本發明屬于無機材料
技術領域：
，具體涉及一種改性納米氧化鋅。
背景技術：
：氧化鋅（zno），俗稱鋅白，是鋅的一種氧化物。難溶于水，可溶于酸和強堿。氧化鋅是一種常用的化學添加劑，廣泛地應用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤滑油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產品的制作中。氧化鋅的能帶隙和激子束縛能較大，透明度高，有優異的常溫發光性能，在半導體領域的液晶顯示器、薄膜晶體管、發光二極管等產品中均有應用。此外，微顆粒的氧化鋅作為一種納米材料也開始在相關領域發揮作用。納米氧化鋅是一種多功能性的新型無機材料，其顆粒大小約在1～100納米。由于晶粒的細微化，其表面電子結構和晶體結構發生變化，產生了宏觀物體所不具有的表面效應、體積效應、量子尺寸效應和宏觀隧道效應以及高透明度、高分散性等特點。近年來發現它在催化、光學、磁學、力學等方面展現出許多特殊功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學、生物、醫藥等許多領域有重要的應用價值，具有普通氧化鋅所無法比較的特殊性和用途。納米氧化鋅在紡織、涂料等領域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌劑、熒光材料、光催化材料等。由于納米氧化鋅一系列的優異性和十分誘人的應用前景，因此研發納米氧化鋅已成為許多科技人員關注的焦點。納米氧化鋅在涂料中使用較為頻繁，能夠顯著提高涂料的性能，但是普通納米氧化鋅對涂料性能的提高的作用具有一定的局限度，如果打破此局限性，以繼續提高涂料的性能是所要研究的重點。技術實現要素：本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種改性納米氧化鋅。本發明是通過以下技術方案實現的：一種改性納米氧化鋅，先對納米氧化鋅進行活化處理，然后再對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，再采用氧化鉍包覆納米氧化鋅，即可。進一步的，所述納米氧化鋅粒度為60-80nm。進一步的，所述對納米氧化鋅進行活化處理具體為：將一定量的納米氧化鋅與水混合配制成質量濃度為5.8%的納米氧化鋅水懸浮液，加入納米氧化鋅質量1.8%的硫酸鋁鉀，添加到高速攪拌機中在3200r/min轉速下攪拌1小時，然后采用氨水將懸浮液的ph調節至8.5，加熱至88℃，以150r/min轉速攪拌25min后，采用300w超聲波處理2min，再添加懸浮液質量0.12%的過硫酸銨，攪拌均勻后，在50℃下保溫15min，然后進行真空抽濾，在80℃下采用真空干燥箱進行干燥，即得。進一步的，所述對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，具體為：將硅烷偶聯劑kh550加入到蒸餾水中混合后，再加入到無水乙醇中配制成硅烷偶聯劑kh550質量分數為3.5%的溶液，其中蒸餾水與無水乙醇體積比為1：3，靜置2小時，然后再添加活化后的納米氧化鋅，超聲分散2小時，再采用冰醋酸調節ph至3.5，以1500r/min轉速攪拌2小時，然后進行真空干燥，即可。進一步的，所述采用氧化鉍包覆納米氧化鋅具體為：（1）按80：1.1-1.3的質量比例將納米氧化鋅、硝酸鉍放入球磨罐，控制球料比為100：1，然后添加氧化鋅質量2倍的無水乙醇，進球磨2-3小時，然后進行干燥去除無水乙醇，得到固體混合物；（2）向固體混合物中添加其質量0.23-0.25%的氫氧化鈉，然后再添加固體混合物質量0.1%的去離子水，攪拌均勻，繼續球磨40min，得到混合物料；（3）將混合物料置于馬弗爐里，以10℃/min速率勻速升溫，加熱至550-580℃，保溫40min，然后冷卻至400-410℃，保溫1小時，然后再自然冷卻至室溫，得到固體粉末，將固體粉末按1：10質量比例添加到無水乙醇中，以3000r/min轉速攪拌2小時，然后再靜置40min，最后真空干燥至室溫，再研磨，即得。