本發(fā)明屬于氧化鈹制備，具體涉及一種單分散納米氧化鈹?shù)闹苽浞椒ā?/p>

背景技術(shù)：

1、氧化鈹具有高的熱導(dǎo)率，高熔點(diǎn)，高強(qiáng)度，高絕緣，低介電常數(shù)，低接枝損耗的特性，再微波技術(shù)、電子信息、核工業(yè)、光電子等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。以往現(xiàn)有技術(shù)多為制造微米級(jí)氧化鈹，但是隨著目前科技的發(fā)展，納米級(jí)氧化鈹?shù)男枨笾饾u增加，特別是粒徑分散均一的納米級(jí)氧化鈹材料在市場(chǎng)頗受青睞。制造納米級(jí)氧化鈹主要有沉積法、乳液法、溶膠凝膠法，但是多存在粒徑分散不夠均一的問題。

2、發(fā)明人在前的專利cn116553583a公開了一種納米氧化鈹?shù)闹苽浞椒?，包括以下步驟：s1.氫氧化鈹懸濁液的制備：在硫酸鈹水溶液中，攪拌并添加有機(jī)胺，控制懸濁液ph值、繼續(xù)攪拌、靜置陳化得懸濁液；s2.氫氧化鈹凝膠的制備：將懸濁液攪拌均勻，過濾、洗滌，得凝膠；s3.氫氧化鈹凝膠的水熱預(yù)處理：將凝膠溶于去離子水中，添加不同聚合度的高分子化合物和過硫酸銨，攪拌均勻、超聲處理，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱合成釜中；s4.水熱處理：控制水熱合成溫度和反應(yīng)時(shí)間；s5.納米氧化鈹?shù)男纬桑核疅崽幚斫Y(jié)束，混合溶液過濾、洗滌，所得固體材料干燥、焙燒，即得納米氧化鈹材料。該專利利用不同聚合度的高分子化合物，借助高聚合度高分子化合物利于形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高分子鏈，同時(shí)低聚合度高分子化合物利于優(yōu)化分散性能，使得三維結(jié)構(gòu)中的分子鏈容易舒展，從而使得氧化鈹晶粒不易聚集，最終得到的納米氧化鈹粒徑分布更加均勻。cn116239133a公開了一種氧化鈹?shù)闹苽浞椒?，包括如下步驟：(1)預(yù)混合：將鈹鹽與低共熔溶劑混合，得到混合物a；(2)離子液體包覆：將步驟(1)混合物a與離子液體混合，得到混合物b；(3)碳化：將步驟(2)所得混合物b進(jìn)行碳化；(4)焙燒：將步驟(3)碳化產(chǎn)物進(jìn)行焙燒，得到氧化鈹。本發(fā)明通過低共熔溶劑的預(yù)包覆，可以“拉近”鈹鹽與最外層離子液體包覆的作用，提高了鈹鹽、低共熔溶劑以及離子液體三者之間的相互作用力，從而使離子液體包覆得更加緊密，減小氧化鈹?shù)牧椒秶?。cn114671444a公開了一種氧化鈹及其制備方法，包括以下步驟：(1)將鈹鹽和離子液體混合，離子液體包覆于鈹鹽表面，得到混合物；(2)將所述混合物進(jìn)行碳化，得到包覆有碳層的鈹鹽；(3)將所述包覆有碳層的鈹鹽進(jìn)行焙燒，得到氧化鈹，粒徑小而且粒徑分布集中，不僅阻止了納米顆粒的聚集，還降低了前驅(qū)體鈹鹽的熱分解溫度，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。上述專利都制備得到了不同程度單分散的納米級(jí)氧化鈹。但是制備工藝復(fù)雜，成本高，使用了離子液體等試劑，在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中仍有待改進(jìn)。

3、現(xiàn)有技術(shù)還有通過溶膠-凝膠法制備納米級(jí)氧化鈹，多為丙烯酰胺類聚合物，聚合后形成的聚丙烯酰胺三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將溶液中離子分離阻隔，得到細(xì)小空間單元內(nèi)含有鹽溶液的凝膠，干燥后煅燒，可以得到納米粉體。但是其丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性，在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中仍存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)；而且經(jīng)過試驗(yàn)，雖然可以得到納米級(jí)氧化鈹，但是所粒徑均勻性還有待提升。因此需要開發(fā)一種方法簡(jiǎn)便，成本低且綠色環(huán)保，低毒性的生產(chǎn)方法用于制備單分散的納米級(jí)氧化鈹。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中單分散納米級(jí)氧化鈹制備工藝復(fù)雜，成本高的缺陷。本發(fā)明提供了一種利用溶膠-凝膠法，采用合成兩種不同類型的高分子，互相配合，可以低成本，操作簡(jiǎn)單地制備得到粒徑均一的納米級(jí)氧化鈹。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

2、一種單分散納米氧化鈹?shù)闹苽浞椒ǎㄒ韵虏襟E：

3、(s1)尿素和甲醛水溶液混合均勻，有機(jī)胺調(diào)節(jié)ph為弱堿性，加入(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸c12-16烷基酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯，得到預(yù)混液；

