專利名稱：一種穩(wěn)定的納米材料水分散液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的納米材料水分散液的制備方法
背景技術(shù)：
當(dāng)前，納米材料的制備生產(chǎn)已經(jīng)非常廣泛，而納米材料的分散和穩(wěn)定決定了納米聲、光、電性能的發(fā)揮，以及納米材料應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。如果我們能很好的控制納米材料在水性體系中的分散和穩(wěn)定，將推動各個(gè)領(lǐng)域?qū){米材料的深入研究和應(yīng)用。納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(I-IOOnm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒(納米級)后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電 學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時(shí)相比將會有顯著的不同。因此保持納米材料的尺度范圍穩(wěn)定分散，對基礎(chǔ)研究和相關(guān)工業(yè)的尖端應(yīng)用非常重要。近年陸續(xù)有人提出納米漿料的概念，卻無法突破納米漿料長期儲存不穩(wěn)定的瓶頸。目前國內(nèi)納米粉體分散普遍采用超聲波分散、高壓射流分散和研磨設(shè)備分散，或者簡單攪拌分散等方法。高能分散方法包括超聲波分散和高壓射流分散，通過能量聚焦使納米顆粒產(chǎn)生高熱能和動能，初始能將團(tuán)聚體打散，但是由于納米顆粒同時(shí)也獲得了高能量，促使解聚的納米顆粒在短時(shí)間內(nèi)又迅速團(tuán)聚。例如，在納米二氧化硅漿料的分散過程中，超聲波處理后粘度迅速下降，解聚后的顆粒大小達(dá)到初始納米粒徑，但在10 20分鐘之后，納米二氧化硅漿料的粘度迅速上升，整體呈現(xiàn)果凍或者膏狀，此時(shí)粘度達(dá)到5000cp，顆粒已經(jīng)重新團(tuán)聚。低能分散方法主要包括研磨分散，該分散方法的缺點(diǎn)是分散時(shí)間長，一般需要2小時(shí)以上，同時(shí)由于砂磨珠粒徑的限制(砂磨珠直徑最小達(dá)到O. Imm)，容易產(chǎn)生分散死角，分散效率較低，粉體的極限粒徑只能達(dá)到IOOnm左右。同時(shí)納米漿料固體含量低，粘度大，儲存后粒徑增大明顯。除了高能分散和低能分散方法之外，部分納米材料粉體采取表面改性工藝，犧牲納米材料原有的特性，來達(dá)到短期穩(wěn)定的作用。另外一方面，國內(nèi)企業(yè)對分散納米材料進(jìn)行研究的種類非常有限，主要集中在Ti02、SiO2, Al2O3等，對其它特種納米材料的分散技術(shù)涉及較少，限制了這些特種納米材料的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明技術(shù)采用系統(tǒng)的納米分散技術(shù)和工藝，適合絕大多數(shù)納米材料，除了常見納米材料，還包括納米金屬、納米顏料、有機(jī)納米顆粒和納米碳管等，應(yīng)用領(lǐng)域和適應(yīng)性廣。本發(fā)明技術(shù)并非表面改性技術(shù)，因此保持了納米材料原有的物化性能，在納米工業(yè)化應(yīng)用上，納米分散體具有高濃度、低粘度和長期穩(wěn)定的特點(diǎn)，在工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用上具有極大的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
一種穩(wěn)定的納米材料水分散液的制備方法，該制備方法具有產(chǎn)品穩(wěn)定、成本低廉、能耗低、無污染的特點(diǎn)。本發(fā)明所述的制備均勻穩(wěn)定分散的納米材料水分散液的制備方法的工藝步驟為
(I)將納米粉體材料、純凈水、丙二醇、聚丙烯酸鈉鹽、塔羅油、氫氧化鈉、增稠劑、消泡劑、殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌5 10分鐘，其中納米粉體材料質(zhì)量份數(shù)為20 50份，丙二醇質(zhì)量份數(shù)為5 10份，聚丙烯酸鈉鹽質(zhì)量份數(shù)為2 10份，塔羅油質(zhì)量份數(shù)為I 2份，氫氧化鈉、增稠劑，消泡劑和殺菌劑等總質(zhì)量份數(shù)為2 5份，純凈水質(zhì)量份數(shù)為40 60份。(2)將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散7 8小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷卻，保持液體溫度不超過50攝氏度。將研磨好的液體置于超聲槽，用SOOw超聲波高能分散，持續(xù)5 10分鐘。(3)將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，步驟(I)中，分散穩(wěn)定采用聚丙烯酸鈉鹽和塔羅油。

本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，步驟(I)中，丙二醇質(zhì)量份數(shù)為5 10份，聚丙烯酸鈉鹽質(zhì)量份數(shù)為2 10份，塔羅油質(zhì)量份數(shù)為I 2份。本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，步驟(2)中，采用球磨和超聲波分散。


