CN1389520A - 多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法,属化工生产技术领域。该多功能悬浮液由改性的纳米氧化锌作为固体相,配以不同的表面活性剂和聚合物作为分散稳定相,采用特殊的工艺方法使之悬浮在不同的有机溶剂、水等溶剂液相中制备而成。利用该制备方法制成的多功能悬浮液,其分散性稳定,均匀性一致,且功能性强,可广泛应用于涂料、陶瓷、纺织等行业或领域。

Description

多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法

一、技术领域

本发明公开的多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法，属化工生产技术领域，具体涉及的是采用特殊的工艺方法和操作规程，把改性的纳米氧化锌配以不同的表面活性剂和聚合物分散剂，悬浮在不同的溶剂中，从而获得多功能纳米氧化锌悬浮液。

二、背景技术

纳米氧化锌由于粒径小(＜100nm)，比表面积大，从而使其具有常规材料所不具备的特性，如在光学、电学、生物和化学方面所具有的特性等，可广泛用于橡胶、陶瓷、涂料、纺织、日用化工等行业。然而，由于其粒径小，比表面和表面能都非常大，在使用时易发生团聚，而团聚的存在必将大大阻碍纳米氧化锌性能的发挥；另外，在某些应用领域，直接添加粉体较为困难；第一，如前述原因，粉体的性能不能充分发挥；第二，会带来应用体系的改变，从而导致应用体系的不稳定；因此，将纳米氧化锌制备成分散稳定性好的悬浮液，是进一步提高材料性能的好途径和好办法，也是某些应用领域的必然要求。此外，为了改进纳米氧化锌在光学、电学、物理学和化学方面的性能，往往对粉体表面予以有机和无机修饰，主要目的是提高纳米氧化锌性能和使其具有稳定的分散性能，从而获得功能性更强的纳米氧化锌悬浮液。本发明的技术内容是：首先选用改性的纳米氧化锌，利用已有技术在氨法生产纳米氧化锌的过程中对其进行有机和无机改性；其次采用不同的表面活性剂作为悬浮液的分散稳定剂；第三步在不同的溶剂中经特殊的分散工艺制备而成。见到的文献有：EP0824086是关于氧化锌在水溶液中的悬浮液的制备，所用的氧化锌为颗粒，表面由非晶态的硅所包覆，分散稳定剂由四氨基的乙醚纤维和聚乙二醇组成；另一文献US5417961是关于0.01-0.25μm的氧化锌在水相和油相中悬浮液的制备，所用的稳定剂为聚乙烯；美国GB生物科学公司在中国申请的专利：CN95191521是关于1-10μm的氧化锌在水溶液中悬浮液的制备，所用的稳定剂为非离子表面活性剂。本发明的技术与上述专利相比，第一，氧化锌的粒径不同，为纳米级；第二，采用的分散稳定剂的种类和溶剂的种类有所不同；第三，氧化锌悬浮液的制备方法不同。本发明中所用的氧化锌为纳米级氧化锌，而且在氨法制备纳米氧化锌的过程中利用已有技术对其分别进行了有机和无机改性，采用不同的表面活性剂作为悬浮液的分散稳定剂，针对不同应用体系选用不同种类的溶剂即有机溶剂或水溶液等，采用特殊的分散工艺所制备成的纳米氧化锌悬浮液，其分散稳定性好，功能性强。

三、发明内容

本发明的目的是向社会推出多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法。实现发明目的之技术思路是：采用改性的纳米氧化锌配以不同的表面活性剂和聚合物，针对不同的应用体系，在不同种类的溶剂中通过特殊的分散工艺方法制备而成，从而获得分散稳定性好，功能性强的悬浮液，使纳米氧化锌的性能得到进一步的增强。

