一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米氧化鋅的方法屬于納米材料【技術領域】，具體涉及的是一種流程簡單、適用于工業(yè)化的采用鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米氧化鋅的方法。稱取一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑，分散在一定量有機溶劑中。稱取一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑，分散在有機溶劑中；將分散好的鈦酸酯偶聯(lián)劑溶液加入無水乙醇中，加入納米氧化鋅；采用高剪切分散乳化機，高速分散；然后采用磁力攪拌一段時間；最后烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。本發(fā)明操作簡單，節(jié)約能源，成本低，適用面廣，易于工業(yè)化,制備的改性納米氧化鋅疏水性能優(yōu)異。
【專利說明】一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米氧化鋅的方法屬于納米材料【技術領域】，具體涉及的是一種簡單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)的，采用鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性納米氧化鋅的方法。
技術背景
[0002]氧化鋅是一種寬禁帶半導體材料，具有規(guī)整的六角形纖鋅礦結構，本身為白色，穩(wěn)定性好，高溫下不變色、不分解、價格低廉、資源豐富。作為一種多功能添加劑和半導體材料，氧化鋅一直在化工、輕工、陶瓷、電子、國防、醫(yī)藥衛(wèi)生及各種高技術產(chǎn)品中發(fā)揮著重要的作用。
[0003]納米氧化鋅常被用在高分子材料中作為抗老化劑，這主要是由于其對紫外線具有非常有效的屏蔽作用，而紫外線對高分子碳碳鍵的破壞是聚合物老化的主要原因，因此納米氧化鋅是一種非常有效的高分子抗老化劑。納米氧化鋅屏蔽紫外線的原理是吸收和散射紫外線。它屬于N型半導體，氧化鋅的禁帶寬度為32eV。當受到紫外線的照射時，價帶上的電子可吸收紫外線而被激發(fā)到導帶上，同時產(chǎn)生空穴-電子對，因此具有吸收紫外線的功能。
[0004]與此同時，納米氧化鋅還具有廣譜的抗菌性能，廣泛被用在抗菌高分子中。其抗菌原理是納米氧化鋅在陽光尤其在紫外線照射下，在水和空氣(氧氣)中，能自行分解出自由移動的帶負電的電子，同時留下帶正電的空穴。這種空穴可以激活空氣中的氧變?yōu)榛钚匝?，有極強的化學活性，能與多種有機物發(fā)生氧化反應(包括細菌內(nèi)的有機物)，從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。
[0005]納米氧化鋅在高分子材料中應用廣泛。但是，對于納米氧化鋅來說，由于粒徑較小，表面能較大，所以很容易互相團聚而形成粒徑遠大于納米級的粒子，且納米氧化鋅和聚合物基體之間的界面相容性較差，對聚合物性能產(chǎn)生不利的影響，因而需要對其進行表面改性的處理，來提高其在聚合物中的相容性和分散性。
[0006]目前納米氧化鋅的改性方法主要有三種，即干法改性，濕法改性和聚合物包覆改性。濕法改性具有改性劑用量少，改性成本低，但因使用大量有機溶劑而使產(chǎn)品后處理復雜，易造成環(huán)境污染；干法改性避免得了濕法改性使用有機溶劑的缺點，具有工藝簡單，處理量大，后處理簡單，反應效率高，但是操作條件嚴格，改性劑用量大，改性成本高，改性不均勻的缺點；而聚合物包覆的方法，流程復雜，設備要求高，處理量相對較小，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法。
[0008]一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法，其特征在于，具體步驟如下:首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的2-10倍；與此同時，將0.5-10質(zhì)量份鈦酸酯偶聯(lián)劑分散到5-50質(zhì)量份有機溶劑中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機，高速分散10-90分鐘，其中剪切速率為10000r/min-25000 r/min ;然后采用磁力攪拌器，磁力攪拌10-90分鐘，最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
[0009]所述納米氧化鋅粒徑為IOnm-1 μ m。
[0010]所述鈦酸酯偶聯(lián)劑分散所用有機溶劑為異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、石蠟油、鄰苯二甲酸二辛酯、二甲苯、甲苯、礦物油中的一種。
[0011]所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、三異硬酯酸鈦酸異丙酯、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯、三羥?；佀岙惐?、三硬脂酯基鈦酸異丙酯、三(二辛基磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二 (二辛基磷酰氧基)乙二撐鈦酸酯、三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二(二辛基焦磷酰氧基)羥乙酸鈦酸酯、二羥酰基乙二撐鈦酸脂、醇胺二磷酰氧基羥乙酸鈦酸酯、醇胺二焦磷酰氧基羥乙酸鈦酸酯、三(十二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯、異丙基三(異硬脂酰基)鈦酸酯、異丙基三(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯、四異丙基二(亞磷酸二月桂酯)鈦酸酯等中的一種。
[0012]本方法的目的是提供一種制備鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性納米氧化鋅的流程簡單，適用于工業(yè)化的方法。改性后納米氧化鋅與有機高分子材料之間的相容性、親和力得到明顯改善，納米氧化鋅粒子在基體中分散性得到改善，從而提高高分子基復合材料制品機械性能及其綜合性能。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:采用鈦酸酯偶聯(lián)劑與納米氧化鋅表面的羥基進行反應，改善其親油性，使其在聚合物中能夠更好的分散。同時采用高剪切分散乳化機，一方面可以使得納米氧化鋅分散更均勻，使得鈦`酸酯偶聯(lián)劑對納米氧化鋅的改性效果更好；另一方面，高速剪切提供的熱量可以使得溶液少量升溫，提高改性效率；并且本處理方法沒有用到有毒有機溶劑，后處理簡單，僅僅通過烘干即可。本發(fā)明操作簡單，節(jié)約能源，成本低，適用面廣，易于工業(yè)化，制備的改性納米氧化鋅疏水性能優(yōu)異。
[0014]采用本申請方法制備的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米氧化鋅，接觸角能夠達到120°，而采用硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅，接觸角為90° ;未改性納米氧化鋅的接觸角為30°。這說明本發(fā)明方法改性過后，納米氧化鋅的疏水性能大大增強。
