一种纳米氧化锌表面改性以及反相分散浆的制备方法技术

本发明专利技术属于无机纳米材料与精细化工领域，涉及一种纳米氧化锌表面改性以及反相分散浆的制备方法。本发明专利技术称取纳米氧化锌与稀盐酸研磨，得到纳米氧化锌的混合溶液后移至反应釜中，升温，滴加硬脂酸、有机醇的混合溶液，搅拌后继续滴加硅烷偶联剂的有机醇混合溶液，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。将改性后的纳米氧化锌滤饼、分散剂加入砂磨料筒中，分散，研磨，得到纳米氧化锌反相分散浆。本发明专利技术将一部分氧化锌生成硬脂酸锌形成双核配位结构的同时，再利用氧化锌表面裸露的羟基与硅烷偶联剂中的亲水基团氨基发生化学反应，改变纳米氧化锌粉体的疏水性且提高了纳米颗粒的稳定性以及紫外屏蔽性能。

Surface modification of nanometer zinc oxide and preparation of Inverse Dispersion slurry

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化锌表面改性以及反相分散浆的制备方法
本专利技术属于无机纳米材料与精细化工领域，涉及一种纳米氧化锌表面改性的制备方法，以及一种反相分散浆的制备方法。
技术介绍
纳米ZnO对于长波黑斑效应紫外线(UVA)具有优异的屏蔽性能而被广泛用于防晒化妆品领域。然而ZnO的强光催化能力，导致基体的氧化分解；较高的比表面能，造成颗粒团聚；作为两性氧化物，在强碱和酸性介质中都会或多或少的发生锌离子的溶解和析出，由此不仅会降低本身的应用效能还会破坏应用体系的稳定性，严重限制了其应用范围。为了降低纳米颗粒间的引力，增加纳米颗粒之间的表面排斥力，改变纳米粉体表面的物理及化学性质，间接提高其应用范围，因此，纳米ZnO的表面改性意义重大。当前，防晒产品的使用量随着人们对防晒意识的提高呈现逐年递增的趋势，超细颗粒在配方中的应用也逐步被颗粒分散浆所取代。更重要的是，浆料的应用比粉体具有更多的优点，如：在防晒配方中使用纳米氧化钛的水性/油性分散浆比粉体的优点有：1)SPF和PA值的大幅提高，同时透明度好；2)制备防晒产品中无尘无污染且操作方便。
技术实现思路
本专利技术针对纳米氧化锌的改性以及易团聚问题，结合硬脂酸锌能增加透明度，且具备屏蔽紫外线的效果，提供了一种工艺简单、操作简单、成本低廉的纳米氧化锌表面改性方法，以及一种纳米氧化锌反相分散浆的制备方法。本专利技术的技术方案：一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：(1)称取定量的纳米氧化锌与蒸馏水至砂磨料筒中，搅拌状态下滴加稀盐酸，调节溶液的pH为4-5，分散盘均匀分散后，使用研磨轮在转速为3000～5000r/min下研磨0.5～2h，得到纳米氧化锌的混合溶液；其中，纳米氧化锌的固含量为10％～30％；稀盐酸的浓度为0.01～0.3mol/L。研磨处理的目的：1.纳米氧化锌是由碱式碳酸锌经过高温煅烧制得的，在此过程中会导致氧化锌颗粒的团聚，研磨可充分打开团聚体，促使后面的改性处理更加均匀；2.由于氧化锌是两性氧化物的这一特殊原因，实验过程中在滴加稀盐酸时可能造成少许的Zn2+溶出，研磨可解决Zn2+溶解不均匀导致疏水性不佳这一问题。溶出的Zn2+优先和硬脂酸根反应，生成硬脂酸锌。实验中添加的盐酸与硬脂酸添加量均非常少，保证了纳米氧化锌仅在表面发生微量溶解和反应。(2)将上述纳米氧化锌的混合溶液移至反应釜，升温，滴加硬脂酸、有机醇的混合溶液，调节反应体系的pH为6-7，搅拌1～2h；维持反应温度，继续滴加硅烷偶联剂的有机醇混合溶液，搅拌1～2h；抽滤、洗涤，无需干燥，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。进一步，改性温度在55℃～90℃；有机醇为无水乙醇、异丙醇或甲醇其中的任意一种。有机醇的添加量能溶解硬脂酸即可。进一步，硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂(单氨基KH-550、双氨基KH-792、多氨基A-1130)其中的任意一种；氨基可以与氧化锌表面游离的-OH发生反应；进一步，硬脂酸的添加量为纳米氧化锌质量的2％～8％；硅烷偶联剂的添加量为纳米氧化锌质量的1％～3％。抽滤后滤饼依旧保存水分，添加分散剂后，研磨可得到分散浆；一种纳米氧化锌反相分散浆的制备方法，包括以下步骤：将改性后的纳米氧化锌滤饼、分散剂加入砂磨料筒中，经分散盘分散均匀后，更换研磨轮，添加定量的氧化锆球在转速为3000～5000r/min下研磨0.5～2h，得到纳米氧化锌反相分散浆。其中，分散剂为阴离子型羧酸铵盐(5027)或阴离子型聚羧酸钠盐(5040、731A)水性分散剂中的任意一种；购买厂家为：广州市宏润化工有限公司。分散剂添加量为纳米氧化锌复合材料重量的1％～5％；氧化锆球与纳米氧化锌滤饼的质量比为1:1～2:1。本专利技术的有益效果：1、本方法将一部分氧化锌生成硬脂酸锌形成双核配位结构的同时，再利用氧化锌表面裸露的羟基与硅烷偶联剂中的亲水基团氨基发生化学反应，改变纳米氧化锌粉体的疏水性且提高了纳米颗粒的稳定性以及紫外屏蔽性能。