CN104803408A

CN104803408A - 一种纳米改性氧化锌的制备方法

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Publication number: CN104803408A
Application number: CN201510155846.7A
Authority: CN
Inventors: 吴肖颜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了一种纳米改性氧化锌的制备方法，本发明通过在氧化锌水热合成过程中引入木质素磺酸盐作为分散剂，改善水热合成时得到的氧化锌的分散性，便于后期干燥，进一步的采用振动磨对干燥后的氧化锌颗粒进行分散和表面改性，使得到的改性纳米氧化锌粒径分布均匀，分散性好，且具有良好的疏水性能，易于在有机材料中分散。

Description

一种纳米改性氧化锌的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米粉体制备技术，具体涉及一种纳米改性氧化锌的制备方法。

背景技术

纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。

但应用过程中，纳米氧化锌大多与有机物相互混合，而一方面纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米氧化锌表面极性较强，因此在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此必须对纳米氧化锌粉体进行分散和表面改性，以降低其表面能，调节疏水性，改性与有机高分子材料之间的润湿性和结合力，从而最大限度的提高材料的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种纳米改性氧化锌的制备方法，得到的纳米改性氧化锌分散性好，和有机材料有较好的结合性能。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种纳米改性氧化锌的制备方法，依次按照以下步骤进行：

1）在室温下，配置浓度为0.2~0.5mol/L的锌盐溶液，按照每10mL锌盐溶液加入0.15~0.5g木质素磺酸盐的比例，加入木质素磺酸盐，在连续搅拌条件下，逐滴滴入碱液，直至溶液澄清为止；

2）将上述溶液加入高压釜中，在100~150℃反应10~14h，冷却至室温；

3）将得到的沉淀物离心分离，去离子水洗涤；

4）将分离后的固体在80℃下干燥，得到氧化锌颗粒；

5）干燥后的氧化锌颗粒加入振动磨中，加入占氧化锌重量1~5%的钛酸酯进行改性，最后得到所述的纳米改性氧化锌。

木质素磺酸盐是亚硫酸盐法制浆蒸煮废液回收的副产物，来源丰富、价格低廉，属可再生资源。木质素磺酸盐以非极性的芳环侧链和极性的磺酸基相结合的形式存在，极性部分决定了它的表面活性，可用作阴离子表面活性剂。当它被吸附到各种有机或无机颗粒上，由于阴离子基团之间的相互静电排斥作用和高分子的空间位阻，使质点保持稳定的分散状态，本发明在水热合成氧化锌阶段引入木质素磺酸盐可以有效改善合成的氧化锌的分散性。

振动磨是利用圆筒的高频振动，筒中的研磨介质依靠惯性力冲击物料，介质冲击物料时的加速度可达10g-15g，具有结构紧凑、能耗低、产量高、粉磨粒度集中的优点，可以快速改善干燥后的氧化锌颗粒的粒径，并同时对其进行表面改性。

优选地，所述步骤1）中，锌盐溶液为硝酸锌溶液或氯化锌溶液。

优选地，所述步骤1）中，碱液为碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、醋酸钠溶液或氨水溶液。

优选地，所述步骤1）中，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。

优选地，所述步骤5）中，振动磨为卧式振动磨。

进一步优选地，采用振动磨研磨时，研磨球与物料的质量比为30-50:1，所述研磨球为氧化锆球。

更进一步地，所述研磨球的直径为3~5mm。

本发明的有益效果是：本发明通过在氧化锌水热合成过程中引入木质素磺酸盐作为分散剂，改善水热合成时得到的纳米氧化锌的分散性，便于后期干燥；进一步地，采用振动磨对干燥后的氧化锌颗粒进行分散和表面改性，使得到的改性纳米氧化锌粒径分布均匀，分散性好，且具有良好的疏水性能，易于在有机材料中分散。

附图说明

图1是本发明的实施例2得到的纳米改性氧化锌的透射电镜照片。

具体实施方式

以下将结合具体的实施例对本发明的制备方法进行说明。

实施例1：

1）在室温下，配置浓度为0.2mol/L的硝酸锌溶液，按照每10mL硝酸锌溶液加入0.15g木质素磺酸钠的比例，加入木质素磺酸钠，在连续搅拌条件下，逐滴滴入0.2mol/L的氢氧化钠溶液，直至溶液澄清为止；

