本發(fā)明涉及納米材料制備，具體涉及一種塑料用納米粉體材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、塑料復(fù)合材料由塑料基體和其他增強(qiáng)材料組成，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子、建筑等領(lǐng)域。為了提高塑料復(fù)合材料的力學(xué)性能、阻燃性能、耐熱性能、導(dǎo)電性能等，常常需要添加一定量的功能填料。納米陶瓷粉作為塑料常用功能填料，具有分散性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、可塑性好、耐熱溫度高、密度小等優(yōu)點(diǎn)。然而，現(xiàn)有塑料填充用納米陶瓷粉普遍存在如下問(wèn)題：

2、（1）粉體分散性差：納米陶瓷粉具有很大的比表面積、高的表面能，顆粒間容易發(fā)生相互作用并發(fā)生團(tuán)聚，和塑料基體潤(rùn)濕比較困難，影響其在體系中的使用和分散。一般納米顆粒表現(xiàn)為親水但不親油性，與低表面能的基體相容性差，甚至出現(xiàn)混合后的界面空隙，不均勻分散會(huì)導(dǎo)致塑料復(fù)合材料性能的不穩(wěn)定性和降低增強(qiáng)效果。

3、（2）粘附性差：納米陶瓷粉與塑料基體之間的粘附力不足，容易出現(xiàn)界面剝離和斷裂現(xiàn)象，這種粘附性差的問(wèn)題限制了納米陶瓷粉在塑料復(fù)合材料中的應(yīng)用。

4、（3）抗菌性差：傳統(tǒng)的納米陶瓷粉在功能設(shè)計(jì)上不具備有效的抗菌特性，難以滿足現(xiàn)代生活對(duì)衛(wèi)生安全的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

5、（4）加工工藝復(fù)雜：現(xiàn)有的納米陶瓷粉制備方法多數(shù)需要復(fù)雜的工藝和特殊設(shè)備，增加了制備成本，限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

6、基于以上陳述，本發(fā)明提供了一種塑料用納米粉體材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中納米陶瓷粉分散性差、粘附性差、抗菌性差、加工工藝復(fù)雜等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種塑料用納米粉體材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種塑料用納米粉體材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將二氧化硅、氮化鋁、氧化鋅、稀土氧化物、碳酸鋇、磷酸鋯、助磨劑，混合，濕法球磨，在80-100℃下干燥20-40min，得到預(yù)混料；

5、s2、向所述預(yù)混料中加入燒結(jié)助劑和去離子水，制得粉體漿料，靜置陳化3-6h，抽濾，得濾餅，在100-120℃下干燥1-3h，研磨后得粉料，將粉料在800-1000℃下燒制3-6h，得到燒結(jié)料；

6、s3、將所述燒結(jié)料進(jìn)行功能化處理，得到塑料用納米材料。

7、優(yōu)選的，所述步驟s1中的原料按以下重量份稱取：

8、二氧化硅40-60份、氮化鋁10-20份、氧化鋅5-10份、稀土氧化物1-4份、碳酸鋇2-5份、磷酸鋯8-12份，助磨劑1-3份。

9、優(yōu)選的，所述助磨劑由以下方法制得：

10、按質(zhì)量比為1：0.1-0.4：0.2-0.5稱取聚氧乙烯、甲基二乙醇胺和尿素；先將甲基二乙醇胺和聚氧乙烯在40-60℃下攪拌10-15min；再加入尿素，在60-80℃下攪拌15-25min，得到助磨劑。

11、優(yōu)選的，所述濕法球磨具體包括：球料水比例為1:3-6:1，球磨時(shí)間為2-4h，球磨速度為300-450rpm。

12、優(yōu)選的，所述燒結(jié)助劑包括質(zhì)量比為1：0.5-0.8：0.2-0.5的鋯英砂、氧化釔和蒙脫土。

13、優(yōu)選的，所述預(yù)混料、燒結(jié)助劑和去離子水的質(zhì)量比為1：0.2-0.5：8-12。

14、優(yōu)選的，所述步驟s3具體為：

15、將所述燒結(jié)料分散于自身10-15倍的去離子水中，之后加入燒結(jié)料質(zhì)量1-3%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20%的氨水，調(diào)節(jié)ph至弱堿性，常溫下攪拌10-15min形成懸浮液，加熱至60-80℃后邊攪拌邊加入燒結(jié)料質(zhì)量3-5%的抗壞血酸，滴加結(jié)束后恒溫?cái)嚢?-3h，之后離心、過(guò)濾，用去離子水洗滌3-5次，在60-80℃下干燥30-45min得到預(yù)處理的燒結(jié)料；

