CN114456737A - 一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液及其制备方法，以质量份数计，包括6～15份氧化铝粉末、0.06～0.15份分散剂、1.5～3份改性剂、0.002～0.005份增稠剂、0.02～0.04份氢氧化钠溶液和85～95份软水；改性剂由质量比为3:5:13～14的聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇反应制得。本发明提供的氧化铝分散液中聚甲基丙烯酸甲酯有较强分子间作用力，与聚甲基丙烯酸甲酯交联增大分子间作用力，增加界面作用，充分发挥氧化铝的作用，保持颗粒稳定分散，改性剂提供排斥力使纳米颗粒分散稳定；调节氢氧化钠含量，使颗粒在溶液中的稳定分散，该溶液与阴离子体系的聚氨酯底胶混合，增大底胶的透光率。
Description
技术领域
本发明属于分散液技术领域，尤其涉及一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液及其制备方法。
背景技术
纳米氧化铝是具有高强度、高硬度、抗磨损、耐高温、抗氧化、绝缘性好等优异特性的纳米材料。用纳米氧化铝填充改性高分子材料后，高分子材料的力学、电学及热性能等均可得到不同程度的提高，但纳米氧化铝与大多数纳米材料一样，在高分子材料中的应用也存在技术瓶颈：
(1)纳米材料的团聚性：氧化铝由于其粒径小，使其具有很大的表面能，容易发生团聚现象。因此与高分子材料复合时，一些纳米氧化铝随机聚合在一起，而不是平均分布，其非均匀的聚集会使复合材料造成结构缺陷，直接影响和降低材料的性能；
(2)纳米氧化铝粉体难以均匀分散在有机基体中，而且在水相介质中分散不好，这直接导致使用性能受限，也限制其工业化进程；
(3)中国发明专利“一种纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分的处理方法”(CN101215430B)公开了一种纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分散的处理方法。此发明是以高速球磨为分散方式，并在纳米氧化铝投入有机溶剂稳定分散时，加入钛酸酯偶联剂，利用钛酸酯偶联剂对纳米氧化铝进行有机表面处理，以提高纳米氧化铝在有机溶剂中的分散性和稳定性，使纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分散。该发明是对纳米氧化铝进行表面改性，工艺较为复杂，要用到球磨机等机器，且该发明并未提及纳米氧化铝粉体材料在水溶液中的分散效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液及其制备方法，该分散液与阴离子体系的聚氨酯底胶混合，能增大底胶的透光率。
本发明提供了一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括以下组分：
6～15份氧化铝粉末、0.06～0.15份分散剂、1.5～3份改性剂、0.002～0.005份增稠剂、0.02～0.04份氢氧化钠溶液和85～95份软水；
所述改性剂由质量比为3:5:13～14的聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇反应制得。
在本发明中，所述分散剂选自疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐和铵盐中的一种或多种。
在本发明中，所述增稠剂选自硅藻土、聚氨酯、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
在本发明中，所述氢氧化钠溶液的浓度为2.8～3.2mol/L。
在本发明中，所述氧化铝粉末为γ型晶体纳米氧化铝。
在本发明中，所述氧化铝分散液的pH值为10～14。具体实施例中，所述分散液的pH值为10、13或14。
在本发明中，所述阴离子体系为聚氨酯底胶；
所述聚氨酯底胶由有机多异氰酸酯和低聚多元醇反应制得：
所述有机多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种或多种；
所述低聚多元醇为分子量为800-1000的聚乙二醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种。
在本发明中，所述氧化铝分散液和聚氨酯底胶的质量比为1:9～11；具体实施例中，所述氧化铝分散液和聚氨酯底胶的质量比为1:10。
在本发明具体实施例中，所述能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括6份氧化铝粉末、0.06份分散剂、85份软水、1.5份改性剂、0.002份增稠剂和0.02份3mol/L的氢氧化钠溶液；
或所述能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括10份氧化铝粉末、0.1份分散剂、90份软水、2.2份改性剂、0.003份增稠剂和0.03份3mol/L的氢氧化钠溶液；
或所述能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括15份氧化铝粉末、0.15份分散剂、95份软水、3份改性剂、0.005份增稠剂和0.04份3mol/L的氢氧化钠溶液。
本发明提供了一种上述技术方案所述能与阴离子体系相容的氧化铝分散液的制备方法，包括以下步骤：
将氧化铝粉末、分散剂和软水混合，搅拌均匀，继续搅拌下加入改性剂，再加入增稠剂和氢氧化钠溶液，得到能与阴离子体系相容的氧化铝分散液。
在本发明中，所述搅拌的速率优选为700～900rpm，更优选为800rpm。
