專利名稱：一種超濃乳液制備納米氧化鋅復合材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種超濃乳液制備納米氧化鋅復合材料的方法，通過超濃乳液制備抗紫外納米復合材料的方法，屬于功能化高分子材料制備的工藝技術領域。
背景技術：
氧化鋅的用途廣泛，不僅在石油化工，涂料，橡膠工業有著廣泛的應用，而且還在磁性材料，氣體傳感器，壓電材料，高效催化劑，壓敏電阻和塑料材料等得到廣泛的應用。納米氧化鋅是指顆粒粒徑在I-IOOnm之間范圍的，它具有小尺寸，表面效應，宏 觀量子隧道效應，量子尺寸效應等有別于宏觀材料的特殊性質，使得納米氧化鋅在光，電，磁，化學等方面具有一系列新的性能，如非遷移性，熒光，屏蔽紫外線能力，光催化活性等多種活性。這些新的特性進一步推廣了氧化鋅的應用。然而在納米材料使用過程中也有很多的不足之處，例如，粒子的易于團聚，加入到材料中與有機物材料的相容性差等，都阻礙了其的應用領域和前景。近些年，許多研究開始通過制備納米復合有機材料，這樣材料不僅擁有納米結構得來的新的特性，而且也提高聚合物的機械強度。這種新的方法是進一步推動有機材料和無機材料應用領域。例如，通過對無機材料表面接枝或包裹從而使得無機材料表面得以改姓，這種方法可以很有效地改善納米粒子在有機聚合物的基體的分散，進而提高其與材料的相容性，機械性能。現在已經有很多研究做了有關這方面的研究，Demir and Koynov成功制備聚甲基丙烯酸甲酯/ZnO納米復合材料，結構顯示其擁有很好的紫外吸收、粒子的分散更好。R. Y. Hong等人成功制備了聚苯乙烯接枝納米氧化鋅,這樣不僅使得到納米氧化鋅分散性很好，而且材料在有機聚合物的相容性也得到很好的提高。超濃乳液又稱高內相比乳液，凝膠乳液，烴類膠質，體系中分散相的體積分數大于
O.74，外觀類膠凍。其分散相的體積分數甚至可以達到O. 99。在超濃乳液中，分散相由連續相薄膜分開成很多的多面體液泡，由于界面的壓力的作用使得分散相的形狀發生變化形成很多不規則的球體。超濃乳液的結構與傳統的低液體含量的液-氣泡膜相似，具有包括高粘度、粘彈流變行為的很多獨特而有魅力的性質。超濃乳液聚合在聚合中存在兩個非常重要的乳液聚合特性，一是聚合中由于自身的加熱從而加快了反應速率的同時獲得較高的聚合速率和較大的分子量，二是乳膠粒子的大小由液胞決定，而液胞的大小則可通過表面活性劑的濃度和體積分數來控制，因而聚合物乳膠粒子的尺寸是可控的。與傳統乳液一樣，超濃乳液也有0/W型和W/0型。由于超濃乳液具有許多特殊性能與應用前景，除了制備高的固含量乳膠外，可以直接用于制備疏水-親水(或親水-疏水)性復合聚合物滲透膜。另外，超濃乳液聚合還可用于制備高分子量單分散性聚合物乳膠粒子，可廣泛用于物理、化學、醫藥、生物等領域。近些年很多的研究開始著重研究超濃乳液制備多孔材料，通過相轉變，成功制備了許多具有優異特性的功能性納米復合材料，這更進一步擴大了超濃乳液的應用領域
發明內容
針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種超濃乳液制備納米氧化鋅復合材料的方法，通過超濃乳液制備抗紫外納米復合材料的方法，制備功能化納米復合材料。為達到上述目的，本發明采用如下技術方案
一種超濃乳液制備納米氧化鋅復合材料的方法，具有以下步驟
a.按質量配比1:5將氧化鋅、油酸正丁酯置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下，攪拌30分鐘；將浸潰過的氧化鋅用乙醇洗滌2-3遍，洗滌后放在真空干燥箱70°C下干燥至恒重； b.量取質量配比10:1的去離子水、十二烷基磺酸鈉于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min磁力攪拌溶解,攪拌20分鐘；