4、(s2)水溶性鈹鹽加入到預(yù)混液中，惰性氣氛下，加入水溶性引發(fā)劑，緩慢升溫至60-80℃反應(yīng)，得到凝膠前驅(qū)體；

5、(s3)凝膠前驅(qū)體干燥后，煅燒處理，洗滌，過濾得到單分散納米氧化鈹。

6、進(jìn)一步地，步驟(s1)中，甲醛水溶液的濃度為20-40wt％，比如37wt％；所述有機(jī)胺選自異丙胺、正丁胺、環(huán)己胺、二乙胺、三乙胺、二乙基甲胺、二乙基異丙胺、二乙烯三胺中的至少一種，所述弱堿性是調(diào)節(jié)ph為8-9。

7、進(jìn)一步地，步驟(s1)中，所述(甲基)丙烯酸羥基烷基酯選自(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥丁酯中的至少一種；所述(甲基)丙烯酸c12-16烷基酯選自(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十四酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯中的至少一種；聚乙二醇雙丙烯酸酯中聚乙二醇段數(shù)均分子量為200-400。

8、進(jìn)一步地，步驟(s1)中，尿素和甲醛的摩爾比為1：2-2.5；尿素、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸c12-16烷基酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯的摩爾比為1：0.6-0.8：2.2-3.4：0.2-0.3。

9、進(jìn)一步地，步驟(s2)中，水溶性鈹鹽選自硫酸鈹、氯化鈹、硝酸鈹中的至少一種；水溶性鈹鹽加入量使體系中be濃度為1-2mol/l。

10、進(jìn)一步地，步驟(s2)中，所述惰性氣氛為氮?dú)?、氦氣、氬氣中的至少一種；水溶性引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的至少一種。水溶性引發(fā)劑加入量是(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸c12-16烷基酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯質(zhì)量總和的1-3wt％；所述緩慢升溫是控溫在1-3℃/min的升溫速率。

11、進(jìn)一步地，步驟(s3)中，干燥沒有特別的限定，比如真空干燥。煅燒是以1-5℃/min升溫速率升溫至600-1000℃保溫5-10h。洗滌是乙醇，去離子水交替洗滌。煅燒時(shí)，升溫速率不宜高，否則容易發(fā)生碳化。

12、本發(fā)明通過工藝簡(jiǎn)單，成本低的溶膠凝膠法，尿素和甲醛產(chǎn)生的羥甲基脲，以及丙烯酸類衍生物單體在加熱引發(fā)條件下同時(shí)發(fā)生聚合，兩種高分子互相纏繞，形成三維網(wǎng)狀的高分子結(jié)構(gòu)，將溶液中be2+和so42-離子包裹，隨著聚合的不斷進(jìn)行，溶液中所有離子被分隔在兩種高分子形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隔離出的小單元內(nèi)，之后再經(jīng)過干燥和煅燒處理，在煅燒過程中，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子也會(huì)發(fā)生熱分解，阻止氧化鈹顆粒的團(tuán)聚，所得到的氧化鈹為納米級(jí)且粒徑呈單分散。制備高分子網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要對(duì)單體濃度比例進(jìn)行調(diào)控，得到致密的聚合物三維網(wǎng)絡(luò)，直接影響所得氧化鈹?shù)牧胶土椒稚⑿浴?/p>

技術(shù)特征：

1.一種單分散納米氧化鈹?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s1)中，甲醛水溶液的濃度為20-40wt％；所述弱堿性是調(diào)節(jié)ph為8-9。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s1)中，所述有機(jī)胺選自異丙胺、正丁胺、環(huán)己胺、二乙胺、三乙胺、二乙基甲胺、二乙基異丙胺、二乙烯三胺中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，聚乙二醇雙丙烯酸酯中，聚乙二醇段數(shù)均分子量為200-400。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s2)中，水溶性鈹鹽選自硫酸鈹、氯化鈹、硝酸鈹中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，水溶性鈹鹽加入量使體系中be濃度為1-2mol/l。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s2)中，所述惰性氣氛為氮?dú)?、氦氣、氬氣中的至少一種；水溶性引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s2)中，水溶性引發(fā)劑加入量是(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸c12-16烷基酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯質(zhì)量總和的1-3wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s2)中，所述緩慢升溫是控溫在1-3℃/min的升溫速率。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(s3)中，煅燒是以1-5℃/min升溫速率升溫至600-1000℃保溫5-10h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種單分散納米氧化鈹?shù)闹苽浞椒?，包括以下步驟：(S1)尿素和甲醛水溶液混合均勻，有機(jī)胺調(diào)節(jié)pH為弱堿性，加入(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸C12?16烷基酯和聚乙二醇雙丙烯酸酯，得到預(yù)混液；(S2)水溶性鈹鹽加入到預(yù)混液中，惰性氣氛下，加入水溶性引發(fā)劑，緩慢升溫至60?80℃反應(yīng)，得到凝膠前驅(qū)體；(S3)凝膠前驅(qū)體干燥后，煅燒處理，洗滌，過濾得到單分散納米氧化鈹。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低，所得到的氧化鈹為納米級(jí)且粒徑呈單分散。

技術(shù)研發(fā)人員：夏維廣,徐小峰,孔曉亮,高明明,彭敬攀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海太洋科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9