表面改性的纳米氧化锌水分散体及其制备方法和用途技术

一种表面改性的纳米氧化锌水分散体，其特征是，以体系重量百分比计，该水分散体包括：０．１～１０％的纳米氧化锌；０．０６～１０％的水合ＳｉＯ↓［２］、０．１２～２０％的水合Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］或０．０５～１０％的水合Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］；０．１～１０％的硅烷偶联剂；０．２～９％的水溶性聚合物；其余为水。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于无机材料领域，特别涉及表面改性的纳米氧化锌水分散体及其制备方法和用途。
技术介绍
纳米氧化锌是一种多功能材料，在压电陶瓷、颜料、石油化工催化剂、敏感材料或精细化工领域取得了广泛的应用。此类材料的应用基础在于它们独特的物理特性，如材料的光谱特性，能带特性等。而当材料的尺寸达到纳米数量级时，由于具有量子限域效应、尺寸效应、表面效应等重要的结构特性，它的物理特性与普通材料迥然不同。纳米氧化锌的用途日趋广泛在化妆品中的应用——作为新型防晒剂和抗菌剂。纳米氧化锌吸收紫外线的能力强，起防晒的效果。而在阳光，尤其是在紫外线照射下，在水和空气(氧气)中，能自行分解成自由移动的带负电的电子，同时留下带正电的空穴。这种空穴有极强的化学活性，能与多种有机物发生氧化反应(包括细菌等有机物)，杀死病菌和病毒，起到抗菌的效果。在纺织工业中的应用，主要是利用纳米氧化锌抗菌、防臭、抗紫外线的性能。纳米氧化锌是制造高速耐磨橡胶制品的原料。纳米氧化锌由于尺寸小、比表面积大，表面的键态与颗粒内部的不同，表面原子配位不全等，导致表面的活性位置增多，形成了凹凸不平的原子台阶，加大了反应接触面。因而它可以做催化剂和光催化剂。纳米氧化锌不仅对电磁波有很好的吸收能力，还能吸收可见光和红外线，用它做隐身材料，不但能在很宽的频带范围内逃避雷达的侦察，而且能起到红外隐身作用，在国防上有重要的意义。纳米氧化锌因具有质量轻、颜色浅、吸波能力强等优点，现已成为吸波材料的研究热点之一。然而，由于纳米氧化锌粒子尺寸的减少，粒子的表面原子数与总原子数之比大幅度地增加，粒子的表面能及表面张力也随着增加，其表面原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子有所不同，存在许多悬空键，并具有不饱和性质，因而极易与其他原子相结合而趋于稳定，所以，纳米氧化锌粒子具有很高的化学活性，导致其在生产和应用中极易团聚，尤其在液相中。所以要想得到分散均匀的体系，就需要对纳米氧化锌的表面进行处理。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了克服纳米氧化锌在水分散体中极易团聚的缺陷，提供一种分散均匀、稳定的表面改性的纳米氧化锌水分散体。本专利技术的再一目的是提供这种表面改性的纳米氧化锌水分散体的制备方法。本专利技术的还一目的是提供这种表面改性的纳米氧化锌水分散体的用途。本专利技术的表面改性的纳米氧化锌水分散体是水合SiO2、水合Al2O3或水合Fe2O3沉积到纳米氧化锌的表面，形成异质包覆层；通过硅烷偶联剂的亲水基团与异质包覆层和/或未包覆上的纳米氧化锌表面相作用，同时硅烷偶联剂的疏水基团和水溶性聚合物的疏水基团相结合，从而使纳米氧化锌均匀、稳定地分散在水分散体中，有效地防止了纳米氧化锌颗粒之间的团聚。本专利技术提供的表面改性的纳米氧化锌水分散体，以体系重量百分比计，该分散体包括0.1～10％的纳米氧化锌；0.06～10％的水合SiO2、0.12～20％的水合的Al2O3或0.05～10％的水合的Fe2O3；0.1～10％的硅烷偶联剂；0.2～9％的水溶性聚合物；其余为水。其中所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三(丙烯酰乙氧基)硅烷、甲基三(甲基丙烯酰乙氧基)硅烷、甲基三(环氧乙基甲氧基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷或它们任意的混合物。