[發明專利]改性納米氧化鋅透明溶膠的制備方法

無效

• 申請號: 201110421036.3
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103159251A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 仇偉;曾舒;劉見祥;朱艷
• 申請（專利權）人: 貴州省納米材料工程中心
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種改性納米氧化鋅透明溶膠的制備方法，尤其利用化學合成法及化學表面改性法制備具有高透明度的納米氧化鋅溶膠。?

背景技術

納米氧化鋅是指晶粒尺寸在100nm以下的氧化鋅微粒。由于粒子尺寸小，比表面積大，具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子遂道效應等，從而展現出許多特殊的物理、化學、表面和界面性質，在橡膠、涂料、油墨、顏填料、催化劑、高檔化妝品、太陽能電池以及醫藥等領域展示出廣闊的應用前景。但是，由于納米氧化鋅本身的極性和顆粒細微化，因此，具有極大的比表面積和較高的比表面能，使它們更容易團聚，很難在有機或無機介質中很好的分散，直接影響了納米氧化鋅的實際功效。為了降低納米材料的表面極性，提高納米粒子在介質中的分散能力和親和力，擴大納米材料的應用范圍，目前主要的方法是對納米氧化鋅進行表面改性或制成高分散的分散液和溶膠。?

長期以來，用作添加劑的納米氧化鋅分散液或膠體，尤其是高濃度的分散液或膠體，在長期貯存中由于易相互團聚而凝膠化或形成沉淀物，從而影響其對制品的性能，也不利于長期貯存；此外，現有納米氧化鋅分散液或膠體由于透明度不好，甚至不透明，對制品的光學性能有影響而限制其應用。因此迫切希望能提供一種穩定的、高濃度的、高透明的納米氧化鋅分散膠體，以易于貯存和運輸；而且生產這種納米氧化鋅膠體的方法即簡單又便宜。?

目前，最常制備透明氧化鋅溶膠的方法為Spanhel等人(J.Am.Chem.Soc.，1991，113：2826-2833)提出的溶膠-凝膠法，他們先將醋酸鋅溶解于乙醇中，配成Zn²⁺濃度為0.1mol/L的乙醇溶液0.5L，在磁攪拌下于80℃加熱180分鐘，并將乙醇蒸汽冷凝于一收集瓶中，所得混合物以乙醇再稀釋至0.5L，加入與醋酸鋅摩爾比為1.4∶1的氫氧化鋰。接著在0℃下超聲波震蕩10分鐘，獲得透明的氧化鋅溶膠，此時溶液pH值約8.2，粒子的表面電位約為中性，所得溶膠的氧化鋅含量為0.2～1wt％，更高時會產生沉淀，而且所用氫氧化鋰的價格較昂貴，因此工業價值不高。?

另有文獻(J.Phys.Chem.，1987，91：3789-3798)報道，將1mmol的醋酸鋅在50℃下劇烈攪拌溶解在80-90ml的異丙醇中后，將總體積稀釋至920ml，再于0℃下一邊持續攪拌一邊快速地加入同樣在50℃下溶解的80ml的氫氧化鈉/異丙醇溶液，再以65℃水浴加熱2小時，再于室溫下老化3天后在30℃、133Pa的壓力下真空干燥即可制備出可在異丙醇或水中分散的氧化鋅透明分散液，但此制備方法的氧化鋅濃度只有約0.01wt％，在工業應用上并不實際。?

Womelsdorf等人的發明(US?6710091及臺灣專利I225470)揭示了一種可再分散的納米氧化鋅凝膠制備，將醋酸鋅溶解于甲醇，或將氧化鋅溶解在醋酸、甲醇和去離子水的混合溶液中，加熱溶解，加堿反應形成混濁液，然后沉降，移去上清液，再加入新鮮甲醇，攪拌約50分鐘，沉降移去上清液，再一次加入新鮮甲醇，攪拌約50分鐘，離心移去上清液，得氧化鋅凝膠。所得凝膠為粒徑小于15nm的納米氧化鋅，可分散于二氯甲烷或氯仿形成半透明溶膠，并可分散于乙二醇、水與三乙醇胺的混合溶液得黃色半透明溶膠。但實施例中所用的醇類溶劑為甲醇，而甲醇不但具有毒性且易揮發，對人體有害，且所得產品透明度不太高。?

國內專利CN?1511889，揭示了一種表面改性納米氧化鋅水分散體的制備方法，先納米氧化鋅粉體分散在水中，然后在其表面沉積一層水合氧化物(如水合SiO₂、水合Al₂O₃、水合Fe₂O₃)，再加入硅烷偶聯劑、水溶性聚合物乳液和水，攪拌混合均勻而得到水分散體，該分散體為不透明的分散液，且在底部均有沉淀。美國專利US?7348029利用聚乙二醇酸或其低聚物為表面改性劑對納米氧化鋅粉體進行改性來制備水分散液，卻也不能實現分散液的透明性，這與本發明的內容不同。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種納米氧化鋅透明溶膠的制備及其改性方法，從而獲得改性納米氧化鋅透明溶膠。?

為了實現以上目的，本發明通過以下步驟實現。?

(1)透明納米氧化鋅溶膠的制備?