CN107010651A - 纳米氧化锌的表面改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米氧化锌的表面改性方法，将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入月硅酸钠分散剂和乙醇，控制温度在50‑60℃，在转速为100‑300r/min搅拌10‑20min，得纳米氧化锌分散液；将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为50‑60℃、频率为50‑60Hz下超声20‑30min，得改性纳米氧化锌液；再将改性纳米氧化锌液经过过滤，干燥，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。本发明改性处理后的纳米氧化锌不仅分散性好、稳定性好、与有机物的相容性好，还能提高氧化锌的耐光性和耐候性。本方法工艺简单、易于操作、成本低、生产效率高，容易实现工业化生产。

Description

纳米氧化锌的表面改性方法
技术领域
本发明涉及无机材料改性技术领域，具体是一种纳米氧化锌的表面改性方法。
背景技术
纳米氧化锌（nano-ZnO）是一种新型高功能精细无机产品。由于材料的纳米化，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。因而，纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物理学、感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和用途。然而，具有较高比表面能的纳米氧化锌易团聚，难于在有机介质中分散，与聚合物结合性能差，直接影响其实际功效。为了降低纳米材料的表面极性，提高纳米粒子在有机介质中的分散能力和亲和力，扩大纳米材料的应用范围，对纳米ZnO进行表面改性意义重大。
在如何提高纳米材料在有机聚合物中的分散性能已经做了很多相关研究。主要是在纳米氧化锌粒子表面引入官能团，从而改善纳米氧化锌的分散性、耐候性和自清洁性。对纳米氧化锌进行改性处理的方法有如下几种：一种方法是通过物理机械方法来打破分散团聚的纳米颗粒，比如通过超声处理，但是此种方法效果极其有限，无机纳米颗粒与有机聚合物之间的相互作用同无机纳米颗粒之间的相互作用相比非常有限。另一种方法是化学键合接枝法，对纳米颗粒表面进行改性，增强纳米颗粒与聚合物链之间的相互作用，减少纳米颗粒之间的团聚，促进纳米颗粒在聚合物基体中的分散，同时具有良好的光催化性能。但该种处理方法的工艺较复杂，控制过程困难，成本较高，难以实现工业化生产。
发明内容
本发明针对当前纳米氧化锌改性存在的问题，提供一种工艺简单、易于操作、成本低、改性后的纳米氧化锌分散性好、与有机物相容性好的表面改性方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入月硅酸钠分散剂和乙醇，控制温度在50-60℃，在转速为100-300r/min搅拌10-20min，得纳米氧化锌分散液；
（2）将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为50-60℃、频率为50-60Hz下超声20-30min，得改性纳米氧化锌液；
（3）再将改性纳米氧化锌液经过过滤，干燥，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。
进一步地，所述月桂酸钠分散剂的加入量为纳米氧化锌重量的0.5-1.5%。
进一步地，所述纳米氧化锌分散液的质量浓度为20-30%。
进一步地，所述甜菜碱和聚磷酸钠的质量比为2-4:1。
进一步地，所述甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.5-2.0%。
进一步地，所述干燥是在温度为80-100℃下干燥至纳米氧化锌的含水率为8-12%。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本方法改性后的纳米氧化锌不仅分散性好、稳定性好、与有机物的相容性好，还能提高氧化锌的耐光性和耐候性。
2、本发明采用物理搅拌和超声波方法来打破分散团聚的纳米颗粒，超声波能产生空化作用，使液体处于高频振荡状态；利用超声波的作用可使纳米氧化锌粒子处于良好的分散状态，减轻纳米氧化锌粒子间的团聚现象，同时可以加速反应物在微观尺度的混合和反应。
3、本方法工艺简单、易于操作、成本低、生产效率高，容易实现工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但不限于本发明的保护范围。
实施例1
一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入月硅酸钠分散剂和乙醇，控制温度在50℃，在转速为200r/min搅拌15min，得质量浓度为30%的纳米氧化锌分散液；所述月桂酸钠分散剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.0%;
（2）将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为50℃、频率为60Hz下超声30min，得改性纳米氧化锌液；所述甜菜碱和聚磷酸钠的质量比为3:1；复合改性剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.5%；
（3）再将改性纳米氧化锌液经过过滤，在温度为100℃下干燥至纳米氧化锌的含水率为10%，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。
实施例2
一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入月硅酸钠分散剂和乙醇，控制温度在55℃，在转速为300r/min搅拌10min，得质量浓度为25%的纳米氧化锌分散液；所述月桂酸钠分散剂的加入量为纳米氧化锌重量的0.5%;
（2）将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为55℃、频率为50Hz下超声30min，得改性纳米氧化锌液；所述甜菜碱和聚磷酸钠的质量比为2:1；复合改性剂的加入量为纳米氧化锌重量的2.0%；
（3）再将改性纳米氧化锌液经过过滤，在温度为80℃下干燥至纳米氧化锌的含水率为12%，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。
实施例3
一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入月硅酸钠分散剂和乙醇，控制温度在60℃，在转速为100r/min搅拌20min，得质量浓度为20%的纳米氧化锌分散液；所述月桂酸钠分散剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.0%;
（2）将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为60℃、频率为60Hz下超声20min，得改性纳米氧化锌液；所述甜菜碱和聚磷酸钠的质量比为4:1；复合改性剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.8%；
（3）再将改性纳米氧化锌液经过过滤，在温度为80℃下干燥至纳米氧化锌的含水率为10%，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。
实施例4
一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入月硅酸钠分散剂和乙醇，控制温度在60℃，在转速为300r/min搅拌10min，得质量浓度为25%的纳米氧化锌分散液；所述月桂酸钠分散剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.5%;
（2）将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为60℃、频率为50Hz下超声30min，得改性纳米氧化锌液；所述甜菜碱和聚磷酸钠的质量比为3:1；复合改性剂的加入量为纳米氧化锌重量的2.0%；
（3）再将改性纳米氧化锌液经过过滤，在温度为100℃下干燥至纳米氧化锌的含水率为8%，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。

Claims (6)

1.一种纳米氧化锌的表面改性方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将纳米氧化锌输送至表面处理槽，然后加入硬脂酸钡分散剂和乙醇，控制温度在50-60℃，在转速为100-300r/min搅拌10-20min，得纳米氧化锌分散液；
（2）将上述纳米氧化锌分散液加入超声波发生器，再加入甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂，在温度为50-60℃、频率为50-60Hz下超声20-30min，得改性纳米氧化锌液；
（3）再将改性纳米氧化锌液经过过滤，干燥，粉碎，过筛，即完成纳米氧化锌的改性。
2.根据权利要求1所述纳米氧化锌的表面改性方法，其特征在于：所述月桂酸钠分散剂的加入量为纳米氧化锌重量的0.5-1.5%。
3.根据权利要求1所述纳米氧化锌的表面改性方法，其特征在于：所述纳米氧化锌分散液的质量浓度为20-30%。
4.根据权利要求2或3所述纳米氧化锌的表面改性方法，其特征在于：所述甜菜碱和聚磷酸钠的质量比为2-4:1。
5.根据权利要求4所述纳米氧化锌的表面改性方法，其特征在于：所述甜菜碱和聚磷酸钠复合改性剂的加入量为纳米氧化锌重量的1.5-2.0%。
6.根据权利要求1所述纳米氧化锌的表面改性方法，其特征在于：所述干燥是在温度为80-100℃下干燥至纳米氧化锌的含水率为8-12%。
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