CN102951674B - 一种高分散透明纳米氧化锌乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高分散透明纳米氧化锌乳液,是由直径为12～100nm，长度为240～954nm，长径比为3～65的棒状氧化锌的水溶液组成，其浓度范围为4～50g/L，乳液透光率为大于98%。本发明制备的纳米氧化锌乳液具有高分散、低团聚、透明的优点。

Description

一种高分散透明纳米氧化锌乳液及其制备方法
技术领域
本发明属于一种氧化锌乳液及其制备方法，特别是涉及一种高分散透明的纳米氧化锌乳液及其制备方法。
背景技术
纳米氧化锌是一种自激活的半导体材料，室温下禁带宽度为3.27eV，激电子束缚能力为60meV。这就决定了纳米氧化锌具备了从可见光到紫外光发射的本领。所以纳米氧化锌除在橡胶、陶瓷、日用化工、涂料、磁性材料等领域的应用外，纳米ZnO在紫外探测器、紫外半导体激光器、透明导电薄膜、ZnO 异质结、场发射、液晶显示和稀磁半导体等方面具有广泛的应用前景。
其中棒状ZnO纳米结构，除了具有体材料的优异特性外，还具有独特的电学、光学和化学属性，还可以与高分子材料组成聚合物基纳米复合材料, 同时起到抗菌、抗老化和力学增强作用，应用前景非常广阔。
棒状纳米氧化锌的团聚问题，一直以来都是困扰其应用的原因。大部分纳米粉体在其制备过程中如干燥、煅烧等步骤均会促使粒子的团聚，从而影响其纳米效应的发挥。 
发明内容
本发明的目的之一是提供一种高分散、低团聚、透明的纳米氧化锌乳液。
本发明的另一目的是提供一种高分散透明纳米氧化锌乳液的制备方法。
本发明的纳米氧化锌乳液是由直径为12～100 nm，长度为240～954nm，长径比为3～65的棒状氧化锌的水溶液，其浓度范围为4～50 g/L，乳液透光率为大于98%。
    本发明的制备方法具体如下：
（1）称醋酸锌用蒸馏水配制成浓度为0.09～1.30mol/Ｌ的溶液；
（2）配制8～10 mol/L的NaOH溶液滴加入步骤（1）的溶液至沉淀完全消失；
(3) 在步骤（2）溶液中添加浓度为0.2～2g/L的非离子聚丙烯酰胺为模板剂,所加的量为相对于Zn质量的0.21%～2.1%，再以高剪切分散方式，以1500～2500r/min的转速搅拌15～30min；
（4）将步骤（3）中的溶液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于120℃～150℃反应1～5小时，即得高分散透明纳米氧化锌乳液。
如上所述的非离子聚丙烯酰胺高分子化合物模板剂其分子量为400～1000万。
所得高分散透明纳米氧化锌乳液可以直接应用于透明导电薄膜、防晒化妆品、涂料、透明塑料以及特种透明玻璃的制备过程中，能充分发挥纳米氧化锌的特殊性能。
本发明的特点在于，通过添加一种新型的辅助模板剂非离子聚丙烯酰胺聚合物作为模板剂，利用简单的水热反应制备出高分散透明的棒状纳米氧化锌乳液，该材料透光率高，达98%以上，粒子间无团聚，可以充分地发挥纳米粒子的小尺寸效应、界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。该制备方法省去常规纳米材料的过滤、洗涤、干燥及煅烧步骤，可以直接应用于水体系应用环境中，是一种简单、节能降耗的高效制备方法，该方法和材料可有效地应用于实际生产和应用过程。
附图说明
图1为本发明制备的高分散透明纳米氧化锌乳液的表观照片。
图2为本发明制备的高分散透明纳米氧化锌乳液的透射电镜照片。
具体实施方式
实施例1
称取3.2g Zn(AC)2·2H2O,用蒸馏水配制成0.36mol/L溶液，用10mol/L的
NaOH滴加至沉淀完全消失，添加4ml浓度为1g/L的非离子600万聚丙烯酰胺作为模板剂，，以高剪切方式转速为1500r/min搅拌30min，倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于120℃反应2小时。即得该纳米氧化锌乳液，该乳液浓度为 23g/L，其中棒状纳米氧化锌直径21~95nm，长为287～954nm，长径比为3～45，透光率为98.4%。
实施例2
称取5.6gZn(AC)2·2H2O,用蒸馏水配制成0.51 mol/Ｌ的溶液，用8mol/L的NaOH滴加至沉淀完全消失，添加2ml 2g/L的非离子1000万聚丙烯酰胺作为模板剂，以高剪切方式转速为2500r/min搅拌15min，倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于130℃反应3小时。即得该纳米氧化锌乳液，该乳液浓度为 31 g/L，其中棒状纳米氧化锌直径为28～35 nm，长度为310～432nm，长径比为9～15，透光率为98.1%。
实施例3
称取9.6gZn(AC)2·2H2O,用蒸馏水配制成1.30mol/L的溶液，用9mol/L的NaOH滴加至沉淀完全消失，添加34ml 浓度为1.5g/L的非离子400万聚丙烯酰胺作为模板剂，以高剪切方式转速为2000r/min搅拌20min，倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于150℃反应5小时。即得该纳米氧化锌乳液，该乳液浓度为 41 g/L，棒状纳米氧化锌直径为45～68 nm，长度为710～833nm，长径比为10～18，透光率为98.0%。
实施例4
称取0.8gZn(AC)2·2H2O用蒸馏水配制成0.09mol/L的溶液，用10mol/L的NaOH滴加至沉淀完全消失，添加5ml浓度为0.8g/L的非离子800万聚丙烯酰胺作为模板剂，以高剪切方式转速为1500r/min搅拌15min，倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于140℃反应1小时。即得该纳米氧化锌乳液，该乳液浓度为 5.8 g/L，其中棒状纳米氧化锌直径为80～92nm，长度为780～943nm，长径比为8～11，透光率为98.6%。

Claims (3)

1. 一种高分散透明纳米氧化锌乳液,其特征在于纳米氧化锌乳液是由直径为12～100 nm，长度为240～954nm，长径比为3～65的棒状氧化锌的水溶液组成，其浓度范围为4～50 g/L，乳液透光率为大于98%。
2.如权利要求1所述的一种高分散透明纳米氧化锌乳液的制备方法,其特征在于包括如下步骤：
（1）称醋酸锌用蒸馏水配制成浓度为0.09～1.30mol/Ｌ的溶液；
（2）配制8～10 mol/L的NaOH溶液滴加入步骤（1）的溶液至沉淀完全消失；
(3) 在步骤（2）溶液中添加浓度为0.2～2g/L的非离子聚丙烯酰胺为模板剂,所加的量为相对于Zn质量的0.21%～2.1%，再以高剪切分散方式，以1500～2500r/min的转速搅拌15～30min；
（4）将步骤（3）中的溶液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于120℃～150℃反应1～5小时，即得高分散透明纳米氧化锌乳液。
3.如权利要求2所述的一种高分散透明纳米氧化锌乳液的制备方法,其特征在于所述的非离子聚丙烯酰胺高分子化合物模板剂其分子量为400～1000万。
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