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一類新型鉍(Ⅲ)配合物及其高效制備方法和顏料用途的制作方法

文檔序號:3592449閱讀:405來源:國知局
專利名稱:一類新型鉍(Ⅲ)配合物及其高效制備方法和顏料用途的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一類具有良好的耐溶劑性、無毒新型的鉍(III)配合物及其制備方法和配合物中典型化合物作為著色顏料的應用,屬于鉍配合物及其應用領域。
背景技術
秘在兀素周期表中是第83號兀素,歸屬于VA族,基態(tài)電子構型為[Xe]4f145cT6S26p3,原子量208.98,是元素周期表中最重的穩(wěn)定金屬元素,也是自然界中唯一兼具相對價廉、低毒和低放射性等特性的重金屬元素,且具有不致癌性,被稱為“綠色金屬”。鉍主要有兩個價態(tài)(+3,+5),其中三價鉍是最普遍和最穩(wěn)定的氧化態(tài),自然界以氧化物(Bi2O3),碳酸鹽((BiO)2CO3)及硫化物(Bi2S3)的形式存在。根據(jù)Pearson’s的軟硬酸堿理論,鉍(Bi3+)屬于邊界離子,對氧和氮有很高的親和性。鉍化合物的結構復雜,其配位數(shù)為3-10不等。鉍由于和鉛在許多性能方面都很接近,而且是對人體無害的“綠色金屬”,其化合物除了廣泛應用于臨床醫(yī)藥、化工冶金以外,更是在現(xiàn)代化工生產中成了替代鉛的首選材料。1、國內外顏料的研究和應用現(xiàn)狀將金屬鉍作為顏料產品成分應用的歷史很短,而且都是無機顏料產品,主要是以釩酸鉍和鑰酸鉍為主,近些年來國外研究、開發(fā)和應用相當活躍,如德國的BASF公司,美國的杜邦公司,F(xiàn)eiro公司,日本的大日精華公司等對鉍黃的研究十分深入。我國對鉍黃的研究主要是為提高其性能而做的后續(xù)處理研究,且集中在一些院所高校,如對包核型釩酸鉍的合成與性能進行研究,制備納米釩酸鉍,并進行包覆處理以大大提高顏料的色澤度、著色力和耐高溫性。但是到目前為止,鉛鉻顏料一直占有主導地位,其消費量在70年代中期曾達到了歷史頂峰。由于含有危害人體(特別是兒童)健康的酸溶性鉛,自70年代后期以來,產銷量開始下降,特別是在美國、日本、西歐等發(fā)達國家和地區(qū)。國內鉻系產品主要是未經處理的普通型產品,其特點是色相純正,顏色強度高,但各種耐性差,暴露于大氣中易變暗。傳統(tǒng)的鉻系,鎘系和鐵系顏料其中含有危害人類健康和造成嚴重環(huán)境污染的重金屬:鉻、鉛、鎘,以及存在的系列安全問題,目前正面臨禁用或限制使用。金屬氧化物混相顏料是新型的無機顏料,是由多種金屬氧化物經高溫反應而生成的,以鈦黃顏料為例,鈦黃是以TiO2為主要成分的金紅石型金屬氧化物混相顏料(rutilemixed-phase pigments),其制備主要有固相反應法和液相反應法,兩種方法各有特點,工業(yè)生產主要采用固相反應法,生產工藝簡單,但生產的顏料性能難以滿足高端市場需求;液相反應法可制得高品質的鈦黃顏料,但工藝復雜、成本較高。目前國內由于制備技術的限制,制得的鈦系顏料粒徑較大、著色力低、分散性差,使用成本較高,沒有得到廣泛的實際應用。除此以外,有機顏料因具有色譜全、顏色鮮艷、著色力高的特點,近年來用途日益廣泛。但有機顏料除部分高端產品外, 普遍存在耐氣候牢度、耐光性和耐熱性等方面表現(xiàn)不佳的問題,而且成本偏高,污染較為嚴重。為了適應不同用途的要求,越來越多的研究致力于有機顏料的開發(fā),應用性能的改進提升。如研究引發(fā)劑用量、反應溫度、反應時間、攪拌速度等因素對顏料分散性的影響及變化趨勢;探討有機顏料表面改性和表面助劑等。顏料除了賦予產品卓越的色彩之外,還具有優(yōu)異的耐熱性、耐候性,因此獲得新型特殊功能顏料已成為該行業(yè)工業(yè)技術進步和應用領域拓展的重要動力之一。人們在顏料的研究和制備方面已經做了大量的工作,開發(fā)顏料新品種和改進顏料性能,低端的顏料制品雖具有明顯的價格優(yōu)勢,但是普遍存在較為嚴重的毒害作用或者是產品性能缺陷難以滿足需求等問題,而且隨著環(huán)保法規(guī)要求的提高和日益嚴重的污染問題,該類顏料正在逐步退出市場;高端顏料性能優(yōu)異,能夠達到無毒害、無污染的要求,但是價格偏高,僅適用于少數(shù)的高端行業(yè),目前還難以形成廣泛的應用。