一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米氧化鋅是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)紫外線屏蔽劑，廣泛應(yīng)用于防曬化妝品、納米功能紡織品、功能塑料以及涂料等領(lǐng)域。然而，納米氧化鋅是一種無(wú)機(jī)氧化物，其尺寸小、表面能高、與有機(jī)成分很難相容，極易產(chǎn)生嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。另外，由于納米氧化鋅的比表面積大，鋅離子極易溶出，大量鋅離子的存在，如果體系含有脂肪酸及其鹽，還會(huì)與鋅離子反應(yīng)生成脂肪酸鋅，使得納米氧化鋅的使用效果變差。因此有必要對(duì)納米氧化鋅的表面進(jìn)行改性。
[0003]專利ZL200910064705.9公開(kāi)了一種納米氧化鋅表面修飾方法，其包括步驟:I)將納米氧化鋅粉體在去離子水和助溶劑的混合溶液中進(jìn)行分散;2)將正硅酸四乙酯和/或正硅酸四甲酯和有機(jī)硅烷組成的修飾劑與助溶劑混合均勻，攪拌加入上述漿料中，調(diào)節(jié)PH值為8?12進(jìn)行反應(yīng)。該發(fā)明采用普通液相化學(xué)反應(yīng)方法，通過(guò)一步反應(yīng)完成在納米氧化鋅顆粒表面修飾上一層有機(jī)物/S12雜化材料，從而降低納米氧化鋅的光催化活性，但其反應(yīng)時(shí)間以及后續(xù)的產(chǎn)物分離時(shí)間較長(zhǎng)，并不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]專利申請(qǐng)?zhí)?00710118670.3公開(kāi)了一種二氧化硅表面包覆氧化鋅的復(fù)合納米顆粒的制備方法，其制備過(guò)程是將二氧化硅顆粒在低級(jí)醇溶液中分散均勻，再加入金屬鋅鹽，在20°C_60°C溫度下，攪拌8-24小時(shí)，將表包覆有金屬鋅鹽的二氧化硅顆粒經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，在500-700溫度下燒結(jié)3-5小時(shí)，得到納米復(fù)合顆粒。該二氧化硅顆?？快o電作用將鋅離子吸附于表面，進(jìn)而在高溫下形成氧化鋅負(fù)載于二氧化硅顆粒表面，包覆效果其實(shí)并不理想。
[0005]本發(fā)明首次將新型材料氮化碳用于納米氧化鋅的表面改性，提高其分散性能。三聚氰胺是常規(guī)的化工原料，來(lái)源廣泛，因此該方法操作簡(jiǎn)單，制備成本低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中納米氧化鋅易團(tuán)聚的問(wèn)題而提供一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的改性方法，提升納米氧化鋅的分散性和穩(wěn)定性。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案為:一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，其包括如下步驟:
將三聚氰胺加入乙二胺四乙酸中，加熱至40°C?60°C使其完全溶解;然后加入納米氧化鋅，攪拌均勻，室溫靜置，水浴烘干，隨后轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱干燥，再放入馬弗爐內(nèi)焙燒，用氬氣作保護(hù)氣，以5°C/min升溫至450?550°C保持2?4h，即得到表面改性的納米氧化鋅。
[0008]優(yōu)選地，所述的三聚氰胺與乙二胺四乙酸的質(zhì)量比為1:4，三聚氰胺與納米氧化鋅的質(zhì)量比為1:1?1:5。
[0009]更優(yōu)選地，將表面改性的納米氧化鋅進(jìn)行硅沉積的步驟，具體步驟為:
步驟I):將表面改性的納米氧化鋅浸漬于甲基硅油的正己烷溶劑中，攪拌均勻，制得混合液；
步驟2):將步驟I)制得的混合液進(jìn)行蒸干，并放于烘箱中進(jìn)行干燥，制得沉積甲基硅油的納米氧化鋅；
步驟3):將步驟2)制得的沉積甲基硅油的納米氧化鋅置于馬弗爐中，進(jìn)行高溫焙燒，SP制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅；
其中，所述的高溫焙燒，其焙燒過(guò)程為:在富氧條件下，以5°C/min的速率升溫至500°C，保持3h，使甲基娃油轉(zhuǎn)化成二氧化娃。
[0010]其中，步驟I)中所述的納米氧化鋅與甲基硅油的質(zhì)量比為(0.5?1):1，所述的甲基硅油與正己烷溶劑的質(zhì)量體積比為lg:5mL，所述的甲基硅油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?30%。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選地，重復(fù)步驟I)至3)，進(jìn)行二次或二次以上硅沉積。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1、本發(fā)明選用新型材料氮化碳對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行表面改性處理，減少了納米氧化鋅之間的相互作用，提高其在非極性溶劑中的分散性，減少團(tuán)聚。2、本發(fā)明在納米氧化鋅的表面進(jìn)行硅沉積改性，抑制了鋅離子的溶出，提高了納米氧化鋅的分散性。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
[0014]實(shí)施例1
將3g三聚氰胺加入12g乙二胺四乙酸中，加熱至50°C使其完全溶解;然后加入9g納米氧化鋅，攪拌均勻，室溫靜置12h后置于85°C水浴下烘干，隨后轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱120°C干燥3h，再放入馬弗爐內(nèi)焙燒，用氬氣作保護(hù)氣，以5°C/min升溫至500°C保持3h，即得到表面改性的納米氧化鋅。
[0015]實(shí)施例2
將3g三聚氰胺加入12g乙二胺四乙酸中，加熱至40°C使其完全溶解;然后加入3g納米氧化鋅，攪拌均勻，室溫靜置12h后置于85°C水浴下烘干，隨后轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱120°C干燥3h，再放入馬弗爐內(nèi)焙燒，用氬氣作保護(hù)氣，以5°C/min升溫至450°C保持4h，即得到表面改性的納米氧化鋅。
[0016]實(shí)施例3