所述的水溶性聚合物为聚丙烯酸酯，例如聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯或聚丙烯酸异丁酯；聚甲基丙烯酸酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯或聚甲基丙烯酸异丁酯；聚乙基丙烯酸酯，例如聚乙基丙烯酸甲酯、聚乙基丙烯酸乙酯、聚乙基丙烯酸丙酯、聚乙基丙烯酸丁酯或聚乙基丙烯酸异丁酯；聚醋酸乙烯酯，例如聚醋酸乙烯甲酯、聚醋酸乙烯乙酯、聚醋酸乙烯丙酯、聚醋酸乙烯丁酯或聚醋酸乙烯异丁酯；聚氨酯；聚乙烯醇；聚羧酸化合物；或这些水溶性聚合物之间任意的混合物。本专利技术提供的表面改性的纳米氧化锌水分散体，还进一步包括醇，以体系重量百分比计，醇的含量1～10％；所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇或它们任意的混合物。本专利技术提供的表面改性的纳米氧化锌水分散体，按下面方法制备，步骤如下(1)、水合SiO2表面改性纳米氧化锌的制备将钠米氧化锌、水溶性硅酸盐按质量比1∶0.8～1.2加入到容器中，再加入是钠米氧化锌质量5～50倍的水，在搅拌下，用酸将该混合物的pH值调在6～8之间，搅拌至均匀；而后进行离心分离，静置，除去上清液，得到水合SiO2表面改性的纳米氧化锌；其中所述水溶性硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或其任意比混合物；所述酸为盐酸、硫酸或乙酸等；或水合Al2O3表面改性纳米氧化锌的制备将钠米氧化锌、水溶性铝盐按质量比1∶2～6加入到容器中，再加入是钠米氧化锌质量5～50倍的水，在搅拌下，用酸或碱将该混合物的pH值调在4～7之间，搅拌至均匀；而后进行离心分离，静置，除去上清液，得到水合Al2O3表面改性的纳米氧化锌；其中所述水溶性铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝钾或它们任意的混合物；所述酸为盐酸、硫酸或乙酸等；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等；或水合Fe2O3表面改性纳米氧化锌的制备将钠米氧化锌、水溶性铁盐按质量比1∶0.5～1加入到容器中，再加入是钠米氧化锌质量5～50倍的水，在搅拌下，用碱将该混合物的pH值调在11～13之间，搅拌至均匀；而后进行离心分离，静置，除去上清液，得到水合Fe2O3表面改性的纳米氧化锌；其中所述水溶性铁盐为氯化铁、硝酸铁或它们任意的混合物；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等；(2)、表面改性的纳米氧化锌水分散体的制备将步骤(1)制备的水合SiO2表面改性的纳米氧化锌、硅烷偶联剂、10～30wt％的水溶性聚合物乳液和水加入到容器中，并使水合SiO2表面改性的纳米氧化锌在体系中的含量为体系总重量的0.16～20％，硅烷偶联剂在体系中的含量为体系总重量的0.1～10％，水溶性聚合物在体系中的含量为体系总重量的0.2～9％，搅拌混合至均匀，得到水合SiO2表面改性的纳米氧化锌水分散体；或将步骤(1)制备的水合Al2O3表面改性的纳米氧化锌、硅烷偶联剂、10～30wt％的水溶性聚合物乳液和水加入到容器中，并使水合Al2O3表面改性的纳米氧化锌在体系中的含量为体系总重量的0.22～30％，硅烷偶联剂在体系中的含量为体系总重量的0.1～10％，水溶性聚合物在体系中的含量为体系总重量的0.2～9％，搅拌混合至均匀，得到水合Al2O3表面改性的纳米氧化锌水分散体；或将步骤(1)制备的水合Fe2O3表面改性的纳米氧化锌、硅烷偶联剂、10～30wt％的水溶性聚合物乳液和水加入到容器中，并使水合Fe2O3表面改性的纳米氧化锌在体系中的含量为体系总重量的0.15～20％，硅烷偶联剂在体系中的含量为体系总重量的0.1～10％，水溶性聚合物在体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张涑戎，郭云亮，李立平，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：