本发明提供了一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括以下组分：6～15份氧化铝粉末、0.06～0.15份分散剂、1.5～3份改性剂、0.002～0.005份增稠剂、0.02～0.04份氢氧化钠溶液和85～95份软水；所述改性剂由质量比为3:5:13～14的聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇反应制得。本发明提供的氧化铝分散液中聚甲基丙烯酸甲酯与聚乙烯醇进行接枝共聚，该接枝聚合物起到增容剂的作用，可大幅度提高聚合物共混物的相容性，有效发挥力学性能；聚甲基丙烯酸甲酯有较强的分子间作用力，聚乙烯亚胺与聚甲基丙烯酸甲酯交联增大分子间作用力，增加界面作用，使充分发挥氧化铝的作用，保持颗粒稳定分散，颗粒间的斥力必须强于范德华引力，改性剂的作用则是提供排斥力以此来抵抗范德华引力从而使纳米颗粒分散稳定；通过控制氢氧化钠的量调节溶液pH值，能够改变颗粒的表面电性从而引起静电作用力和静电势能的变化，从而影响颗粒在溶液中的稳定分散，该溶液与阴离子体系的聚氨酯底胶混合，增大底胶的透光率。实验结果表明：氧化铝分散液与聚氨酯底胶混合，使得聚氨酯底胶的透光率为75～90％。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
预备实施例
将聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇按照质量比3:5:13.4混合，40～45℃下反应，得到改性剂。
实施例1
取6份氧化铝粉末、0.06份聚丙烯酸钠盐分散剂和85份软水混合，搅拌均匀，将搅拌速度设置为800r/min，继续搅拌下加入1.5份预备实施例制备的改性剂，持续搅拌30min，然后加入0.002份聚氨酯增稠剂继续搅拌20min；在该溶液中滴加0.02份摩尔浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至10，得到能与阴离子体系相容的氧化铝分散液。
本发明采用透光仪测试聚氨酯底胶的透光率。
本发明将所得分散液与阴离子体系的聚氨酯底胶按照质量比1:10混合，测得透光率为75％。
实施例2
取10份氧化铝粉末、0.1份聚丙烯酸钠盐分散剂和90份软水混合，搅拌均匀，将搅拌速度设置为800r/min，继续搅拌下加入2.2份预备实施例制备的改性剂，持续搅拌30min，然后加入0.003份聚氨酯增稠剂继续搅拌20min；在该溶液中滴加0.03份摩尔浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至13，得到能与阴离子体系相容的氧化铝分散液。
本发明将所得分散液与阴离子体系的聚氨酯底胶按照质量比1:10混合，测得透光率为90％。
实施例3
取15份氧化铝粉末、0.15份聚丙烯酸钠盐分散剂和95份软水混合，搅拌均匀，将搅拌速度设置为800r/min，继续搅拌下加入3份预备实施例制备的改性剂，持续搅拌30min，然后加入0.005份聚氨酯增稠剂继续搅拌20min；在该溶液中滴加0.04份摩尔浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至14，得到能与阴离子体系相容的氧化铝分散液。
本发明将所得分散液与阴离子体系的聚氨酯底胶按照质量比1:10混合，测得透光率为85％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括以下组分：6～15份氧化铝粉末、0.06～0.15份分散剂、1.5～3份改性剂、0.002～0.005份增稠剂、0.02～0.04份氢氧化钠溶液和85～95份软水；所述改性剂由质量比为3:5:13～14的聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇反应制得。本发明提供的氧化铝分散液中聚甲基丙烯酸甲酯与聚乙烯醇进行接枝共聚，该接枝聚合物起到增容剂的作用，可大幅度提高聚合物共混物的相容性，有效发挥力学性能；聚甲基丙烯酸甲酯有较强的分子间作用力，聚乙烯亚胺与聚甲基丙烯酸甲酯交联增大分子间作用力，增加界面作用，使充分发挥氧化铝的作用，保持颗粒稳定分散，颗粒间的斥力必须强于范德华引力，改性剂的作用则是提供排斥力以此来抵抗范德华引力从而使纳米颗粒分散稳定；通过控制氢氧化钠的量调节溶液pH值，能够改变颗粒的表面电性从而引起静电作用力和静电势能的变化，从而影响颗粒在溶液中的稳定分散，该溶液与阴离子体系的聚氨酯底胶混合，增大底胶的透光度。实验结果表明：氧化铝分散液与聚氨酯底胶混合，使得聚氨酯底胶的透光度为75～90％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种能与阴离子体系相容的氧化铝分散液，以质量份数计，包括以下组分：
6～15份氧化铝粉末、0.06～0.15份分散剂、1.5～3份改性剂、0.002～0.005份增稠剂、0.02～0.04份氢氧化钠溶液和85～95份软水；
所述改性剂由质量比为3:5：13～14的聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇反应制得。
2.根据权利要求1所述的氧化铝分散液，其特征在于，所述分散剂选自疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐和铵盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的氧化铝分散液，其特征在于，所述增稠剂选自硅藻土、聚氨酯、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的氧化铝分散液，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为2.8～3.2mol/L。
5.根据权利要求1所述的氧化铝分散液，其特征在于，所述氧化铝粉末为γ型晶体纳米氧化铝。
6.根据权利要求1所述的氧化铝分散液，其特征在于，所述氧化铝分散液的pH值为10～14。
7.根据权利要求1所述的氧化铝分散液，其特征在于，所述阴离子体系为聚氨酯底胶；
所述聚氨酯底胶由有机多异氰酸酯和低聚多元醇反应制得：
所述有机多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种或多种；
所述低聚多元醇选自分子量为800-1000的聚乙二醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种。
8.一种权利要求1～7任一项所述能与阴离子体系相容的氧化铝分散液的制备方法，包括以下步骤：
将氧化铝粉末、分散剂和软水混合，搅拌均匀，继续搅拌下加入改性剂，再加入增稠剂和氢氧化钠溶液，得到能与阴离子体系相容的氧化铝分散液。
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