CN102897826B - 一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法，首先将氧化锌浸渍在油酸正丁酯进行表面改性，通过数次乙醇洗出过量的油酸正丁酯。再将改性的氧化锌、苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯为油相，并以偶氮二异丁腈为引发剂。室温下滴加到以去离子水，十二烷基磺酸钠的水相中，在氮气保护下，得到果冻胶状超浓乳液。再转入离心试管中，离心1-2分钟，除去上层气泡；然后通入氮气，并用橡皮塞密封，置于60℃水域中聚合反应24h。通过超浓乳液成功制备含不同质量分数的氧化锌纳米复合材料。固体紫外测试结果显示随着氧化锌量的增加，紫外吸收越好，而可见光透过都很好，这样材料应用于包装、光学材料、塑料等都有很好抗紫外、耐候性。

Description

一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法，通过超浓乳液制备抗紫外纳米复合材料的方法，属于功能化高分子材料制备的工艺技术领域。
背景技术
     氧化锌的用途广泛，不仅在石油化工，涂料，橡胶工业有着广泛的应用，而且还在磁性材料，气体传感器，压电材料，高效催化剂，压敏电阻和塑料材料等得到广泛的应用。纳米氧化锌是指颗粒粒径在1-100nm之间范围的，它具有小尺寸，表面效应，宏观量子隧道效应，量子尺寸效应等有别于宏观材料的特殊性质，使得纳米氧化锌在光，电，磁，化学等方面具有一系列新的性能，如非迁移性，荧光，屏蔽紫外线能力，光催化活性等多种活性。这些新的特性进一步推广了氧化锌的应用。然而在纳米材料使用过程中也有很多的不足之处，例如，粒子的易于团聚，加入到材料中与有机物材料的相容性差等，都阻碍了其的应用领域和前景。近些年，许多研究开始通过制备纳米复合有机材料，这样材料不仅拥有纳米结构得来的新的特性，而且也提高聚合物的机械强度。这种新的方法是进一步推动有机材料和无机材料应用领域。例如，通过对无机材料表面接枝或包裹从而使得无机材料表面得以改姓，这种方法可以很有效地改善纳米粒子在有机聚合物的基体的分散，进而提高其与材料的相容性，机械性能。现在已经有很多研究做了有关这方面的研究，Demir and Koynov成功制备聚甲基丙烯酸甲酯/ZnO纳米复合材料，结构显示其拥有很好的紫外吸收、粒子的分散更好。R. Y. Hong等人成功制备了聚苯乙烯接枝纳米氧化锌，这样不仅使得到纳米氧化锌分散性很好，而且材料在有机聚合物的相容性也得到很好的提高。
超浓乳液又称高内相比乳液，凝胶乳液，烃类胶质，体系中分散相的体积分数大于0.74，外观类胶冻。其分散相的体积分数甚至可以达到0.99。在超浓乳液中，分散相由连续相薄膜分开成很多的多面体液泡，由于界面的压力的作用使得分散相的形状发生变化形成很多不规则的球体。超浓乳液的结构与传统的低液体含量的液-气泡膜相似，具有包括高粘度、粘弹流变行为的很多独特而有魅力的性质。超浓乳液聚合在聚合中存在两个非常重要的乳液聚合特性，一是聚合中由于自身的加热从而加快了反应速率的同时获得较高的聚合速率和较大的分子量，二是乳胶粒子的大小由液胞决定，而液胞的大小则可通过表面活性剂的浓度和体积分数来控制，因而聚合物乳胶粒子的尺寸是可控的。与传统乳液一样，超浓乳液也有O/W型和W/O型。由于超浓乳液具有许多特殊性能与应用前景，除了制备高的固含量乳胶外，可以直接用于制备疏水-亲水（或亲水-疏水）性复合聚合物渗透膜。另外，超浓乳液聚合还可用于制备高分子量单分散性聚合物乳胶粒子，可广泛用于物理、化学、医药、生物等领域。近些年很多的研究开始着重研究超浓乳液制备多孔材料，通过相转变，成功制备了许多具有优异特性的功能性纳米复合材料，这更进一步扩大了超浓乳液的应用领域。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法，通过超浓乳液制备抗紫外纳米复合材料的方法，制备功能化纳米复合材料。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法，具有以下步骤：
a．按质量配比1:5将氧化锌、油酸正丁酯置于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌30分钟；将浸渍过的氧化锌用乙醇洗涤2-3遍，洗涤后放在真空干燥箱70℃下干燥至恒重；
b.量取质量配比10:1的去离子水、十二烷基磺酸钠于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min磁力搅拌溶解，搅拌20分钟；
c.通过超声分散将氧化锌均匀的分散在苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸酯的油相中；油相体系的苯乙烯:三烯丙基异三聚氰酸酯质量比为10:1；氧化锌占单体质量的分数在10%以内，引发剂偶氮二异丁腈占油相单体总质量的1%以内；
d.将上述溶液苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯、氧化锌、偶氮二异丁腈组成的油相慢慢的加入到步骤b的水相溶液中，在500r/min转速情况下，时间持续15-20分钟；待全部滴加完成后，继续搅拌10分钟，得到白色胶冻状超浓乳液；将上述超浓乳液转入离心试管中，500r/min，离心1-2分钟，除去上层气泡；然后通入氮气，并用橡皮塞密封，放入60℃恒温水浴锅继续聚合反应24h；将产品烘干后，通过索氏仪器提纯产物24h，并置于真空干燥箱70℃下至恒重。
与现有技术相比，本发明具有如下的突出的优点：
本发明方法可以制备不同质量分数的氧化锌的纳米复合材料。固体紫外测试结果显示随着氧化锌量的增加，紫外吸收越好，而可见光透过都很好。本发明方法工艺简单，操作方便，产物包覆率高，所需时间较短，材料在应用中与聚合物的相容性可以得到很高的提高。本发明方法制备的材料可用于塑料、包装、油漆等方面领域。
具体实施方式
下面结合实施例将本发明的具体实施方式叙述如下。
实施例1：本实例的工艺和步骤如下：
（1）按5g氧化锌、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌30分钟。将浸渍过的氧化锌用乙醇洗涤2-3遍，洗涤过后放在真空干燥箱70℃下干燥至恒重。
（2）量取去离子水、十二烷基磺酸钠各4g、0.4g加入锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌20分钟溶解。将16g苯乙烯、0.9g处理过的氧化锌、1.6g三烯丙基异三聚氰酸酯、0.16g偶氮二异丁腈一起加入到锥形瓶密封，在超声仪器中超声分散20分钟。将此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力搅拌下，时间大概持续15-20分钟。待全部滴加完成后，继续搅拌大约10分钟既可得到白色胶冻状超浓乳液。将上述乳液转入离心试管中，500r/min，1-2分钟，密封，放入60℃恒温水浴锅继续聚合反应24h。通过索氏仪器提纯产物24h，并置于真空干燥箱70℃下至恒重。制备得到含有不同质量分数的氧化锌的纳米氧化锌复合材料样品。
实施例2：本实例的工艺和步骤如下：
（1）按5g氧化锌、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌30分钟。将浸渍过的氧化锌用乙醇洗涤2-3遍，洗涤过后放在真空干燥箱70℃下干燥至恒重。
（2）量取去离子水、十二烷基磺酸钠各4g、0.4g加入锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌20分钟溶解。将16g苯乙烯、1.6g处理过的氧化锌、1.6g三烯丙基异三聚氰酸酯、0.16g偶氮二异丁腈一起加入到锥形瓶密封，在超声仪器中超声分散20分钟。将此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力搅拌下，时间大概持续15-20分钟。待全部滴加完成后，继续搅拌大约10分钟既可得到白色胶冻状超浓乳液。将上述乳液转入离心试管中，500r/min，1-2分钟，密封，放入60℃恒温水浴锅继续聚合反应24h。通过索氏仪器提纯产物24h，并置于真空干燥箱70℃下至恒重。制备得到含有不同质量分数的氧化锌的纳米氧化锌复合材料样品。
实施例3：本实例的工艺和步骤如下：
（1）按5g氧化锌、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌30min。将浸渍过的氧化锌用乙醇洗涤2-3遍，洗涤过后放在真空干燥箱70℃下干燥至恒重。
（2）量取去离子水、十二烷基磺酸钠各4g、0.4g加入锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌20分钟溶解。将16g苯乙烯、1.6g处理过的氧化锌、1.6g三烯丙基异三聚氰酸酯、0.1g偶氮二异丁腈一起加入到锥形瓶密封，在超声仪器中超声分散20分钟。将此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力搅拌下，时间大概持续15-20分钟。待全部滴加完成后，继续搅拌大约10分钟既可得到白色胶冻状超浓乳液。将上述乳液转入离心试管中，500r/min，1-2分钟，密封，放入60℃恒温水浴锅继续聚合反应24h。通过索氏仪器提纯产物24h，并置于真空干燥箱70℃下至恒重。制备得到含有不同质量分数的氧化锌的纳米氧化锌复合材料样品。