c.通過超聲分散將氧化鋅均勻的分散在苯乙烯與三烯丙基異三聚氰酸酯的油相中；油相體系的苯乙烯三烯丙基異三聚氰酸酯質量比為10:1;氧化鋅占單體質量的分數在10%以內，引發劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量的1%以內；
d.將上述溶液苯乙烯、三烯丙基異三聚氰酸酯、氧化鋅、偶氮二異丁腈組成的油相慢慢的加入到步驟b的水相溶液中，在500r/min轉速情況下，時間持續15-20分鐘；待全部滴加完成后，繼續攪拌10分鐘，得到白色膠凍狀超濃乳液；將上述超濃乳液轉入離心試管中，500r/min，離心1_2分鐘，除去上層氣泡；然后通入氮氣，并用橡皮塞密封，放入60°C恒溫水浴鍋繼續聚合反應24h;將產品烘干后，通過索氏儀器提純產物24h，并置于真空干燥箱70 °C下至恒重。與現有技術相比，本發明具有如下的突出的優點
本發明方法可以制備不同質量分數的氧化鋅的納米復合材料。固體紫外測試結果顯示隨著氧化鋅量的增加，紫外吸收越好，而可見光透過都很好。本發明方法工藝簡單，操作方便，產物包覆率高，所需時間較短，材料在應用中與聚合物的相容性可以得到很高的提高。本發明方法制備的材料可用于塑料、包裝、油漆等方面領域。
具體實施例方式下面結合實施例將本發明的具體實施方式
敘述如下。實施例I :本實例的工藝和步驟如下
(I)按5g氧化鋅、25g油酸正丁酯置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下，攪拌30分鐘。將浸潰過的氧化鋅用乙醇洗滌2-3遍，洗滌過后放在真空干燥箱70°C下干燥
至恒重。(2)量取去離子水、十二烷基磺酸鈉各4g、0. 4g加入錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下,攪拌20分鐘溶解。將16g苯乙烯、O. 9g處理過的氧化鋅、I. 6g三烯丙基異三聚氰酸酯、O. 16g偶氮二異丁腈一起加入到錐形瓶密封，在超聲儀器中超聲分散20分鐘。將此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力攪拌下，時間大概持續15-20分鐘。待全部滴加完成后，繼續攪拌大約10分鐘既可得到白色膠凍狀超濃乳液。將上述乳液轉入離心試管中，500r/min，1-2分鐘，密封，放入60°C恒溫水浴鍋繼續聚合反應24h。通過索氏儀器提純產物24h，并置于真空干燥箱70°C下至恒重。制備得到含有不同質量分數的氧化鋅的納米氧化鋅復合材料樣品。
實施例2 :本實例的工藝和步驟如下
(I)按5g氧化鋅、25g油酸正丁酯置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下，攪拌30分鐘。將浸潰過的氧化鋅用乙醇洗滌2-3遍，洗滌過后放在真空干燥箱70°C下干燥
至恒重。(2)量取去離子水、十二烷基磺酸鈉各4g、0. 4g加入錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下,攪拌20分鐘溶解。將16g苯乙烯、I. 6g處理過的氧化鋅、I. 6g三烯丙基異三聚氰酸酯、O. 16g偶氮二異丁腈一起加入到錐形瓶密封，在超聲儀器中超聲分散20分鐘。將此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力攪拌下，時間大概持續15-20分鐘。待全部滴加完成后，繼續攪拌大約10分鐘既可得到白色膠凍狀超濃乳液。將上述乳液轉入離心試管中，500r/min，1-2分鐘，密封，放入60°C恒溫水浴鍋繼續聚合反應24h。通過索氏儀器提純產物24h，并置于真空干燥箱70°C下至恒重。制備得到含有不同質量分數的 氧化鋅的納米氧化鋅復合材料樣品。實施例3 :本實例的工藝和步驟如下