2、本方法采用先研磨盐酸、氧化锌、水溶液的方法，打破团聚的纳米粒子，使改性纳米氧化锌的过程更充分均匀；利用分散剂更好地分散润湿纳米氧化锌，使其稳定且均匀地分散在水相介质中，形成稳定的复合体系。3、本方法工艺简单、操作简便、成本低，易于形成工业化生产。附图说明图1为实施例1改性纳米氧化锌复合材料的红外谱图。图1中，在2918、2840、1535、1464、1386cm-1出现了硬脂酸锌的特征峰，证明微量的硬脂酸锌包覆在纳米氧化锌的表面。图2是改性复合材料与反相浆液体紫外的对比图。由图2可知氧化锌反相分散浆的紫外屏蔽效果优于改性的纳米氧化锌复合材料，说明ZnO改性纳米粒子制得分散浆，可以最大限度发挥ZnO的紫外屏蔽能力。具体实施方案实施例1一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：(1)称取100g的纳米氧化锌与400g蒸馏水放入砂磨料筒中，搅拌状态下滴加0.1M稀盐酸，调节溶液的pH为4-5，分散盘均匀分散后，使用研磨轮在转速为4000r/min下研磨1h，得到纳米氧化锌的混合溶液；(2)将上述纳米氧化锌的混合溶液移至反应釜，升温至85℃，滴加4％wt硬脂酸、无水乙醇的混合溶液，调节反应体系的pH为6-7，搅拌1h；维持反应温度，继续滴加(双氨基硅烷偶联剂)2％wt的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇的混合溶液，搅拌1h；抽滤、洗涤，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。一种纳米氧化锌反相分散浆的制备方法，包括以下步骤：称取改性后的纳米氧化锌滤饼150g、1g的聚羧酸铵盐(5027)分散剂加入砂磨料筒中，经分散盘分散均匀后，更换研磨轮，添加225g的氧化锆球在转速为4000r/min下研磨1h，得到纳米氧化锌反相分散浆。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)称取50g的纳米氧化锌与450g蒸馏水放入砂磨料筒中，搅拌状态下滴加0.01M稀盐酸，调节溶液的pH为4-5，分散盘均匀分散后，使用研磨轮在转速为3000r/min下研磨2h，得到纳米氧化锌的混合溶液；(2)将上述纳米氧化锌的混合溶液移至反应釜，升温至55℃，滴加2％wt硬脂酸、异丙醇的混合溶液，调节反应体系的pH为6-7，搅拌2h；维持反应温度，继续滴加(单氨基硅烷偶联剂)1％wt的3-氨基丙基三乙氧基硅烷、异丙醇的混合溶液，搅拌2h；抽滤、洗涤，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。一种纳米氧化锌反相分散浆的制备方法，包括以下步骤：称取改性后的纳米氧化锌滤饼150g、3g的聚羧酸钠盐(731A)分散剂加入砂磨料筒中，经分散盘分散均匀后，更换研磨轮，添加150g的氧化锆球在转速为3000r/min下研磨2h，得到纳米氧化锌反相分散浆。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)称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氧化锌表面改性的方法，其特征在于，具体改性步骤为：/n(1)称取纳米氧化锌与蒸馏水至砂磨料筒中，搅拌状态下滴加稀盐酸，分散盘均匀分散后，使用研磨轮研磨，得到纳米氧化锌混合溶液；/n(2)将纳米氧化锌混合溶液移至反应釜，升温，滴加硬脂酸、有机醇的混合溶液，调节反应体系pH为6-7，搅拌；维持反应温度，继续滴加硅烷偶联剂的有机醇混合溶液，搅拌后抽滤、洗涤，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化锌表面改性的方法，其特征在于，具体改性步骤为：
(1)称取纳米氧化锌与蒸馏水至砂磨料筒中，搅拌状态下滴加稀盐酸，分散盘均匀分散后，使用研磨轮研磨，得到纳米氧化锌混合溶液；
(2)将纳米氧化锌混合溶液移至反应釜，升温，滴加硬脂酸、有机醇的混合溶液，调节反应体系pH为6-7，搅拌；维持反应温度，继续滴加硅烷偶联剂的有机醇混合溶液，搅拌后抽滤、洗涤，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。


2.根据权利要求1所述纳米氧化锌表面改性的方法，其特征在于，步骤(1)所述的研磨转速为3000～5000r/min；纳米氧化锌混合溶液的固含量为10％～30％；稀盐酸的浓度为0.01～0.3mol/L。


3.根据权利要求1所述纳米氧化锌表面改性的方法，其特征在于，步骤(2)升温温度为55℃～90℃；有机醇为无水乙醇、异丙醇或甲醇中的任意一种。


4.根据权利要求1所述纳米氧化锌表面改性的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂；所述氨基硅烷偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，倪璟怡，左士祥，严向玉，李霞章，刘文杰，吴凤芹，王灿，
申请(专利权)人：常州纳欧新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32