一種納米氧化鋅無機粉體材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種納米氧化鋅無機粉體材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米氧化鋅是一種性能優異的無機紫外線屏蔽劑，廣泛應用于防曬化妝品、納米功能紡織品、功能塑料以及涂料等領域。然而，納米氧化鋅是一種無機氧化物，其尺寸小、表面能高、與有機成分很難相容，極易產生嚴重的團聚現象。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，還會與鋅離子反應生成脂肪酸鋅，使得納米氧化鋅的使用效果變差。因此有必要對納米氧化鋅的表面進行改性。
[0003]專利ZL200910064705.9公開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行分散;2)將正硅酸四乙酯和/或正硅酸四甲酯和有機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，調節PH值為8?12進行反應。該發明采用普通液相化學反應方法，通過一步反應完成在納米氧化鋅顆粒表面修飾上一層有機物/S12雜化材料，從而降低納米氧化鋅的光催化活性，但其反應時間以及后續的產物分離時間較長，并不利于工業化生產。
[0004]專利申請號200710118670.3公開了一種二氧化硅表面包覆氧化鋅的復合納米顆粒的制備方法，其制備過程是將二氧化硅顆粒在低級醇溶液中分散均勻，再加入金屬鋅鹽，在20°C_60°C溫度下，攪拌8-24小時，將表包覆有金屬鋅鹽的二氧化硅顆粒經離心分離、洗滌、干燥后，在500-700溫度下燒結3-5小時，得到納米復合顆粒。該二氧化硅顆粒靠靜電作用將鋅離子吸附于表面，進而在高溫下形成氧化鋅負載于二氧化硅顆粒表面，包覆效果其實并不理想。
[0005]本發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。三聚氰胺是常規的化工原料，來源廣泛，因此該方法操作簡單，制備成本低廉。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于針對現有技術中納米氧化鋅易團聚的問題而提供一種納米氧化鋅無機粉體材料的改性方法，提升納米氧化鋅的分散性和穩定性。
[0007]實現本發明目的采用的技術方案為:一種納米氧化鋅無機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，隨后轉移至鼓風干燥箱干燥，再放入馬弗爐內焙燒，用氬氣作保護氣，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]優選地，所述的三聚氰胺與乙二胺四乙酸的質量比為1:4，三聚氰胺與納米氧化鋅的質量比為1:1?1:5。
[0009]更優選地，將表面改性的納米氧化鋅進行硅沉積的步驟，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)制得的混合液進行蒸干，并放于烘箱中進行干燥，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量比為(0.5?1):1，所述的甲基硅油與正己烷溶劑的質量體積比為lg:5mL，所述的甲基硅油的質量分數為10%?30%。
[0011]進一步優選地，重復步驟I)至3)，進行二次或二次以上硅沉積。
[0012]本發明的優點在于:1、本發明選用新型材料氮化碳對納米氧化鋅進行表面改性處理，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，減少團聚。2、本發明在納米氧化鋅的表面進行硅沉積改性，抑制了鋅離子的溶出，提高了納米氧化鋅的分散性。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例對本發明作進一步地描述。
[0014]實施例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，隨后轉移至鼓風干燥箱120°C干燥3h，再放入馬弗爐內焙燒，用氬氣作保護氣，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，隨后轉移至鼓風干燥箱120°C干燥3h，再放入馬弗爐內焙燒，用氬氣作保護氣，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，隨后轉移至鼓風干燥箱120°C干燥3h，再放入馬弗爐內焙燒，用氬氣作保護氣，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]實施例4
1)將5g質量分數為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下進行蒸干，并放于烘箱中進行干燥，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，使甲基硅油轉化成二氧化硅，即制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅。
[0018]實施例5
1)將5g質量分數為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下進行蒸干，并放于烘箱中進行干燥，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，使甲基硅油轉化成二氧化硅，即制得表面硅沉積改性的納米氧化鋅。
[0019]實施例6
1)將5g質量分數為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下進行蒸干，并放于烘箱中進行干燥，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，實施例4?6對氧化鋅的表面進行了硅沉積改性步驟。該硅沉積步驟可對實施例1?3所制得的納米氧化鋅的基礎上進行改性。而且，為了進一步提高覆蓋效果，可進行二次或二次以上的硅沉積。
【主權項】
1.一種納米氧化鋅無機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，隨后轉移至鼓風干燥箱干燥，再放入馬弗爐內焙燒，用氬氣作保護氣，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.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅無機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量比為1:4，三聚氰胺與納米氧化鋅的質量比為1:1?1:5。3.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅無機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)制得的混合液進行蒸干，并放于烘箱中進行干燥，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，使甲基娃油轉化成二氧化娃。4.根據權利要求3所述的一種納米氧化鋅無機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量比為(0.5?1):1，所述的甲基硅油與正己烷溶劑的質量體積比為I g: 5mL，所述的甲基硅油的質量分數為10%?30%。5.根據權利要求3所述的一種納米氧化鋅無機粉體材料的制備方法，其特征在于:重復步驟I)至3)，進行二次或二次以上硅沉積。
【專利摘要】本發明公開了一種納米氧化鋅無機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，隨后轉移至鼓風干燥箱干燥，再放入馬弗爐內焙燒，用氬氣作保護氣，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。本發明的優點在于：1、本發明選用新型材料氮化碳對納米氧化鋅進行表面改性處理，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，減少團聚。2、本發明在納米氧化鋅的表面進行硅沉積改性，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
【公開號】CN105524490
【申請號】CN201610117065
【發明人】左士祥, 張宇
【申請人】蘇州宇希新材料科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年3月2日