本发明的技术内容包括：多功能纳米氧化锌悬浮液的技术方案和该悬浮液制备方法的技术方案。

多功能纳米氧化锌悬浮液的技术方案如下：

这种多功能纳米氧化锌悬浮液，是以改性的纳米氧化锌为主剂，添加适量分散稳定剂，然后配以溶剂混合，采用一套制备工艺方法，制成稳定的纳米氧化锌悬浮液，其中改性纳米氧化锌是：纳米级氧化锌按需用要求经公知技术之有机、无机改性剂改性的纳米氧化锌，技术特点在于：所述的多功能纳米氧化锌悬浮液的各组份及其配方比例为：改性纳米氧化锌∶分散稳定剂∶溶剂＝5-50％∶0.5-10％∶40-94.5％。但各组份之比例总和须满足100％(重量百分比)；其中，分散稳定剂可以是非离子类表面活性剂或聚合物分散剂；溶剂可以是有机溶剂或水。

如上所述的多功能纳米氧化锌悬浮液，详细技术特点还有：a.所述的改性纳米氧化锌可以再添加配合剂之碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、云母、蒙脱土、高岭土、利得粉、氧化镁中的至少一种，其添加组份比例为：改性的纳米氧化锌∶配合剂至少一种＝95-99.9％∶0.1-5％，各组份比例总和须满足100％(重量百分比)。b.所述的分散稳定剂可以是下述之中的任一种或任二种：非离子类表面活性剂之聚乙二醇(聚合度≥200)、脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合物分散剂之聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、硅油等。c.所述的溶剂可以是：有机溶剂之异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇及去离子水中任一种。

关于这种多功能纳米氧化锌悬浮液的制备方法：是制备纳米材料悬浮液的一套工艺方法，它采用改性的纳米氧化锌为主剂，添加适量分散稳定剂，然后配以溶剂混合，制备成纳米氧化锌悬浮液，技术特点在于：a.所述的纳米氧化锌悬浮液的各组份及其配方比例为：改性纳米氧化锌∶分散稳定剂∶溶剂＝5-50％∶0.5-10％∶40-94.5％。但各组份之比例总和须满足100％(重量百分比)；其中：分散稳定剂可以是非离子类表面活性剂或聚合物分散剂；溶剂可以是有机溶剂或水；b.纳米氧化锌悬浮液的制备工艺方法：根据需求把各组份按配比量备齐，先将分散稳定剂加热至溶化，加入溶剂与之混合均匀，然后边搅拌边加入改性纳米氧化锌，加完毕后常温下搅拌0.5-2小时，制备成稳定悬浮液，经检验合格，贮藏待用；其中，常温下搅拌制备悬浮液的方法，可以是超声波法、高剪切乳化法和高压均质乳化法。这些都是公知的技术方法。

如上所述的多功能纳米氧化锌悬浮液的制备方法：详细技术要点有：a.所述的改性纳米氧化锌可以再添加配合剂之碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、云母、蒙脱土、高岭土、利得粉、氧化镁中的至少一种，其添加组份比例为：改性的纳米氧化锌∶配合剂至少一种＝95-99.9％∶0.1-5％，各组份比例总和须满足100％(重量百分比)。b.所述的分散稳定剂可以是下述之中的任一种或任二种：非离子类表面活性剂之聚乙二醇(聚合度≥200)、脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合物分散剂之聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、硅油等。c.所述的溶剂可以是：有机溶剂之异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇及去离子水中任一种。

本发明制备方法的优点是：利用改性的纳米氧化锌，配以不同的表面活性剂和聚合物，对于不同的应用体系，采用不同种类的溶剂，通过特殊的分散工艺制备成稳定的纳米氧化锌悬浮液。制成的纳米氧化锌悬浮液，分散稳定性好，功能性强，可广泛应用于涂料、陶瓷、纺织、日化等行业或领域，是一种很有市场前景的多功能纳米氧化锌悬浮液。其制备方法经济实用，操作容易，效果显著。