將3g三聚氰胺加入12g乙二胺四乙酸中，加熱至60°C使其完全溶解;然后加入15g納米氧化鋅，攪拌均勻，室溫靜置12h后置于85°C水浴下烘干，隨后轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱120°C干燥3h，再放入馬弗爐內(nèi)焙燒，用氬氣作保護(hù)氣，以5°C/min升溫至550°C保持2h，即得到表面改性的納米氧化鋅。
[0017]實(shí)施例4
1)將5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的甲基硅油溶于25mL的正己烷溶劑中，然后加入5克納米氧化鋅，攪拌均勻，制得混合液；
2)將步驟I)制得的混合液在水浴溫度60°C下進(jìn)行蒸干，并放于烘箱中進(jìn)行干燥，制得沉積甲基硅油的納米氧化鋅； 3)將步驟2)制得的沉積甲基硅油的納米氧化鋅置于馬弗爐中，在富氧條件下，以5°C/min的速率升溫至450°C，保持4h，使甲基硅油轉(zhuǎn)化成二氧化硅，即制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅。
[0018]實(shí)施例5
1)將5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的甲基硅油溶于50mL的正己烷溶劑中，然后加入5克納米氧化鋅，攪拌均勻，制得混合液；
2)將步驟I)制得的混合液在水浴溫度90°C下進(jìn)行蒸干，并放于烘箱中進(jìn)行干燥，制得沉積甲基硅油的納米氧化鋅；
3)將步驟2)制得的沉積甲基硅油的納米氧化鋅置于馬弗爐中，在富氧條件下，以5°C/min的速率升溫至550°C，保持2h，使甲基硅油轉(zhuǎn)化成二氧化硅，即制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅。
[0019]實(shí)施例6
1)將5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的甲基硅油溶于31.3mL的正己烷溶劑中，然后加入5克納米氧化鋅，攪拌均勻，制得混合液；
2)將步驟I)制得的混合液在水浴溫度75°C下進(jìn)行蒸干，并放于烘箱中進(jìn)行干燥，制得沉積甲基硅油的納米氧化鋅；
3)將步驟2)制得的沉積甲基硅油的納米氧化鋅置于馬弗爐中，在富氧條件下，以5°C/min的速率升溫至500°C，保持3h，使甲基硅油轉(zhuǎn)化成二氧化硅，即制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅。
[0020]為了提高納米氧化鋅的分散性，抑制鋅離子的溶出，實(shí)施例4?6對(duì)氧化鋅的表面進(jìn)行了硅沉積改性步驟。該硅沉積步驟可對(duì)實(shí)施例1?3所制得的納米氧化鋅的基礎(chǔ)上進(jìn)行改性。而且，為了進(jìn)一步提高覆蓋效果，可進(jìn)行二次或二次以上的硅沉積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，其特征在于:制備步驟為:將三聚氰胺加入乙二胺四乙酸中，加熱至40°C?60°C使其完全溶解;然后加入納米氧化鋅，攪拌均勻，室溫靜置，水浴烘干，隨后轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱干燥，再放入馬弗爐內(nèi)焙燒，用氬氣作保護(hù)氣，以5°C/min升溫至450?550°C保持2?4h，即得到表面改性的納米氧化鋅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，其特征在于:所述的三聚氰胺與乙二胺四乙酸的質(zhì)量比為1:4，三聚氰胺與納米氧化鋅的質(zhì)量比為1:1?1:5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，其特征在于:將表面改性的納米氧化鋅進(jìn)行硅沉積的步驟，具體步驟為: 步驟I):將表面改性的納米氧化鋅浸漬于甲基硅油的正己烷溶劑中，攪拌均勻，制得混合液； 步驟2):將步驟I)制得的混合液進(jìn)行蒸干，并放于烘箱中進(jìn)行干燥，制得沉積甲基硅油的納米氧化鋅； 步驟3):將步驟2)制得的沉積甲基硅油的納米氧化鋅置于馬弗爐中，進(jìn)行高溫焙燒，SP制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅； 其中，所述的高溫焙燒，其焙燒過(guò)程為:在富氧條件下，以5°C/min的速率升溫至500°C，保持3h，使甲基娃油轉(zhuǎn)化成二氧化娃。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述的納米氧化鋅與甲基硅油的質(zhì)量比為(0.5?1):1，所述的甲基硅油與正己烷溶劑的質(zhì)量體積比為I g: 5mL，所述的甲基硅油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?30%。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，其特征在于:重復(fù)步驟I)至3)，進(jìn)行二次或二次以上硅沉積。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米氧化鋅無(wú)機(jī)粉體材料的制備方法，該制備步驟為：將三聚氰胺加入乙二胺四乙酸中，加熱至40℃～60℃使其完全溶解；然后加入納米氧化鋅，攪拌均勻，室溫靜置，水浴烘干，隨后轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱干燥，再放入馬弗爐內(nèi)焙燒，用氬氣作保護(hù)氣，以5℃/min升溫至450～550℃保持2～4h，即得到表面改性的納米氧化鋅。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、本發(fā)明選用新型材料氮化碳對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行表面改性處理，減少了納米氧化鋅之間的相互作用，提高其在非極性溶劑中的分散性，減少團(tuán)聚。2、本發(fā)明在納米氧化鋅的表面進(jìn)行硅沉積改性，抑制了鋅離子的溶出，提高了納米氧化鋅的分散性。
【IPC分類】C09C1/04, C09C3/12, C09C3/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105524490
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610117065
【發(fā)明人】左士祥, 張宇
【申請(qǐng)人】蘇州宇希新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日