2）将上述溶液加入高压釜中，在100℃反应14h，冷却至室温；

3）将得到的沉淀物离心分离，去离子水洗涤三次；

4）将分离后的固体在80℃下干燥，得到氧化锌颗粒；

5）干燥后的氧化锌颗粒加入卧式振动磨中，加入占氧化锌重量1%的钛酸酯进行改性，研磨介质为直径为3~5mm的氧化锆球，研磨球和物料的重量比为30:1，研磨约20min，得到所述的纳米改性氧化锌样品，测试结果见表1。

实施例2：

1）在室温下，配置浓度为0.5mol/L的氯化锌溶液，按照每10mL锌盐溶液加入0.5g木质素磺酸钠的比例，加入木质素磺酸钠，在连续搅拌条件下，逐滴滴入3mol/L的氨水溶液，直至溶液澄清为止；

2）将上述溶液加入高压釜中，在130℃反应12h，冷却至室温；

3）将得到的沉淀物离心分离，去离子水洗涤3次；

4）将分离后的固体在80℃下干燥，得到氧化锌颗粒；

5）干燥后的氧化锌颗粒加入卧式振动磨中，加入占氧化锌重量3%的钛酸酯进行改性，研磨介质为直径为3~5mm的氧化锆球，研磨球和物料的重量比为40:1，研磨约20min，得到所述的纳米改性氧化锌，测试结果见表1，其中透射电镜测试结果见图1。

实施例3：

1）在室温下，配置浓度为0.35mol/L的醋酸锌溶液，按照每10mL锌盐溶液加入0.4g木质素磺酸钠的比例，加入木质素磺酸钠，在连续搅拌条件下，逐滴滴入0.2mol/L醋酸钠溶液，直至溶液澄清为止；

2）将上述溶液加入高压釜中，在150℃反应10h，冷却至室温；

3）将得到的沉淀物离心分离，去离子水洗涤3次；

4）将分离后的固体在80℃下干燥，得到氧化锌颗粒；

5）干燥后的氧化锌颗粒加入卧式振动磨中，加入占氧化锌重量5%的钛酸酯进行改性，研磨介质为直径为3~5mm的氧化锆球，研磨球和物料的重量比为50:1，研磨约15min，得到所述的纳米改性氧化锌样品，测试结果见表1。

对比例1：

2）将上述溶液加入高压釜中，在100℃反应14h，冷却至室温；

3）将得到的沉淀物离心分离，去离子水洗涤三次；

4）将分离后的固体在80℃下干燥，得到氧化锌颗粒；

5）干燥后的氧化锌颗粒加入卧式振动磨中，研磨介质为直径为3~5mm的氧化锆球，研磨球和物料的重量比为30:1，研磨约20min，得到纳米氧化锌样品，测试结果见表1。

对实施例1-3及对比例1中得到的氧化锌样品，通过激光粒度仪粒度测试粉体粒度，同时将纳米氧化锌压片，通过量高法测试蒸馏水在压片上的接触角，以表征其疏水性能。表1为测试结果。

实施例1和对比例1实验条件完全相同，但是对比例1中未加入钛酸酯进行改性，由测试结果可以看出，钛酸酯包覆改性对粉体的粒度并没有明显影响，但是对其疏水性有明显改善，可大大提高其疏水性，利于纳米氧化锌与有机材料的结合。

由上述实施例可以看出，本发明的制备方法得到的纳米改性氧化锌，颗粒分布均匀且分散性较好，且疏水性较好，易于在有机材料中分散。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于，依次按照以下步骤进行：

3）将得到的沉淀物离心分离，去离子水洗涤；

4）将分离后的固体在80℃下干燥，得到氧化锌颗粒；

5）干燥后的氧化锌颗粒加入振动磨中，加入占氧化锌重量1~5%的钛酸酯进行改性；最后得到所述的纳米改性氧化锌。

2.根据权利要求1所述的纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，锌盐溶液为硝酸锌溶液或氯化锌溶液。

3.根据权利要求1所述的纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，碱液为碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、醋酸钠溶液和氨水溶液中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。

5.根据权利要求1所述的纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，振动磨为卧式振动磨。

6.根据权利要求5所述的纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，采用振动磨研磨时，研磨球与物料的质量比为30-50:1，所述研磨球为氧化锆球。

7.根据权利要求6所述的纳米改性氧化锌的制备方法，其特征在于：所述研磨球的直径为3~5mm。