薄水鋁 石，進一步煅燒后制備片狀氧化鋁，然后通過對氧化鋁進行表面處理最終制的片狀疏水性
氧化鋁。具體地說，本發(fā)明提供的制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，包括如 下步驟1)將無水乙醇加入到硝酸鋁水溶液中，攪拌下加入油胺，將攪拌均勻的凝膠狀混 合物直接轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在200-220°C溫度條件下反應(yīng)，冷卻干燥后研磨制得具有幾何形 狀的片狀擬薄水鋁石粒子；2)將擬薄水鋁石粒子煅燒后得到具有相同形貌的Y -氧化鋁；3)將Y-氧化鋁粉末配制成5 15%濃度的漿料，加入表面活性劑作為改性劑， 60-80 V下攪拌，冷卻后進行過濾、干燥和研磨，制備得到納米氧化鋁。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中油胺為碳鏈長度大于 4的脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇類疏水修飾劑物質(zhì)一種或幾種。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中硝酸鋁水溶液中，硝酸 鋁與水的質(zhì)量份數(shù)比為0.1 1.5 1。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中步驟1中硝酸鋁與油 胺的份數(shù)比為0.001 3g 6 9ml。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中步驟1的硝酸鋁水溶 液中加入有無水乙醇，硝酸鋁與無水乙醇的份數(shù)比為0. 001 3g 0 5ml。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中作為改性劑的表面活 性劑為硬脂酸及相應(yīng)的鹽、油酸及相應(yīng)的鈉鉀鹽、十二烷基磺酸鈉之一或幾種混合物。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中為防止板結(jié)成塊，配制 的氧化鋁漿料中氧化鋁與醇水溶液的質(zhì)量份數(shù)配比為5 15 85 95。所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中改性劑與氧化鋁的質(zhì) 量份數(shù)配比為硬脂酸大于0. 小于5% 氧化鋁大于小于99%份。本發(fā)明制備片型擬薄水鋁石時反應(yīng)條件溫和，重現(xiàn)性好。通過在煅燒和表面活性 劑表面改性處理可以制備出一系列不同活化指數(shù)和吸油值的納米氧化鋁。通過該方法制備 的疏水性氧化鋁可以作為轉(zhuǎn)印油墨用無機顏料。


圖1為本發(fā)明水熱產(chǎn)物擬薄水鋁石透射電子顯微鏡圖。圖2為本發(fā)明水熱產(chǎn)物薄水鋁石的XRD圖譜。圖3為本發(fā)明650°C煅燒產(chǎn)物氧化鋁的透射電子顯微鏡圖。圖4為本發(fā)明650°C煅燒產(chǎn)物氧化鋁的XRD圖譜。
具體實施例方式本發(fā)明是先將無水乙醇加入到配置好的硝酸鋁水溶液中，在不斷攪拌的情況下緩 慢加入脂肪胺，將攪拌均勻的凝膠狀混合物直接轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在200-220°C溫度條件下反應(yīng)10_20h，然后經(jīng)過冷卻、洗滌、干燥、研磨制得具有一定幾何形狀的片狀擬薄水鋁石粒 子。然后將擬薄水鋁石粒子煅燒后可得到具有相同形貌的Y-氧化鋁。將已經(jīng)制備好的 Y-氧化鋁粉末配制成5 15%濃度的漿料，采用表面活性劑作為改性劑，加入到配置好的 漿料中，在一定溫度條件下不斷攪拌30 60min，將冷卻后的漿料進行過濾、干燥和研磨， 得到納米氧化鋁。下面用實施例來進一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明并不受此限制。實施例1稱取1. 5g硝酸鋁放入盛有1. Og去離子水的錐形瓶中，配制成硝酸鋁溶液；取3ml 無水乙醇加入到硝酸鋁溶液中；將油胺在50°C條件下加熱至澄清透明，取9ml油胺緩慢滴 加到不斷攪拌的硝酸鋁溶液中，繼續(xù)攪拌至均勻后將凝膠狀混合物直接轉(zhuǎn)移至25ml水熱 釜中，200°C溫度下反應(yīng)IOh ；將冷卻后的反應(yīng)產(chǎn)物用無水乙醇洗滌3次并通過離心方式進 行分離；然后在80°C條件下干燥10h，研磨后得到粒徑集中在50 IOOnm規(guī)則的片狀產(chǎn)物 (見圖1)；經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相(見圖2)；粒徑集中在50-100nm;65(TC煅燒后得 到氧化鋁形貌同煅燒前擬薄水鋁石的粒子(見圖幻；經(jīng)XRD分析為Y-Al2O3 (見圖4)。實施例2按照實施例1來制備擬薄鋁石粒子，不同的是硝酸鋁的量為3. 