[0015]本方法的目的是提供一種制備鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性納米氧化鋅的流程簡單，適用于工業(yè)化的方法。改性后納米氧化鋅與有機高分子材料之間的相容性、親和力得到明顯改善，納米氧化鋅粒子在基體中分散性得到改善，從而提高高分子基復合材料制品機械性能及其綜合性能。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1:未改性納米氧化鋅接觸角；
附圖2:硅烷偶聯(lián)劑改性納米氧化鋅接觸角；
附圖3:鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米氧化鋅接觸角?！揪唧w實施方式】
[0017]下面通過實施例進一步說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0018]實施例1:
首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的7倍；與此同時，將5質(zhì)量份異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯分散到20質(zhì)量份異丙醇中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機，高速分散60min，其中剪切速率為10000r/min ;然后采用磁力攪拌器,磁力攪拌60min ;最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
[0019]實施例2:
首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的10倍；與此同時，將3質(zhì)量份四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯分散到20質(zhì)量份礦物油中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機，高速分散90min,其中剪切速率為15000r/min ;然后采用磁力攪拌器,磁力攪拌40min ;最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
[0020]實施例3:
首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的3倍；與此同時，將2質(zhì)量份三硬脂酯基鈦酸異丙酯分散到10質(zhì)量份丙酮中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機，高速分散40min，其中剪切速率為20000r/min ;然后采用磁力攪拌器,磁力攪拌60min ;最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
[0021] 實施例4:
首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的5倍；與此同時，將7質(zhì)量份異丙基三(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯分散到50質(zhì)量份乙酸乙酯中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機,高速分散90min，其中剪切速率為25000 r/min之間；然后采用磁力攪拌器,磁力攪拌90min ;最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
[0022]實施例5:
首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的10倍；與此同時，將10質(zhì)量份異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯分散到30質(zhì)量份甲苯中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機，高速分散70min,其中剪切速率為10000r/min ;然后采用磁力攪拌器,磁力攪拌50min ;最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
【權利要求】
1.一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法，其特征在于，具體步驟如下: 首先稱取100質(zhì)量份干燥過的納米氧化鋅，加入溶劑無水乙醇中，其中，無水乙醇質(zhì)量為納米氧化鋅質(zhì)量的2-10倍；與此同時，將0.5-10質(zhì)量份鈦酸酯偶聯(lián)劑分散到5-50質(zhì)量份有機溶劑中，再將其加入無水乙醇中；采用高剪切分散乳化機，高速分散10-90分鐘，其中剪切速率為10000r/min-25000 r/min ;然后采用磁力攪拌器，磁力攪拌10-90分鐘，最后在鼓風干燥箱中烘干即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅。
2.根據(jù)權利要求1所述一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法，其特征在于，所述納米氧化鋅粒徑為IOnm-1 μ m。
3.根據(jù)權利要求1所述一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法，其特征在于，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑分散所用有機溶劑為異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、石蠟油、鄰苯二甲酸二辛酯、二甲苯、甲苯、礦物油中的一種。
4.根據(jù)權利要求1所述一種鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性氧化鋅的方法，其特征在于，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、三異硬酯酸鈦酸異丙酯、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯、四異丙基二( 二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯、三羥酰基鈦酸異丙酯、三硬脂酯基鈦酸異丙酯、三(二辛基磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二(二辛基磷酰氧基)乙二撐鈦酸酯、三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二(二辛基焦磷酰氧基)羥乙酸鈦酸酯、二羥?；叶吴佀嶂?、醇胺二磷酰氧基羥乙酸鈦酸酯、醇胺二焦磷酰氧基羥乙酸鈦酸酯、三(十二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯、異丙基三(異硬脂?；?鈦酸酯、異丙基三(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯、四異丙基二(亞磷酸二月桂酯)鈦酸酯等中的一種。`
【文檔編號】C09C1/04GK103694743SQ201310610271
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權日:2013年11月27日
【發(fā)明者】徐少洪, 劉思俊, 陳超, 趙斌, 何丹農(nóng) 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司