無論是從國家環(huán)保法規(guī)方面還是市場需求上來說,提高顏料的安全環(huán)保水平和產品性能,實現(xiàn)無害化已經得到了業(yè)內企業(yè)的廣泛認同,同時也是社會發(fā)展的必·然趨勢,但國內無機顏料生產企業(yè)目前在這一領域有所實質突破的屈指可數(shù),針對這些問題,非常有必要進行更廣泛的研究,尋求新型優(yōu)質顏料產品。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一類新型的鉍(III)配合物,開發(fā)高性價比的新型無毒顏料。這類配合物性質穩(wěn)定,著色力高,具有突出的耐酸堿、耐溶劑性,用于化工顏料行業(yè),豐富顏料品種,克服部分現(xiàn)有顏料應用上的問題,同時提供一種高效環(huán)保的制備方法。本發(fā)明所指的鉍(III)配合物是一類結構中以氮雜環(huán)和芳香羧酸為配陰離子,金屬鉍(III)為中心離子的配合物,結構式為Bi (A)2B(A為芳香羧酸類物質,B為氮雜環(huán)類化合物),該結構中芳香羧酸脫質子以羧酸根與Bi3+配位,氮雜環(huán)的氮參與配位形成的配合物,特征在于包含如下結構部分:
權利要求
1.一類新型細微粉末狀有色鉍(III)配合物及其制備方法和顏料用途,其特征在于以氮雜環(huán)和芳香羧酸為配體,金屬鉍(III)為中心離子的配合物,其結構式為Bi (A)2B(A為芳香羧酸類物質,B為氮雜環(huán)類化合物),該結構中芳香羧酸脫質子以羧酸根與Bi3+配位,氮雜環(huán)以氮與Bi3+雙齒配位,形成的配合物有光亮色澤,能夠作為顏料用途,分子結構中包含如下結構:
2.一種制備權利要求1所述鉍配合物的方法,包括以下步驟: (1)將按計量的氮雜環(huán)化合物和芳香羧酸化合物溶于溶劑中,混合均勻,無明顯沉淀和渾濁后再過濾、得到澄清的有機配體混合液。
(2)將鉍用酸溶解,待無明顯沉淀和渾濁后再過濾,得到澄清的鉍離子溶液,將有機配體溶液滴加到恒溫的鉍離子溶液中,邊加邊攪拌,反應后,過濾,洗滌,干燥,得到有機配體與鉍的配合物。
3.根據(jù)權利要求1所述配合物,其特征在于包含上述結構,苯環(huán)和氮雜環(huán)上支鏈包括鄰、間、對位的氨基、羥基、苯環(huán)、(:卜5碳鏈或可與一碳原子連接形成的環(huán)烷基。
4.根據(jù)權利要求2所述制備,其特征在于所述的氮雜環(huán)化合物包括但不限于:吡啶、嘧啶、咪唑、鄰菲羅啉、2,2'-聯(lián)吡啶、8-羥基喹啉、7-羥基吲哚及其鹽類物質。
5.根據(jù)權利要求2所述制備,其特征在于所述的芳香羧酸化合物包括但不限于:苯甲酸、氨基苯甲酸、羥基苯甲酸、吡啶甲酸、2-萘酸及其鹽類物質。
6.根據(jù)權利要求2所述制備,其特征在于所述的計量是指氮雜環(huán)化合物和芳香化合物配比為1: 2 2:1。
7.根據(jù)權利要求2所述制備,其特征在于所述的鉍包括:金屬單質鉍和鉍鹽。
8.根據(jù)權利要求2所述制備,其特征在于所述的溶劑包括:水、乙醇、二甲基亞砜的任意比例混合溶劑。
9.根據(jù)權利要求2所述制備反應條件:酸度在pH值0.5 5.0范圍,溫度在40 80°C范圍。
10.權利要求1所述配合物作為顏料的用途和在涂料中作為著色成分的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一類新型鉍(III)配合物及其高效制備方法和顏料用途,屬于鉍(III)配合物及其應用領域。其特征在于將鉍作為中心離子,以芳香羧酸A和氮雜環(huán)B為配體,在一定條件下反應制得一類新型的鉍(III)配合物,其結構式為Bi(A)2B。陳述了其制備方法和典型配合物作為著色顏料的應用。該制備方法與傳統(tǒng)方法相比,具有生產條件溫和,生產周期短,產品產率高,無毒害、無污染的特點,適于工業(yè)化生產。所訴產品為細微粉末狀固體,顏色亮麗,綜合性能優(yōu)異,無毒無害,符合環(huán)保要求,可廣泛應用于包裝容器或制件涂層,絕緣電器涂層、工業(yè)涂料等方面。
文檔編號C07F9/94GK103214524SQ20131014034
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權日2013年4月11日
發(fā)明者肖圣雄, 李強國, 舒健, 劉文奇, 肖航英, 李旭, 李傳華, 蔣叔立, 鄭小芳 申請人:肖圣雄, 李強國, 舒健
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