CN114272860A - 一种高耐磨无机纳米溶胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高耐磨无机纳米溶胶，该无机纳米溶胶由氧化铝和氧化锆纳米粒子经特殊方法制备而成，粒径为10‑20nm。本发明无机纳米溶胶具有很好的耐磨效果，同时还具有高透明和耐摩擦性好的特点，可用于金属铝或铜等金属产品领域，具有巨大的性能优势和广阔的市场前景。此外，本发明还公开了该高耐磨无机纳米溶胶的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐磨无机纳米溶胶，此外，本发明涉及前述高耐磨无机纳米溶胶的制备方法。
背景技术
溶胶是把颗粒的直径大小为1-1000nm的分散相粒子均匀分布在分散介质里的分散体系。溶胶分为三类：气溶胶、液溶胶和固溶胶。液溶胶是指通过水解和聚合作用，形成的有机或无机的纳米或微米级的粒子。这些粒子通常带有电荷，并由于电荷作用，吸附一层溶剂分子，形成由溶剂包覆的纳米或微米粒子，即胶体粒子，这些胶体粒子由于带有电荷而相互排斥，从而能以悬浮状态存在于溶剂中，即形成液溶胶。
中国专利CN1948163A公开了用于一种二氧化硅溶胶的制备方法，该方法所制备的溶胶配方复杂，主要用于陶瓷材料；中国专利CN101160263公开了一种氧化锆的制备方法，该方法所制备的氧化锆粒径范围太宽，为20-200nm，性能不太理想；中国专利CN109761274A中公开了一种低温制备氧化锆溶胶的制备方法，主要用于催化和光材料领域，但性能不够理想，且成本较高。
发明内容
针对现有技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望提供一种高耐磨无机纳米溶胶并提供其制备方法。本发明无机纳米溶胶应用在铜或铝等金属表面，具有很好的耐磨效果，同时还具有高透明和硬度高的特点，具有巨大的性能优势和广阔的市场前景。
根据实施例，本发明提供的高耐磨无机纳米溶胶，由纳米氧化锆和氧化铝制备而成，其粒径为10-20nm。
根据实施例，本发明提供的一种高耐磨无机纳米溶胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将溶剂加入容器中并搅拌，所述溶剂为正丁醇或异丙醇；
步骤2、向步骤1的溶液中加入摩尔比为1∶(0.5-1)的锆源和铝源，搅拌均匀，所述锆源为正丙醇锆、异丙醇锆或正丁醇锆，所述铝源为叔丁醇铝或异丙醇铝；
步骤3、向步骤2的溶液中，加入催化剂，搅拌均匀，所述催化剂为草酸、苯甲酸或丙酸；
步骤4、升温至30-50℃，向步骤3的溶液中，滴加去离子水，滴加完毕后搅拌反应2-4h；
步骤5、将步骤4的产物转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，并将其放入烘箱中，在60-80℃下陈化0.5-2h，制得粒径为10-20nm的高耐磨无机纳米溶胶；
前述步骤中，各组分质量比为铝源和锆源∶溶剂∶催化剂∶去离子水＝1∶5-10∶0.01-0.1∶5-10。
与现有技术相比，随后的实施例和试验例将证明，本发明高耐磨无机纳米溶胶，具有高耐磨，高透明性和硬度高等特点，可广泛应用于铝或铜等金属产品领域，具有广阔的市场前景。本发明还具有制备方法简单，成本低和产业化容易等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本发明权利要求所限定的范围。
本发明以下实施例中所使用的原料如无特别标示均为市售产品。
实施例1
(1)取100ml的异丙醇加入到容器中，并搅拌0.5h；
(2)将20g正丙醇锆和12g异丙醇铝，加入到步骤(1)的溶液中，并搅拌均匀；
(3)向步骤(2)的溶液中加入2g的草酸，并搅拌均匀；
(4)将步骤(3)的溶液缓慢升温至30℃，在搅拌的状态下以1滴/秒的速度加入18ml去离子水，滴加完毕后保温反应4h；
(5)将步骤(4)的溶液转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，并将其放入烘箱中，在60℃下陈化2h，即可得到粒径为10-20nm的高硬度无机纳米溶胶。
实施例2
(1)取100ml的正丁醇加入到容器中，并搅拌0.5h；
(2)将16g异丙醇锆和12g叔丁醇铝，加入到步骤(1)的溶液中，并搅拌均匀；