四、附图说明

图1是多功能纳米氧化锌悬浮液的制备工艺流程方框图。

在图1中：1、不同的分散稳定剂；2、不同种类的溶剂、水；3、混合；4、改性的纳米氧化锌；5、一级乳化；6、二级乳化；7、纳米氧化锌悬浮液。

五、具体实施方案

实施例一

本例为多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法

1、制备方法：在制备过程中按需要添加的不同复合组份是：改性的纳米氧化锌、非离子分散稳定剂以及不同的溶剂：异丙醇或水，其各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶聚乙二醇∶异丙醇(或水)＝5％∶0.5％∶94.5％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)；先将分散稳定剂加入到溶剂中混合均匀，然后边搅拌边加入改性纳米氧化锌，加完毕后常温下搅拌0.5小时，制备成稳定悬浮液。其中，改性纳米氧化锌可以进行有机或/和无机改性，还可以是添加配合剂之碳酸钙、云母两种，还可添加组份比例为：改性的纳米氧化锌∶碳酸钙∶云母＝95％∶2.5％∶2.5％，各组份比例总和已满足100％(重量百分比)。常温下搅拌制备悬浮液的方法，可以是超声法、高剪切乳化法和高压均质乳化法中的任一种。

2、多功能纳米氧化锌悬浮液：该例的纳米氧化锌悬浮液的各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶聚乙二醇∶异丙醇(或水)＝5％∶0.5％∶94.5％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)，并按该例一之1中所述的工艺方法制成。制成的多功能纳米氧化锌悬浮液，分散稳定性好，功能性强，使纳米氧化锌的性能得到进一步增强。

实施例二

本例为多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法

1、制备方法：在制备过程中按需要添加的不同复合组份是：改性的纳米氧化锌、非离子分散稳定剂以及不同的溶剂：乙酸乙酯或水，其各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶脂肪醇聚氧乙烯醚∶乙酸乙酯(或水)＝20％∶5％∶75％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)；先将分散稳定剂加入到溶剂中混合均匀，然后边搅拌边加入改性纳米氧化锌，加完毕后常温下搅拌1小时，制备成稳定悬浮液。其中，改性纳米氧化锌除进行有机或/和无机改性之外，还可添加配合剂之二氧化钛或蒙脱土，还可添加的配方比例为：改性纳米氧化锌∶二氧化钛(或蒙脱土)＝99.9％∶0.1％，各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)。常温下搅拌制备悬浮液的方法，可以是超声法、高剪切乳化法和高压均质乳化法中的任一种。

2、多功能纳米氧化锌悬浮液：该例的纳米氧化锌悬浮液的各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶脂肪醇聚氧乙烯醚∶乙酸乙酯(或水)＝20％∶5％∶75％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)，并按该例二之1中所述的工艺方法制成。制成的多功能纳米氧化锌悬浮液，分散稳定性好，功能性强，使纳米氧化锌的性能得到进一步增强。

实施例三

本例为多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法

1、制备方法：在制备过程中按需要添加的不同复合组份是：改性的纳米氧化锌、聚合物分散稳定剂以及不同的溶剂：二甲苯或乙二醇，其各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶聚丙烯酸盐∶二甲苯(或乙二醇)＝50％∶10％∶40％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)；先将分散稳定剂加入到溶剂中混合均匀，然后边搅拌边加入改性纳米氧化锌，加完毕后常温下搅拌2小时，制备成稳定悬浮液。其中，改性纳米氧化锌除进行有机或/和无机改性外，还可添加配合剂之二氧化硅和高岭土，它们的配方比例为：改性纳米氧化锌∶二氧化硅∶高岭土＝96.5％∶2％∶1.5％，各组份比例总和已满足100％(重量百分比)。常温下搅拌制备悬浮液的方法，可以是超声法、高剪切乳化法和高压均质乳化法中的任一种。

2、多功能纳米氧化锌悬浮液：该例的纳米氧化锌悬浮液的各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶聚丙烯酸盐∶二甲苯(或乙二醇)＝50％∶10％∶40％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)，并按该例三之1中所述的工艺方法制成。制成的多功能纳米氧化锌悬浮液，分散稳定性好，功能性强，使纳米氧化锌的性能得到进一步增强。

实施例四

本例为多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法

1、制备方法：在制备过程中按需要添加的不同复合组份是：改性的纳米氧化锌、聚合物分散稳定剂以及不同的溶剂：乙二醇或水，其各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶聚乙烯醇(或硅油)∶乙二醇(或水)＝35％∶15％∶50％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)；先将分散稳定剂加入到溶剂中混合均匀，然后边搅拌边加入改性纳米氧化锌，加完毕后常温下搅拌1.5小时，制备成稳定悬浮液。其中，改性纳米氧化锌除进行有机或/和无机改性外，还可添加配合剂之氧化镁和利得粉，它们的配方比例为：改性纳米氧化锌∶氧化镁∶利得粉＝98％∶1％∶1％，各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)。常温下搅拌制备悬浮液的方法，可以是超声法、高剪切乳化法和高压均质乳化法中的任一种。