圖I :采用本發(fā)明方法制備的納米材料水分散液的粒徑分布2 :采用本發(fā)明方法制備的納米材料水分散液的透射電子顯微鏡圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I稱取20g氧化錫銻納米粉體、55g純凈水、IOg丙二醇、IOg聚丙烯酸鈉鹽、2g塔羅油、Ig氫氧化鈉、Ig增稠劑、O. 5g消泡劑、O. 5g殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌10分鐘，然后將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散8小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷卻。將研磨好的液體置于超聲槽，用800w超聲波高能分散，持續(xù)10分鐘，最將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。制得的氧化錫銻納米材料分散液穩(wěn)定性好，室溫下存放6個(gè)月，無肉眼可見的沉淀。實(shí)施例2稱取40g納米二氧化鈦粉體、46g純凈水、5g丙二醇、5g聚丙烯酸鈉鹽、Ig塔羅油，Ig氫氧化鈉、Ig增稠劑、O. 5g消泡劑、O. 5g殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌5分鐘，然后將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散7小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷卻。將研磨好的液體置于超聲槽，用800w超聲波高能分散，持續(xù)5分鐘，最后將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。制得的二氧化鈦納米材料分散液穩(wěn)定性好，室溫下存放6個(gè)月，無肉眼可見的沉淀。實(shí)施例3稱取50g納米二氧化硅粉體、40g純凈水、5g丙二醇、2g聚丙烯酸鈉鹽、Ig塔羅油，
O.5g氫氧化鈉、O. 5g增稠劑、O. 5g消泡劑、O. 5g殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌8分鐘，然后將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散8小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷卻。將研磨好的液體置于超聲槽，用SOOw超聲波高能分散，持續(xù)8分鐘，最后將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。制得的二氧化硅納米材料分散液穩(wěn)定性好，室溫下存放6個(gè)月，無肉眼可見的沉淀。實(shí)施例4稱取30g納米磷酸鐵鋰粉體、50g純凈水、8g丙二醇、6g聚丙烯酸鈉鹽、2g塔羅油，Ig氫氧化鈉、Ig增稠劑、O. 5g消泡劑、O. 5g殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌5分鐘，然后將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散7小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷 卻。將研磨好的液體置于超聲槽，用800w超聲波高能分散，持續(xù)5分鐘，最后將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。制得的磷酸鐵鋰納米材料分散液穩(wěn)定性好，室溫下存放6個(gè)月，無肉眼可見的沉淀。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定分散的納米材料分散液，其特征在于納米材料在水中均勻分布，粒徑保持在IOOnm以內(nèi)，長時(shí)間無沉淀和團(tuán)聚。
2.一種穩(wěn)定的納米材料水分散液的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)將納米粉體材料、純凈水、丙二醇、聚丙烯酸鈉鹽、塔羅油、氫氧化鈉、增稠劑、消泡劑和殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌5 10分鐘，其中納米粉體材料質(zhì)量份數(shù)為20 50份，丙二醇質(zhì)量份數(shù)為5 10份，聚丙烯酸鈉鹽質(zhì)量份數(shù)為2 10份，塔羅油質(zhì)量份數(shù)為I 2份，氫氧化鈉、增稠劑、消泡劑和殺菌劑等總質(zhì)量份數(shù)為2 5份，純凈水質(zhì)量份數(shù)為40 60份。
(2)將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散7 8小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷卻，保持液體溫度不超過50攝氏度。將研磨好的液體置于超聲槽，用SOOw超聲波高能分散，持續(xù)5 10分鐘。
(3)將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米材料在水中的分散穩(wěn)定方法，其特征在于步驟(I)中，分散穩(wěn)定采用聚丙烯酸鈉鹽和塔羅油。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米材料在水中的分散穩(wěn)定方法，其特征在于步驟(I)中，丙二醇質(zhì)量份數(shù)為5 10份,聚丙烯酸鈉鹽質(zhì)量份數(shù)為2 10份,塔羅油質(zhì)量份數(shù)為I 2份。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米材料在水中的分散穩(wěn)定方法，其特征在于步驟(2)中，采用球磨和超聲波分散。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定的納米材料水分散液的制備方法，其方法包括以下步驟(1)將納米粉體材料、純凈水、丙二醇、聚丙烯酸鈉鹽、塔羅油、氫氧化鈉、增稠劑、消泡劑以及殺菌劑加入到攪拌釜中，室溫下攪拌5～10分鐘，其中納米粉體材料質(zhì)量份數(shù)為20～50份，丙二醇質(zhì)量份數(shù)為5～10份，聚丙烯酸鈉鹽質(zhì)量份數(shù)為2～10份，塔羅油質(zhì)量份數(shù)為1～2份，氫氧化鈉、增稠劑、消泡劑和殺菌劑質(zhì)量份數(shù)為2～5份，純凈水質(zhì)量份數(shù)為60～40份。(2)將攪拌釜中液體導(dǎo)入球磨機(jī)中，用2mm氧化鋯珠低能分散7～8小時(shí)，并用4攝氏度冷卻水冷卻，保持液體溫度不超過50攝氏度。將研磨好的液體置于超聲槽，用800w超聲波高能分散，持續(xù)5～10分鐘。(3)將超聲后的液體冷卻靜置，并過濾，即得到均勻穩(wěn)定的納米材料分散液。該制備方法具有產(chǎn)品穩(wěn)定、成本低廉、能耗低、無污染的特點(diǎn)。
文檔編號B01J19/18GK102773066SQ20121018871
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者詹望成 申請人:詹望成