(3)向步骤(2)的溶液中加入2.5g的苯甲酸，并搅拌均匀；
(4)将步骤(3)的溶液缓慢升温至35℃，在搅拌的状态下，以1滴/秒的速度加入25ml去离子水，滴加完毕后保温反应3.5h；
(5)将步骤(4)的溶液转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，并将其放入烘箱中，在65℃下陈化1.5h，即可得到粒径为10-20nm的高硬度无机纳米溶胶。
实施例3
(1)取120ml的异丙醇加入到容器中，并搅拌0.5h；
(2)将20g正丁醇锆和14g异丙醇铝，加入到步骤(1)的溶液中，并搅拌均匀；
(3)向步骤(2)的溶液中加入0.8g的丙酸，并搅拌均匀；
(4)将步骤(3)的溶液缓慢升温至40℃，以1滴/秒的速度加入去离子水，滴加完毕后保温反应3h；
(5)将步骤(4)的溶液转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，并将其放入烘箱中，在70℃下陈化1h，即可得到粒径为10-20nm的高硬度无机纳米溶胶。
实施例4
(1)取110ml的正丁醇加入到容器中，并搅拌0.5h；
(2)将21g正丙醇锆和12g异丙醇铝，加入到步骤(1)的溶液中，并搅拌均匀；
(3)向步骤(2)的溶液中加入1.0g的丙酸，并搅拌均匀；
(4)将步骤(3)的溶液缓慢升温至45℃，在搅拌的状态下以1滴/秒的速度加入25ml去离子水，滴加完毕后保温反应2h；
(5)将步骤(4)的溶液转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，并将其放入烘箱中，在80℃下陈化0.5h，即可得到粒径为10-20nm的高硬度无机纳米溶胶。
试验例
将实施例1-4所制备的高耐磨无机纳米溶胶涂布在金属铝的表面，经溶胶涂层固化后进行性能测试：用DR60A光泽度仪测量溶胶涂层的光泽度；用三菱铅笔测量溶涂层的硬度，用taber型磨耗测试仪测试耐久测试(500g,60转/分钟)。测试结果如表1所示。
表1.实施例1-4的性能指标
| 光泽度 | 硬度 | 耐摩擦 | |
| 实施例1 | 95° | 6H | ≥800次 |
| 实施例2 | 96° | 6H | ≥800次 |
| 实施例3 | 98° | 5H | ≥800次 |
| 实施例4 | 95° | 6H | ≥800次 |
从实施例1-4可以看出，本发明所制备的溶胶具有高耐磨、透明性好和硬度高的特点。
Claims (3)
1.一种高耐磨无机纳米溶胶，其特征是，由纳米二氧化锆和纳米氧化铝制备而成，粒径为10-20nm。
2.一种高耐磨无机纳米溶胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1、将溶剂加入容器中并搅拌，所述溶剂为正丁醇或异丙醇；
步骤2、向步骤1的溶液中加入摩尔比为1∶(0.5-1)的锆源和铝源，搅拌均匀，所述锆源为正丙醇锆、异丙醇锆或正丁醇锆，所述铝源为叔丁醇铝或异丙醇铝；
步骤3、向步骤2的溶液中，加入催化剂，搅拌均匀，所述催化剂为草酸、苯甲酸或丙酸；
步骤4、升温至30-50℃，向步骤3的溶液中，滴加去离子水，滴加完毕后搅拌反应2-4h；
步骤5、将步骤4的产物转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，并将其放入烘箱中，在60-80℃下陈化0.5-2h，制得粒径为10-20nm的高耐磨无机纳米溶胶；
前述步骤中，各组分的质量比为铝源和锆源∶溶剂∶催化剂∶去离子水＝1∶5-10∶0.01-0.1∶5-10。
3.根据权利要求2所述的高耐磨无机纳米溶胶的制备方法，其特征是，步骤4中，滴加去离子水的速度为1滴/秒。
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| CN202011037886.9A CN114272860A (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 一种高耐磨无机纳米溶胶及其制备方法 |
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2020
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