[發明專利]一種形貌調控劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610586921.X
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN107640753B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 嚴涵;楊勇;冉千平;張建綱;舒鑫;黃振;翟樹英;李申桐
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32;C08F283/06;C08F220/06
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種納米材料形貌調控劑及其制備方法和應用，所述形貌調控劑具有梳形的拓撲結構；由陰離子型單體和聚氧乙烯醚型單體經自由基共聚得到。可應用其得到形貌可控、尺寸均一、分散性好的羥基磷灰石納米棒以及碳酸鈣納米棒。本發明所述的形貌調控劑制備操作簡單，轉化率高；應用其制備納米粒子，原子效率高，轉化率高，同時工藝對溫度、投料速度、投料比等參數寬容度高，容錯率高，便于大規模生產。所得羥基磷灰石納米棒的懸浮液可長時間穩定。反應副產物以及未反應原料可自行沉降分離，后處理簡單。羥基磷灰石納米棒的形貌可通過調節調控劑的摻量來進行便捷的調控。所得羥基磷灰石納米棒可用于混凝土增強、牙骨修復等領域。

技術領域

本發明涉及一種形貌調控劑及其制備方法，以及應用所述形貌調控劑制備羥基磷灰石的方法。

背景技術

納米材料是近年來材料學研究的重要熱點，納米材料具有高比表面積和高表面活性，在生物醫用材料、電池、建材等領域都具有巨大的應用潛力，納米材料的合成是構筑起結構與特性的關鍵步驟。以水為分散介質或溶劑的水相合成法是重要的納米材料合成方法，但是此類方法制備的納米粒子由于其高表面活性在制備之后常容易發生團聚和沉降，影響其活性和后續使用。

目前納米級羥基磷灰石的水相制備方法可分為兩類：溶液法和水熱法，其中溶液法具有條件溫和，設備要求低，操作簡便的優點，具有良好的應用潛力。溶液法又分共沉淀法和中和法，目前專利報道的羥基磷灰石溶液制備方法主要是以鈣鹽和磷酸鹽的復分解反應沉淀生成納米羥基磷灰石，該法原子效率有限，對Ca/P比要求嚴格(不能大幅偏離羥基磷灰石中的Ca/P計量比1.67)，且會產生大量的鹽類副產物，關于基于中和法的合成羥基磷灰石的工藝也有一些專利報道，但是因為堿性鈣源普遍為微溶、難溶物，反應可控度較差，且產物形貌依賴于溫度、反應物濃度、投料速度等多種反應條件，調控復雜。

專利CN102838100A、CN1544318、CN102431986A、CN103553013A、CN1785797均報道了基于鈣鹽和磷酸鹽的復分解沉淀反應來制備納米羥基磷灰石的工藝，這些專利的制備工藝可控性強，產物形貌均一，但是如前所述，反應生成的大量鹽類副產物使得后處理較為復雜繁瑣。

專利CN103112837A報道了通過磷酸和氫氧化鈣、碳酸鈣等鈣源直接反應制備羥基磷灰石的方法，該法原子效率高，后處理簡單，并可直接得到納米級的羥基磷灰石。但是該法制備的羥基磷灰石的形貌依賴于溫度、反應物濃度等多個反應條件，且多樣性不足。同時本研究組按該專利報道的步驟制備羥基磷灰石后發現該種羥基磷灰石在懸浮液中容易發生團聚，會對實際應用造成影響。

發明內容

為了解決納米粒子團聚和沉降，影響其活性和后續使用這一問題，本發明開發了一種新型的納米材料形貌調控劑及其制備方法。

以及為了解決現有納米粒子制備方法中存在的不足之處，本發明提供了應用前述的形貌調控劑制備納米粒子的方法。以簡單易行的工藝來制備尺寸均一，形貌可控，分散性好的羥基磷灰石納米棒的制備方法。形貌調控劑主導羥基磷灰石納米棒的生長過程，并抑制其在合成過程中的團聚。

本發明所述形貌調控劑除了用于制備形貌可控的羥基磷灰石納米棒之外，還可用于碳酸鈣等納米粒子的制備。

本發明所述形貌調控劑具有梳形的拓撲結構的高分子，其由離子性主鏈和中性側鏈構成，主鏈與納米粒子表面發生親和，使得形貌調控劑吸附于材料表面，然后吸附在不同納米粒子表面的形貌調控劑通過彼此間中性側鏈的空間位阻作用，保持納米粒子的分散，增強分散液的穩定性。

所述形貌調控劑的結構通式如式(I)所示，其分子量在20-40kDa范圍內；