（化学专业论文）超分子插层结构颜料的组装及其性能研究.pdf

学位论文数据集 f f f f l | i f i i 1 i i i f | i l i f f l f f l | l f f 佣 y 18 7 7 5 8 9 中图分类号t q l l 学科分类号1 5 0 1 5 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 11 0 4 2 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名王倩学号2 0 0 8 0 0 1 0 4 2 获学位专业名称化学获学位专业代码0 7 0 3 0 2 课题来源国家自然科学基金项目研究方向新型功能材料 论文题目 超分子插层结构颜料的组装及其性能研究 关键词水滑石，颜料，光稳定性、热稳定性 论文答辩日期2 0 1 1 年5 月论文类型基础研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师李殿卿教授北京化工大学应用化学 评阅人l李峰教授北京化工大学应用化学 评阅人2张慧教授北京化工大学应用化学 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员蝴杨文胜教授北京化工大学 答辩委员l孙晓明教授北京化工大学 答辩委员2 周云山 教授北京化工大学 答辩委员3陈旭副教授北京化工大学 答辩委员4刘军枫副教授北京化工大学 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b 厂r1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查 询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 超分子插层结构颜料的组装及其性能研究 摘要 有机颜料由于其色泽鲜艳、品种齐全、易于分散等特点广泛于应用油 漆、涂料、食品、纺织、造纸、印染和化妆品等诸多行业，然而有机颜料 的耐热、耐光和耐候性能较差，严重限制其在相关领域的应用，因而研究 高耐热、耐光和耐候性的新型颜料具有重要的意义。 基于类水滑石层状材料的可插层组装性、层间阴离子可交换性和主体 层板对层问阴离子的屏蔽作用，分别采用成核晶化隔离法、离子交换法 和单滴共沉淀法，将2 ，5 二氯代一4 ( 5 羟基一3 甲基- 4 ( 磺基偶氮苯基) 吡唑 1 一基) 苯磺酸二钠盐( d h s b ) 、1 氨基4 一( 环乙氨基) 9 ，1 0 二氢9 ，1 0 一二氧 杂葸2 一磺酸钠盐( a c d s ) 以及3 羧基5 羟基一( 对苯磺酸) 4 一( 对苯磺酸偶 氮) 吡唑三钠盐( h s s c ) 的阴离子插层组装到z i 认l 水滑石前驱体层间， 制备了新型超分子插层结构的无机有机复合颜料z 斛d h s b l d h s 、 z m 1 a c d s l d h s 和z n a l h s s c l d h s 。 采用x i m 、f t - i r 、t g d t a 、t e m 、s e m 和i c p 等表征手段，对所 制备的三种超分子插层结构颜料进行了详细的分析和表征，结果表明， z 1 1 - a 1 d h s b l d h s 、z n a l a c d s l d h s 和z i l a l 。h s s c l d h s 无机有机复 合颜料结构中存在超分子相互作用，具有典型的超分子结构特征，且晶体 结构完整，平均颗粒尺寸分别为5 0l 瑚、1 2 0n i l l 和1 0 0i l l l l ，化学组成分 别 为 【z i l o 6 7 a l o 3 3 ( 0 h ) 2 ( d h s b ) o 1 7 。o 7 6 h 2 0 、 摘要 z n o 6 5 a l o 3 5 ( o h ) 2 】( a c d s ) o 3 5 o 14 h 2 0 和 【z n o 7 4 a l o 2 6 ( o h ) 2 】( h s s c ) o 0 8 o 5 5 h 2 0 。 分另u 对z n a l d h s b l d h s 、z n a l a c d s l d h s 和z n a l h s s c l d h s 的光稳定性考察结果显示，光老化5 0m i n 后色差值e 分别由纯染料客体 的4 8 、1 2 8 和7 - 2 降低到新型颜料的3 6 、2 1 和5 4 ；热老化实验同时显 示，与插层前染料客体相比，插层组装后的三种颜料的热稳定性也有明显 的提高。z n a l d h s b l d h s 、z n a l a c d s l d h s 和z n a i h s s c l d h s 是 光、热稳定性良好的有机无机复合颜料。 关键词：染料、颜料、水滑石、插层组装、光稳定性、热稳定性 i l 一 垒望! ! 坠曼! 