(I)按5g氧化鋅、25g油酸正丁酯置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下，攪拌30min。將浸潰過的氧化鋅用乙醇洗滌2-3遍，洗滌過后放在真空干燥箱70°C下干燥至恒重。(2)量取去離子水、十二烷基磺酸鈉各4g、0. 4g加入錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下,攪拌20分鐘溶解。將16g苯乙烯、I. 6g處理過的氧化鋅、I. 6g三烯丙基異三聚氰酸酯、O. Ig偶氮二異丁腈一起加入到錐形瓶密封，在超聲儀器中超聲分散20分鐘。將此溶液慢慢的加入到上述水相中溶液，500r/min磁力攪拌下，時間大概持續15-20分鐘。待全部滴加完成后，繼續攪拌大約10分鐘既可得到白色膠凍狀超濃乳液。將上述乳液轉入離心試管中，500r/min，1-2分鐘，密封，放入60°C恒溫水浴鍋繼續聚合反應24h。通過索氏儀器提純產物24h，并置于真空干燥箱70°C下至恒重。制備得到含有不同質量分數的氧化鋅的納米氧化鋅復合材料樣品。
權利要求
1. 一種超濃乳液制備納米氧化鋅復合材料的方法，其特征在于，具有以下步驟 a.按質量配比1:5將氧化鋅、油酸正丁酯置于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min情況下，攪拌30分鐘；將浸潰過的氧化鋅用乙醇洗滌2-3遍，洗滌后放在真空干燥箱70°C下干燥至恒重； b.量取質量配比10:1的去離子水、十二烷基磺酸鈉于錐形瓶中密封，常溫下在轉速500r/min磁力攪拌溶解,攪拌20分鐘； c.通過超聲分散將氧化鋅均勻的分散在苯乙烯與三烯丙基異三聚氰酸酯的油相中；油相體系的苯乙烯三烯丙基異三聚氰酸酯質量比為10:1;氧化鋅占單體質量的分數在10%以內，引發劑偶氮二異丁腈占油相單體總質量的1%以內； d.將上述溶液苯乙烯、三烯丙基異三聚氰酸酯、氧化鋅、偶氮二異丁腈組成的油相慢慢的加入到步驟b的水相溶液中，在500r/min轉速情況下，時間持續15-20分鐘；待全部滴加完成后，繼續攪拌10分鐘，得到白色膠凍狀超濃乳液；將上述超濃乳液轉入離心試管中，.500r/min，離心1_2分鐘，除去上層氣泡；然后通入氮氣，并用橡皮塞密封，放入60°C恒溫水浴鍋繼續聚合反應24h;將產品烘干后，通過索氏儀器提純產物24h，并置于真空干燥箱.70 °C下至恒重。
全文摘要
本發明涉及用超濃乳液制備納米氧化鋅復合材料的方法，首先將氧化鋅浸漬在油酸正丁酯進行表面改性，通過數次乙醇洗出過量的油酸正丁酯。再將改性的氧化鋅、苯乙烯、三烯丙基異三聚氰酸酯為油相，并以偶氮二異丁腈為引發劑。室溫下滴加到以去離子水，十二烷基磺酸鈉的水相中，在氮氣保護下，得到果凍膠狀超濃乳液。再轉入離心試管中，離心1-2分鐘，除去上層氣泡；然后通入氮氣，并用橡皮塞密封，置于60℃水域中聚合反應24h。通過超濃乳液成功制備含不同質量分數的氧化鋅納米復合材料。固體紫外測試結果顯示隨著氧化鋅量的增加，紫外吸收越好，而可見光透過都很好，這樣材料應用于包裝、光學材料、塑料等都有很好抗紫外、耐候性。
文檔編號C01G9/02GK102897826SQ20121040464
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者賈少晉, 丁振剛, 江平開, 劉臻 申請人:上海大學