本發明相比現有技術具有以下優點：本發明通過對納米氧化鋅進行改性處理，使得改性后的納米氧化鋅粒子表面結構性質得到顯著的提高，添加到涂料中可以對涂料起到顯著的支撐作用，并且，由于納米氧化鋅表面性質得到明顯的改善，能夠在涂料中進一步的交聯形成網狀結構，從而提高了涂料成膜致密程度，從而提高涂膜的表面硬度，通過對納米氧化鋅的改性處理，還鞥呢個提高其與涂料之間的相容性，使得改性后的納米氧化鋅能夠更好的在涂膜中分散，所以，涂膜固化后形成的網狀結構內部充滿改性納米氧化鋅粒子，使得涂膜結構更加的緊密，從而使得涂膜的硬度得到進一步的提高，同時，通過對納米氧化鋅的改性，能夠使得改性后的納米氧化鋅每個表面單位面積具有更高的活性點，結合力更加，相較于未改性的納米氧化鋅的結合力提高了2-3倍，能夠對涂料起到顯著的增強作用，從而進一步的提高涂膜的硬度，并且能夠顯著提高涂料的附著力，提高涂料的壽命。具體實施方式實施例1一種改性納米氧化鋅，先對納米氧化鋅進行活化處理，然后再對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，再采用氧化鉍包覆納米氧化鋅，即可。所述納米氧化鋅粒度為60nm。所述對納米氧化鋅進行活化處理具體為：將一定量的納米氧化鋅與水混合配制成質量濃度為5.8%的納米氧化鋅水懸浮液，加入納米氧化鋅質量1.8%的硫酸鋁鉀，添加到高速攪拌機中在3200r/min轉速下攪拌1小時，然后采用氨水將懸浮液的ph調節至8.5，加熱至88℃，以150r/min轉速攪拌25min后，采用300w超聲波處理2min，再添加懸浮液質量0.12%的過硫酸銨，攪拌均勻后，在50℃下保溫15min，然后進行真空抽濾，在80℃下采用真空干燥箱進行干燥，即得。所述對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，具體為：將硅烷偶聯劑kh550加入到蒸餾水中混合后，再加入到無水乙醇中配制成硅烷偶聯劑kh550質量分數為3.5%的溶液，其中蒸餾水與無水乙醇體積比為1：3，靜置2小時，然后再添加活化后的納米氧化鋅，超聲分散2小時，再采用冰醋酸調節ph至3.5，以1500r/min轉速攪拌2小時，然后進行真空干燥，即可。所述采用氧化鉍包覆納米氧化鋅具體為：（1）按80：1.1的質量比例將納米氧化鋅、硝酸鉍放入球磨罐，控制球料比為100：1，然后添加氧化鋅質量2倍的無水乙醇，進球磨2小時，然后進行干燥去除無水乙醇，得到固體混合物；（2）向固體混合物中添加其質量0.23%的氫氧化鈉，然后再添加固體混合物質量0.1%的去離子水，攪拌均勻，繼續球磨40min，得到混合物料；（3）將混合物料置于馬弗爐里，以10℃/min速率勻速升溫，加熱至550℃，保溫40min，然后冷卻至400℃，保溫1小時，然后再自然冷卻至室溫，得到固體粉末，將固體粉末按1：10質量比例添加到無水乙醇中，以3000r/min轉速攪拌2小時，然后再靜置40min，最后真空干燥至室溫，再研磨，即得。實施例2一種改性納米氧化鋅，先對納米氧化鋅進行活化處理，然后再對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，再采用氧化鉍包覆納米氧化鋅，即可。所述納米氧化鋅粒度為80nm。所述對納米氧化鋅進行活化處理具體為：將一定量的納米氧化鋅與水混合配制成質量濃度為5.8%的納米氧化鋅水懸浮液，加入納米氧化鋅質量1.8%的硫酸鋁鉀，添加到高速攪拌機中在3200r/min轉速下攪拌1小時，然后采用氨水將懸浮液的ph調節至8.5，加熱至88℃，以150r/min轉速攪拌25min后，采用300w超聲波處理2min，再添加懸浮液質量0.12%的過硫酸銨，攪拌均勻后，在50℃下保溫15min，然后進行真空抽濾，在80℃下采用真空干燥箱進行干燥，即得。所述對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，具體為：將硅烷偶聯劑kh550加入到蒸餾水中混合后，再加入到無水乙醇中配制成硅烷偶聯劑kh550質量分數為3.5%的溶液，其中蒸餾水與無水乙醇體積比為1：3，靜置2小時，然后再添加活化后的納米氧化鋅，超聲分散2小時，再采用冰醋酸調節ph至3.5，以1500r/min轉速攪拌2小時，然后進行真空干燥，即可。