一一 _ - 一一 s t u d i e so na s s e m b l ya n dp r o p e r t i e so f p i g m e n t sw i t hs u p r a m o l e c u l a r i n t e r c a l a t e d s t r u c t u r e a b s t r a c t o 曙a n i cc o l o r a n t sh a v eb e e nw i d e l yu s e df o rp a i n t s ，i 1 1 i ( s ，p l a s t i c s ，t e x t i l e ， p 印e r ，f o o d ，m e d i c i l l ea n dc o s m e t i cb e c a u s eo fm e i rb r i g h tc o l o r ，a b u n d a n t v a r i e t i e sa n dd e c e n t r a l i z a t i o n t h e i rp o o rt h e m 0 - a i l dp h o t o - s t a b i l i 吼h o w e v h a ss e r i o u s l yh i n d e r e dt h e i ra p p l i c a t i o nf i e l d s t h e r e f o r e ，i ti s 锄i m p o r t a n t i s s u et oe x p l o r en o v e lc o l o r a n t sw i t hh i g h e rm e m o 一粕dp h o t o - s 讪i l i 够舔 r e q u i r e df o rp m c t i c a la p p l i c a t i o n s i nt h i sp a p e r ，w es y n t h e s i z e dz n a l - d h s b l d h s ，z n a l - a c d s - l d h s a n dz n a l h s s c l d h sb yt l l em e t h o di n v o l v i n gs e p a r a t en u c l e a t i o na n da g i n g s t e p s ( s n a s ) ，a n i o n - e x c h a n g em e t h o d a n dc o p r e c i p i t a t i o nm e t h o d t h r e ep r e p a r e ds a m p l e sw e r e 如l l yc h a r a c t e r i z e db yv 撕o u st e c h n i q u e s s u c ha sx r d ，f t - i rt g d 1 a ，t e m ，s e ma n di c p 1 1 1 er e s u l t ss h o wt h a t t h e s es a m p l e sh a v eas u p r a m o l e c u l a rs t m c t u r e w i t ht h e i rc o r r e s p o n d i n g c h e m i c a l c o m p o s i t i o n s 【z n o 6 7 a l o 3 3 ( o h ) 2 】( d h s b ) o 1 7 。o 7 6 h 2 0 z n o 6 5 a l o 3 5 ( o h ) 2 】( a c d s ) o 3 5 0 14 h 2 0 a n d 【z n o 7 4 a l o 2 6 ( 0 h ) 2 】( h s s c ) o 0 8 0 5 5 h 2 0a n dm ea v e r a g ep a r t i c l es i z ei s5 0 珈m ， l l i 垒璺! ! 坠塑 1 2 0i u l la n dl o o m 1 1 ，r e s p e c t i v e l y b e s i d e s ，t h et h e 肌o - a n dp h o t o - s t d b i l i 够o ft h e s et h r e e s a m p l e sw e r e i n v e s t i g a t e di 1 1d e t a i l t h er e s u l t ss u g g e s tt h a tt h ep r e p a r e di n o 唱a n i c o 唱a n i c p i g m e n t sh a v eh i g h e rt h e r m o - a n dp h o t o - s t a b i l i t yt i l a nt h er e l a t e dd y es p e c i e s b e f o r ei n t e r c a l a t i o nd u et ot h eh o s t g u e s ti n t e r a c t i o n k e yw o r d s ：d y e ，p i g m e n t ，l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ，i n t e r c a l a t i o n ， 1 1 1 e m a l - s 切b i l 畋p h o t o - s t a b i l i 够 i v 目录 目录 第一章文献综述l 1 1 着色剂l 1 1 1 染料1 1 1 2j 颜料3 1 1 3 着色剂的发展趋势4 1 2 水滑石。4 1 2 1 水滑石( l d h s ) 概述5 1 2 2 水滑石的组成与结构5 1 2 3l d h s 的性质7 1 2 3 1 组成和结构的可调控性。