16、將質(zhì)量比為1:4-6的預(yù)處理的燒結(jié)料和殼聚糖-醋酸溶液混合，在60-80℃下攪拌1-3h，過(guò)濾，用去離子水洗滌3-5次，在80-100℃干燥3-5h，粉碎得到塑料用納米材料。

17、優(yōu)選的，所述離心步驟包括在8000-10000rpm下離心3-6min。

18、綜上所述，本發(fā)明的有益效果有：

19、將甲基二乙醇胺、聚氧乙烯和尿素混合作為助磨劑，助磨劑中的聚氧乙烯和甲基二乙醇胺通過(guò)促進(jìn)各原料之間的傳質(zhì)和擴(kuò)散，降低陶瓷顆粒間的相互作用力，減少顆粒之間的凝聚力，從而增強(qiáng)預(yù)混料的分散性和穩(wěn)定性，并且在燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生液相，改善顆粒間的結(jié)合方式，有助于降低燒結(jié)溫度，提高燒結(jié)后的強(qiáng)度。在助磨劑中引入尿素不僅幫助改善研磨，改善陶瓷粉末的流動(dòng)性，還能提供陶瓷粉末更好的機(jī)械性能。這些成分共同作用，使得陶瓷粉末在研磨和燒結(jié)過(guò)程中表現(xiàn)出更好的流動(dòng)性和更高的機(jī)械強(qiáng)度。

20、本發(fā)明選擇使用鋯英砂、氧化釔和蒙脫土作為燒結(jié)助劑，能夠通過(guò)形成液相、降低燒結(jié)活化能、促進(jìn)晶界遷移等方式，顯著降低燒結(jié)溫度和時(shí)間，提高燒結(jié)效率，同時(shí)氧化釔和鋯英砂可以抑制晶粒生長(zhǎng)，促使形成細(xì)晶或納米晶結(jié)構(gòu)，提升材料的硬度、韌性等力學(xué)性能。蒙脫土能夠誘導(dǎo)晶格發(fā)生變化，如晶格畸變，使得晶格內(nèi)的原子或離子更加活躍，降低了燒結(jié)所需的能量壁壘，改善燒結(jié)過(guò)程中的顆粒重排，進(jìn)而在更低的溫度下實(shí)現(xiàn)高效燒結(jié)。使用抗壞血酸和殼聚糖對(duì)納米粒子進(jìn)行功能化改性，可以顯著改變納米粒子表面的性質(zhì)，從而增強(qiáng)它們?cè)诨w材料中的分散均勻性，并提高納米粒子的穩(wěn)定性。將殼聚糖的天然抗菌性能、抗壞血酸的抗氧化性與燒結(jié)料相結(jié)合，形成了一種緩釋機(jī)制，使抗菌成分能夠逐漸釋放，提供持久的抗菌效果。

技術(shù)特征：

1.一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的原料按以下重量份稱?。?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述助磨劑由以下方法制得：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述濕法球磨具體包括：球料水比例為1:3-6:1，球磨時(shí)間為2-4h，球磨速度為300-450rpm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)助劑包括質(zhì)量比為1：0.5-0.8：0.2-0.5的鋯英砂、氧化釔和蒙脫土。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)混料、燒結(jié)助劑和去離子水的質(zhì)量比為1：0.2-0.5：8-12。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s3具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法，其特征在于，所述離心步驟包括在8000-10000rpm下離心3-6min。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種塑料用納米粉體材料的制備方法制得納米粉體材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種塑料用納米粉體材料及其制備方法。塑料用納米粉體由以下方法制得：S1、將二氧化硅、氮化鋁、氧化鋅、稀土氧化物、碳酸鋇、磷酸鋯、助磨劑，混合，濕法球磨，干燥得到預(yù)混料；S2、向所述預(yù)混料中加入燒結(jié)助劑和去離子水，制得粉體漿料，靜置陳化，抽濾，得濾餅，干燥研磨后過(guò)篩得粉料，將粉料在800?1000℃下燒制3?6h，得到燒結(jié)料；S3、將所述燒結(jié)料進(jìn)行功能化處理，得到塑料用納米材料。通過(guò)加入助磨劑和燒結(jié)助劑，幫助改善納米粉體顆粒間的界面性能，從而增強(qiáng)材料的抗菌性能和機(jī)械性能；對(duì)納米粉體進(jìn)行功能化處理，延長(zhǎng)其抗菌持久性，使其在更廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：盛正陽(yáng),金麗婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州萬(wàn)得孚新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26