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

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(shù)領(lǐng)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(yīng)用，屬于鉍配合物及其應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(gòu)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(jià)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(gè)價(jià)態(tài)(+3，+5)，其中三價(jià)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(jié)構(gòu)復(fù)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(yīng)用于臨床醫(yī)藥、化工冶金以外，更是在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中成了替代鉛的首選材料。1、國內(nèi)外顏料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀將金屬鉍作為顏料產(chǎn)品成分應(yīng)用的歷史很短，而且都是無機(jī)顏料產(chǎn)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(yīng)用相當(dāng)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(jìn)行研究，制備納米釩酸鉍，并進(jìn)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(dǎo)地位，其消費(fèi)量在70年代中期曾達(dá)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(chǎn)銷量開始下降，特別是在美國、日本、西歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。國內(nèi)鉻系產(chǎn)品主要是未經(jīng)處理的普通型產(chǎn)品，其特點(diǎn)是色相純正，顏色強(qiáng)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(yán)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(jī)顏料，是由多種金屬氧化物經(jīng)高溫反應(yīng)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(yīng)法和液相反應(yīng)法,兩種方法各有特點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)主要采用固相反應(yīng)法，生產(chǎn)工藝簡單，但生產(chǎn)的顏料性能難以滿足高端市場需求；液相反應(yīng)法可制得高品質(zhì)的鈦黃顏料，但工藝復(fù)雜、成本較高。目前國內(nèi)由于制備技術(shù)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(shí)際應(yīng)用。除此以外，有機(jī)顏料因具有色譜全、顏色鮮艷、著色力高的特點(diǎn)，近年來用途日益廣泛。但有機(jī)顏料除部分高端產(chǎn)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(yán)重。為了適應(yīng)不同用途的要求，越來越多的研究致力于有機(jī)顏料的開發(fā)，應(yīng)用性能的改進(jìn)提升。如研究引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)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(jī)顏料表面改性和表面助劑等。顏料除了賦予產(chǎn)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(shù)進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域拓展的重要?jiǎng)恿χ弧Ｈ藗冊陬伭系难芯亢椭苽浞矫嬉呀?jīng)做了大量的工作，開發(fā)顏料新品種和改進(jìn)顏料性能，低端的顏料制品雖具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢，但是普遍存在較為嚴(yán)重的毒害作用或者是產(chǎn)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(yán)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(dá)到無毒害、無污染的要求，但是價(jià)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(yīng)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(chǎn)品性能，實(shí)現(xiàn)無害化已經(jīng)得到了業(yè)內(nèi)企業(yè)的廣泛認(rèn)同，同時(shí)也是社會發(fā)展的必·然趨勢，但國內(nèi)無機(jī)顏料生產(chǎn)企業(yè)目前在這一領(lǐng)域有所實(shí)質(zhì)突破的屈指可數(shù)，針對這些問題，非常有必要進(jìn)行更廣泛的研究，尋求新型優(yōu)質(zhì)顏料產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)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(jià)比的新型無毒顏料。這類配合物性質(zhì)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(yīng)用上的問題，同時(shí)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)式為Bi (A)2B(A為芳香羧酸類物質(zhì)，B為氮雜環(huán)類化合物)，該結(jié)構(gòu)中芳香羧酸脫質(zhì)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(jié)構(gòu)部分:
權(quán)利要求
1.一類新型細(xì)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(jié)構(gòu)式為Bi (A)2B(A為芳香羧酸類物質(zhì)，B為氮雜環(huán)類化合物)，該結(jié)構(gòu)中芳香羧酸脫質(zhì)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(jié)構(gòu)中包含如下結(jié)構(gòu):
2.一種制備權(quán)利要求1所述鉍配合物的方法，包括以下步驟:(1)將按計(jì)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(jī)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(jī)配體溶液滴加到恒溫的鉍離子溶液中，邊加邊攪拌，反應(yīng)后，過濾，洗滌，干燥，得到有機(jī)配體與鉍的配合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述配合物，其特征在于包含上述結(jié)構(gòu)，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(quán)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(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)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(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備，其特征在于所述的計(jì)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(quán)利要求2所述制備，其特征在于所述的鉍包括:金屬單質(zhì)鉍和鉍鹽。
8.根據(jù)權(quán)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(quán)利要求2所述制備反應(yīng)條件:酸度在pH值0.5 5.0范圍，溫度在40 80°C范圍。
10.權(quán)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(yīng)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(yīng)用領(lǐng)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(yīng)制得一類新型的鉍(III)配合物，其結(jié)構(gòu)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(yīng)用。該制備方法與傳統(tǒng)方法相比，具有生產(chǎn)條件溫和，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品產(chǎn)率高，無毒害、無污染的特點(diǎn)，適于工業(yè)化生產(chǎn)。所訴產(chǎn)品為細(xì)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(yīng)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(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者肖圣雄, 李強(qiáng)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(qiáng)國, 舒健