7 1 2 3 2 碱性8 1 2 3 3 热稳定性8 1 2 3 4 粒径的可调控性8 1 2 - 3 5 结构记忆效应。9 1 2 4 水滑石的制备9 1 2 5 水滑石的表征方法1 2 1 3 超分子插层结构颜料的研究进展1 4 1 4 本论文的研究目的、意义和内容1 5 第二章实验部分16 2 1 实验药品16 2 2 实验内容l6 2 2 1 水滑石前驱体z n a l - n 0 3 l d h s 的制备1 7 2 2 1 1 成核晶化隔离法制备z n 2 a l - n 0 3 l d h s 1 7 2 2 1 2 成核晶化隔离法制各z n 3 a 1 n 0 3 l d h s 1 7 2 2 2z n a l d h s b l d h s 的制备17 2 2 2 1 离子交换法制备z n a l d h s b l d h s 1 7 2 2 2 2 单滴共沉淀法组装z n a l d h s b l d h s 18 2 2 2 3 成核晶化隔离法组装z n a l d h s b l d h s 1 8 2 2 3 离子交换法制备z n a l a c d s l d h s 1 9 v 目录 2 2 4 z n a l h s s c l d h s 的制备。1 9 2 2 4 1 离子交换法组装z n a l h s s c l d h s 1 9 2 2 4 2 单滴共沉淀法组装z n a l h s s c l d h s l9 2 2 4 3 成核晶化隔离法组装z n a i h s s c l d h s 。2 0 2 2 4 颜料样品的光、热稳定性测试。2 0 2 3 样品的分析表征2 l 2 3 1x 射线衍射分析2 1 2 3 2 红外分析2 l 2 3 3 紫外可见光吸收分析2 l 2 3 4 热重分析。2 l 2 3 5i c p 分析2 2 2 3 6 扫描电子显微镜分析。2 2 2 3 7 高分辨透射电子显微镜分析2 2 2 3 8 颜色差值e 分析2 2 第三章超分子结构z n a l d h s b l d h s 的组装及其性能研究2 3 3 1 前言2 3 3 2z n a l d h s b l d h s 组装条件的选择2 3 3 2 1 组装方法的选择2 4 3 2 2 层板主体z n a l 摩尔比的选择2 4 3 3z n a l d h s b l d h s 的晶体结构2 5 3 4z n a l d h s b l d h s 的形貌2 8 3 5z n a l d h s b l d h s 的红外分析3 0 3 6z n a l d h s b - l d h s 的t g d 1 a 分析3l 3 7z n a l d h s b l d h s 的化学组成3 2 3 8z n a l d h s b l d h s 的结构模型3 3 3 9z n a l d h s b l d h s 的光、热稳定性研究3 4 3 9 1z n a l d h s b l d h s 的热稳定性研究3 4 3 9 2z n a l d h s b l d h s 的光稳定性研究。3 6 3 1 0 小结3 6 第四章超分子结构z n a l - a c d s l d h s 的组装及其性能研究3 8 4 1 前言3 8 目录 4 2z n a l a c d s l d h s 的晶体结构3 8 4 3z n a l - a c d s l d h s 的形貌4 0 4 4z n a l a c d s l d h s 的红外分析。4 1 4 5z n a l a c d s l d h s 的t g d 1 a 分析4 2 4 6z n a l a c d s l d h s 的化学组成4 4 4 7z n a l a c d s l d h s 的结构模犁4 5 4 8z n a l a c d s l d h s 的光、热稳定性研究4 6 4 8 1z n a i a c d s l d i s 的热稳定性研究4 6 4 8 2z n a i a c d s l d h s 的光稳定性研究。4 7 4 9 卅、结4 7 第五章超分子结构z n a l h s s c l d h s 的组装及其性能研究4 9 5 1 前言4 9 5 2z n a l h s s c l d h s 组装条件的选择4 9 5 2 1z n a l h s s c l d h s 组装方法的选择4 9 5 2 2 层板主体z n a l 摩尔比的选择5 0 5 3z n a i h s s c l d h s 的晶体结构5l 5 4z n a l h s s c l d h s 的形貌5 3 5 5z n a l h s s c l d h s 的红外分析5 5 5 6z n a l h s s c l d h s 的t g d 1 a 分析5 6 5 7z n a l h s s c l d h s 的化学组成5 7 5 8z n a l h s s c l d h s 的结构模型5 8 5 9z n a l h s s c 。l d h s 的光、热稳定性研究5 8 5 9 1z n a i h s s c l d h s 的热稳定性研究5 8 5 9 2z n a l h s s c l d h s 的光稳定性研究5 9 5 1 0 小结6 0 第六章结论6 2 论文的创新点6 3 参考文献6 4 发表论文及申请专利情况7 l v i f 旦2 一一 致谢7 2 论文作者及导师简介7 3 v i i i c o n t e n t c o n t e n t c h a p t e r 1o v e n r i e w 1 1 1c o l o r a n t l 1 1 1d y e l 1 1 2p i g m e n t ：。