所述采用氧化鉍包覆納米氧化鋅具體為：（1）按80：1.3的質量比例將納米氧化鋅、硝酸鉍放入球磨罐，控制球料比為100：1，然后添加氧化鋅質量2倍的無水乙醇，進球磨3小時，然后進行干燥去除無水乙醇，得到固體混合物；（2）向固體混合物中添加其質量0.25%的氫氧化鈉，然后再添加固體混合物質量0.1%的去離子水，攪拌均勻，繼續球磨40min，得到混合物料；（3）將混合物料置于馬弗爐里，以10℃/min速率勻速升溫，加熱至580℃，保溫40min，然后冷卻至410℃，保溫1小時，然后再自然冷卻至室溫，得到固體粉末，將固體粉末按1：10質量比例添加到無水乙醇中，以3000r/min轉速攪拌2小時，然后再靜置40min，最后真空干燥至室溫，再研磨，即得。實施例3一種改性納米氧化鋅，先對納米氧化鋅進行活化處理，然后再對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，再采用氧化鉍包覆納米氧化鋅，即可。所述納米氧化鋅粒度為70nm。所述對納米氧化鋅進行活化處理具體為：將一定量的納米氧化鋅與水混合配制成質量濃度為5.8%的納米氧化鋅水懸浮液，加入納米氧化鋅質量1.8%的硫酸鋁鉀，添加到高速攪拌機中在3200r/min轉速下攪拌1小時，然后采用氨水將懸浮液的ph調節至8.5，加熱至88℃，以150r/min轉速攪拌25min后，采用300w超聲波處理2min，再添加懸浮液質量0.12%的過硫酸銨，攪拌均勻后，在50℃下保溫15min，然后進行真空抽濾，在80℃下采用真空干燥箱進行干燥，即得。所述對活化后的納米氧化鋅采用偶聯劑進行表面修飾，具體為：將硅烷偶聯劑kh550加入到蒸餾水中混合后，再加入到無水乙醇中配制成硅烷偶聯劑kh550質量分數為3.5%的溶液，其中蒸餾水與無水乙醇體積比為1：3，靜置2小時，然后再添加活化后的納米氧化鋅，超聲分散2小時，再采用冰醋酸調節ph至3.5，以1500r/min轉速攪拌2小時，然后進行真空干燥，即可。所述采用氧化鉍包覆納米氧化鋅具體為：（1）按80：1.2的質量比例將納米氧化鋅、硝酸鉍放入球磨罐，控制球料比為100：1，然后添加氧化鋅質量2倍的無水乙醇，進球磨2小時，然后進行干燥去除無水乙醇，得到固體混合物；（2）向固體混合物中添加其質量0.24%的氫氧化鈉，然后再添加固體混合物質量0.1%的去離子水，攪拌均勻，繼續球磨40min，得到混合物料；（3）將混合物料置于馬弗爐里，以10℃/min速率勻速升溫，加熱至560℃，保溫40min，然后冷卻至405℃，保溫1小時，然后再自然冷卻至室溫，得到固體粉末，將固體粉末按1：10質量比例添加到無水乙醇中，以3000r/min轉速攪拌2小時，然后再靜置40min，最后真空干燥至室溫，再研磨，即得。對比例1：與實施例1區別僅在于不對納米氧化鋅進行活化處理。對比例2：與實施例1區別僅在于不采用硅烷偶聯劑對納米氧進行表面修飾處理。對比例3：與實施例1區別僅在于采用氧化鉍對納米氧化鋅進行包覆處理。試驗：采用聚酯涂料進行試驗，實施例與對比例制備的改性氧化鋅在聚酯涂料中的添加量均為聚酯涂料質量的4%，漆膜厚度為30μm：硬度測試：對漆膜的測定采用鉛筆硬度測定法，按照《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》（gb/t6739-2006）進行測試，鉛筆硬度法采用已知硬度標號得鉛筆刮劃涂膜，涂膜的硬度由能夠穿透涂膜厚度深達底面的鉛筆的硬度標號來表示，在23±2℃和相對濕度為50±5%的試驗條件下進行；按gb/t1727-79在馬口鐵板上制備涂膜，然后按gb/t1720-79測定涂膜的附著力，采用漆膜附著力試驗儀和qxg型線棒漆膜器進行實驗，對實施例與對比例分別進行試驗；表1硬度附著力實施例15h1實施例25h1實施例35h1對比例14h3對比例23h2對比例32h2對照組h4對照組為向聚酯涂料中添加其質量4%的普通未改性的納米氧化鋅；由表1可以看出經過本發明改性后的納米氧化鋅能夠顯著提高涂膜的硬度和附著力。當前第1頁12