Claims (1)

1.一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法，其特征在于，具有以下步骤：
a.按质量配比1:5将氧化锌、油酸正丁酯置于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min情况下，搅拌30分钟；将浸渍过的氧化锌用乙醇洗涤2-3遍，洗涤后放在真空干燥箱70℃下干燥至恒重；
b．量取质量配比10:1的去离子水、十二烷基磺酸钠于锥形瓶中密封，常温下在转速500r/min磁力搅拌溶解，搅拌20分钟；
c.通过超声分散将氧化锌均匀的分散在苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸酯的油相中；油相体系的苯乙烯:三烯丙基异三聚氰酸酯质量比为10:1；氧化锌占单体质量的分数在10%以内，引发剂偶氮二异丁腈占油相单体总质量的1%以内；
d.将上述溶液苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯、氧化锌、偶氮二异丁腈组成的油相慢慢的加入到步骤b的水相溶液中，在500r/min转速情况下，时间持续15-20分钟；待全部滴加完成后，继续搅拌10分钟，得到白色胶冻状超浓乳液；将上述超浓乳液转入离心试管中，500r/min，离心1-2分钟，除去上层气泡；然后通入氮气，并用橡皮塞密封，放入60℃恒温水浴锅继续聚合反应24h；将产品烘干后，通过索氏仪器提纯产物24h，并置于真空干燥箱70℃下至恒重。
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