3 1 1 3d e v e l o p m e n to f c o l o r a n t ；4 1 2l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ( l d h s ) 一4 1 2 1r e v i e wo fl d h s 5 1 2 2s t r u c t u r ea n dc o m p o s i t i o no fl d h s 5 1 2 3p r o p e r t yo fl d h s 7 1 2 3 1f l e x i b i l i 哆o fc o m p o s i t i o na n ds n i l c t u r e 7 1 2 3 2a l k a l i n i “8 1 2 3 3t h e m a ls t a b i l i 锣8 1 2 3 4f l e x i b i l i t yo f c 珂s t a ls i z e 8 1 2 3 5f 沁- c o n s t m c t u r ec a p a b i l i 妙9 1 2 4p r e p a r a t i o no fl d h s 9 1 2 5c h a r a c t e r i z a t i o no f l d h s 1 2 1 3s t u d yp r o g r e s so fd y e p i g m e n t s 锄i o n si n t e r c a l a t e dl d h s 1 4 1 4o b j e c t i v e ，s i g n i f i c a n c ea n dw o r k so f t h i sr e s e a r c h 15 c h a p t e r 2e x p e r i m e n t a ls e c t i o n 1 6 2 1l a t e r a li i s t 16 2 2e x p e r i m e n t a lc o n t e n t 16 2 2 1p r e p a r a t i o no f z n a l n 0 3 l d h s 17 2 2 1 1p r e p a r a t i o no f z n 2 a l n 0 3 l d h sb ys n a s 1 7 2 2 1 2p r e p a r a t i o no f z n 3 a l n 0 3 - l d h sb ys n a s 。1 7 2 2 2p r e p a r a t i o no f z n a l d h s b l d h s 1 7 2 2 2 1 p r e p a r a t i o no f z n a l - d h s b l d h sb ya n i o n - e x c h a n g em e t h o d 1 7 2 2 2 2p r e p a r a t i o no f z n a l - d h s b l d h sb yc o p r e c i p i t a t i o nm e t h o d l8 2 2 2 3p r e p a r a t i o no fz n a l d h s b - l d h sb ys n a s 18 2 2 3p r e p a r a t i o no f z n a l - a c d s l d h sb ya n i o n e x c h a n g em e t h o d 19 c o n t e n t 2 2 4 p r e p a r a t i o no f z n a l h s s c l d h s l9 2 2 4 1p r e p a r a t i o no f z n a l h s s c l d h sb ya n i o n e x c h a n g em e t h o d 。1 9 2 2 4 2p r e p a r a t i o no f z n a l h s s c l d h sb yc o p r e c i p i t a t i o nm e t h o d 1 9 2 2 4 3p r e p a r a t i o no fz n a l h s s c l d h sb ys n a s 2 0 2 2 4t h e r m a ls t a b i i i t yi i g h ts t a b i l i t yo fz n a i d h s b - l d h s 2 0 2 3a n a l v s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o n ：。21 2 3 1x r d 2 l 2 3 2f t - i r 2l 2 3 3u v - v i sa b s o r p t i o ns p e c t r a 2 l 2 3 4t g d 1 a 。2l 2 3 5i c p 2 2 2 3 6s e m 2 2 2 3 7h r - 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