0g，溶解于2. Og去 離子水中，加入的無水乙醇的量為5ml。實施例3按照實施例1來制備擬薄鋁石粒子，不同的是硝酸鋁的量為1. 0g，溶解于1. Og去 離子水中，加入的無水乙醇的量為ani。實施例4按照實施例1來制備擬薄鋁石粒子，不同的是硝酸鋁的量為0. 8g，溶解于0. 6g去 離子水中，不加無水乙醇。實施例5按照實施例1制備擬薄鋁石粒子，不同的是水熱時間為20h。實施例1 5是制備具有片狀外形的擬薄水鋁石粒子的實例，在水熱溫度200 220°C，硝酸鋁與油胺比例為0. 001 3g 6 9ml，硝酸鋁與乙醇比0.001 3g 0 5ml 的工藝條件下，均可制得具有相同形貌的片狀擬薄水鋁石粒子，其粒徑集中在50 IOOnm 范圍內(nèi)。以上實施例產(chǎn)物均為與實施例1相同的具有一定幾何形狀的片狀擬薄水鋁石粒 子。實施例6將片狀擬薄水鋁石在650°C條件煅燒得到的Y-氧化鋁粉末配制成10%濃度的漿 料，溶劑的中醇水的比例為1 1，加入10%硬脂酸作為改性劑，加入到配置好的漿料中，在 75士3°C的溫度條件下不斷攪拌30 60min，對氧化鋁進行表面改性，將冷卻后的漿料進行 過濾、干燥和研磨。實施例7按照實施例6來制備改性氧化鋁，不同的是硬脂酸的比例為20%。實施例8按照實施例6來制備改性氧化鋁，不同的是硬脂酸的比例為50%。
實施例9按照實施例6來制備改性氧化鋁，不同的是溶劑的中醇水的比例為7 3。實施例10按照實施例6來制備改性氧化鋁，不同的是全部用乙醇作為稀釋氧化鋁的溶劑。以上實施例6 10中得到的改性氧化鋁物性(活化指數(shù)、吸油值、表觀現(xiàn)象)，如 表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，包括如下步驟1)攪拌下，在硝酸鋁水溶液中加入油胺，將攪拌均勻的凝膠狀混合物直接轉(zhuǎn)移至水熱 釜中，在200-220°C溫度條件下反應(yīng)，冷卻干燥后研磨制得具有幾何形狀的片狀擬薄水鋁石 粒子；2)將擬薄水鋁石粒子煅燒后得到具有相同形貌的Y-氧化鋁；3)將Y-氧化鋁粉末配制成5 15%濃度的漿料，加入表面活性劑作為改性劑， 60-80°C下攪拌，冷卻后進行過濾、干燥和研磨，制備得到納米氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中油胺為 碳鏈長度大于4的脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇類疏水修飾劑物質(zhì)一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中硝酸鋁 水溶液中，硝酸鋁與水的質(zhì)量份數(shù)比為0. 1 1. 5 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中，步驟1中 硝酸鋁與油胺的份數(shù)比為0.001 3g 6 9ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中步驟1 的硝酸鋁水溶液中加入有無水乙醇，硝酸鋁與無水乙醇的份數(shù)比為0.001 3g 0 5ml。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中作為改 性劑的表面活性劑為硬脂酸及相應(yīng)的鹽、油酸及相應(yīng)的鈉鉀鹽、十二烷基磺酸鈉之一或幾 種混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中為防止 板結(jié)成塊，配制的氧化鋁漿料中氧化鋁與醇水溶液的質(zhì)量份數(shù)配比為5 15 85 95。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，其中改性劑 與氧化鋁的質(zhì)量份數(shù)配比為硬脂酸大于0. 小于5% 氧化鋁大于小于99%份。
全文摘要
一種制備片狀疏水性轉(zhuǎn)印油墨用納米氧化鋁的方法，包括如下步驟1)攪拌下，在硝酸鋁水溶液中加入油胺，將攪拌均勻的凝膠狀混合物直接轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在200-220℃溫度條件下反應(yīng)，冷卻干燥后研磨制得具有幾何形狀的片狀擬薄水鋁石粒子；2)將擬薄水鋁石粒子煅燒后得到具有相同形貌的γ-氧化鋁；3)將γ-氧化鋁粉末配制成5～15％濃度的漿料，加入表面活性劑作為改性劑，60-80℃下攪拌，冷卻后進行過濾、干燥和研磨，制備得到納米氧化鋁。本發(fā)明制備的疏水性氧化鋁可以作為轉(zhuǎn)印油墨用無機支撐材料。
文檔編號B82Y40/00GK102120594SQ20111000938
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者劉志宏, 姚建華, 崔光磊, 徐紅霞, 朱玉偉, 王海波, 陳驍, 韓鵬獻 申請人:中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所