2、多功能纳米氧化锌悬浮液：该例的纳米氧化锌悬浮液的各组份及含量为：改性的纳米氧化锌∶聚乙烯醇(或硅油)∶乙二醇(或水)＝35％∶15％∶50％，但各组份之比例总和已满足100％(重量百分比)，并按该例四之1中所述的工艺方法制成。制成的多功能纳米氧化锌悬浮液，分散稳定性好，功能性强，使纳米氧化锌的性能得到进一步增强。

Claims (4)

1、一种多功能纳米氧化锌悬浮液，它以改性的纳米氧化锌为主剂，添加适量分散稳定剂，然后配以溶剂混合，采用一套制备工艺方法，制成稳定的纳米氧化锌悬浮液，其中改性纳米氧化锌是纳米级氧化锌按需用要求经有机、无机改性剂改性的纳米氧化锌，特征在于：所述的纳米氧化锌悬浮液的各组份及其配方比例为：改性纳米氧化锌∶分散稳定剂∶溶剂＝5-50％∶0.5-10％∶40-94.5％，但各组份比例总和须满足100％(重量百分比)；其中，分散稳定剂可以是非离子类表面活性剂或聚合物分散剂；溶剂可以是有机溶剂或水。

2、一种多功能纳米氧化锌悬浮液的制备方法，是制备纳米材料悬浮液的一套工艺方法，它采用改性的纳米氧化锌为主剂，添加适量分散稳定剂，然后配以溶剂混合，制备成纳米氧化锌悬浮液，特征在于：

a.所述的纳米氧化锌悬浮液的各组份及其配方比例为：改性纳米氧化锌∶分散稳定剂∶溶剂＝5-50％∶0.5-20％∶30-94.5％。但各组份比例总和须满足100％(重量百分)；其中：分散稳定剂可以是非离子类表面活性剂或聚合物分散剂；溶剂可以是有机溶剂或水；

b.纳米氧化锌悬浮液的制备工艺方法：

根据需求把各组份按配比量备齐，先将分散稳定剂加热至溶化，加入溶剂与之混合均匀，然后边搅拌边加入改性纳米氧化锌，加完毕后常温下搅拌0.5-2小时，制备成稳定悬浮液，经检验合格，贮藏待用；其中，常温下搅拌制备悬浮液的方法，可以是超声法、高剪切乳化法和高压均质乳化法。

3、根据权利要求1所述的多功能纳米氧化锌悬浮液，特征在于：

a.所述的改性纳米氧化锌可以再添加配合剂之碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、云母、蒙脱土、高岭土、利得粉、氧化镁中的至少一种，其添加组份比例为：改性的纳米氧化锌∶配合剂至少一种＝95-99.9％∶0.1-5％，各组份比例总和须满足100％(重量百分比)；

b.所述的分散稳定剂可以是下述之中的任一种或任二种：非离子类表面活性剂之聚乙二醇(聚合度≥200)、脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合物分散剂之聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、硅油；

c.所述的溶剂可以是：有机溶剂之异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇及去离子水中的任一种。

4、根据权利要求2所述的多功能纳米氧化锌悬浮液的制备方法，特征在于：

a.所述的改性纳米氧化锌可以再添加配合剂之碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、云母、蒙脱土、高岭土、利得粉、氧化镁中的至少一种，其添加组份比例为：改性的纳米氧化锌∶配合剂至少一种＝95-99.9％∶0.1-5％，各组份比例总和须满足100％(重量百分比)；

b.所述的分散稳定剂可以是下述之中的任一种或任二种：非离子类表面活性剂之聚乙二醇(聚合度≥200)、脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合物分散剂之聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、硅油；

c.所述的溶剂可以是：有机溶剂之异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇及去离子水中的任一种。

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