一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)粉體表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧 化鋅的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米氧化鋅是一種新型的高功能精細(xì)無機(jī)材料，由于它在光學(xué)、力學(xué)、磁學(xué)等方面 展現(xiàn)出的特殊功能，使其在眾多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。但是納米ZnO顆粒細(xì)小，具有小 尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特殊性質(zhì)使其表面能極大、表面活性極高、極性極強(qiáng)，添加到有機(jī)材 料中容易發(fā)生團(tuán)聚，難以分散均勻，與有機(jī)材料之間無結(jié)合力易造成界面缺陷，因此有必要 對其進(jìn)行表面改性。
[0003] 表面改性技術(shù)是指采用物理或化學(xué)的方法對粉體表面進(jìn)行處理，有目的地改變其 表面物理化學(xué)性質(zhì)，以滿足特定使用要求的工藝。表面改性的方法很多，目前常用的表面改 性技術(shù)主要是物理法、化學(xué)法和機(jī)械力化學(xué)法。物理法雖改性工藝簡單，改性劑添加量高， 改性效率低；化學(xué)法改性效率高，改性工藝相對復(fù)雜，不適合大規(guī)模生產(chǎn)；機(jī)械力化學(xué)法改 性效率高、工藝簡單、成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0004] 機(jī)械力球磨法利用強(qiáng)機(jī)械力擠壓、沖擊、剪切、研磨等物理作用，激活用于表面包 覆的改性劑和ZnO粉體，使改性劑均勻分布在ZnO粉體顆粒外表面，各組分之間互相滲透擴(kuò) 散，形成表面包覆改性。納米ZnO表面改性不僅可以減少納米粒子之間的相互作用，消除表 面高勢能，還可以調(diào)節(jié)其疏水性，改善其與有機(jī)基體之間的潤濕性和結(jié)合力，從而最大限度 地發(fā)揮其優(yōu)異性能。經(jīng)檢索相關(guān)專利文獻(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)有類似機(jī)械力球磨法改性ZnO粉體的報(bào) 道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是開發(fā)了一種質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡單、能耗低的表面 修飾氧化鋅的制備方法，表面修飾后的氧化鋅在塑料中的分散性和相容性得到明顯改善， 可應(yīng)用于聚丙烯、聚乙烯、對苯二甲酸乙二醇酯等高分子材料中。
[0006] -種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特征在于，該方法的具體步驟 為： a、 向400ml球磨罐內(nèi)加入20-100g氧化鋅、100ml去離子水、氧化鋅：球磨介質(zhì)質(zhì)量比 =1:10-1:1，氧化鋅：分散劑質(zhì)量比=100:10-100:1，攪拌l-3min，形成均勾的衆(zhòng)料；將球磨 罐置于球磨機(jī)內(nèi)，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為200-450rpm，球磨時間為l-2h; b、 暫停球磨機(jī)，向球磨罐內(nèi)加入偶聯(lián)劑，氧化鋅：偶聯(lián)劑質(zhì)量比=100:10-100:1，繼續(xù) 球磨處理l-2h; c、 將處理后漿料用去離子水多次洗滌抽濾，置于60-120Γ烘箱中烘干，研磨后得到粉 末狀的表面修飾后的氧化鋅。
[0007] 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特 征在于，選用的氧化鋅的二次粒度為l-5um。
[0008] 選用的分散劑為聚丙烯酸鈉、三乙醇胺、季戊四醇、六偏磷酸鈉等的一種或幾種。
[0009] 選用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-560、KH-570等的一種或幾種。
[0010] 選用的球磨反應(yīng)裝置為臥式球磨機(jī)、立式球磨機(jī)。
[0011] 本發(fā)明的表面修飾氧化鋅的處理方法具有以下優(yōu)勢： 1.本發(fā)明采用強(qiáng)烈的機(jī)械力對氧化鋅粉體表面進(jìn)行激活，在一定程度上提高粉體的 表面活性和化學(xué)吸附能力，引發(fā)偶聯(lián)劑分子在其粉體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理吸附，從而 達(dá)到表面修飾粉體的目的，進(jìn)一步提高了氧化鋅粉體的表面修飾率。
[0012] 2.本發(fā)明的表面修飾氧化鋅的處理方法具有制備方法簡單、工藝綠色環(huán)保、生產(chǎn) 成本低廉、可進(jìn)行連續(xù)性規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1改性前氧化鋅的SEM圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1改性后氧化鋅的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明通過下面的具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受限于這些實(shí) 施例。
[0016] 實(shí)施例1:向400ml球磨罐內(nèi)加入40g氧化鋅、100ml去離子水、280g球磨介質(zhì)， 聚丙稀酸鈉2g，攪拌lmin，形成均勾的衆(zhòng)料。將球磨罐置于球磨機(jī)內(nèi)，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為 400rpm，球磨時間為1. 5h;暫停球磨機(jī)，向球磨罐內(nèi)加入偶聯(lián)劑KH-570 1. 2g，繼續(xù)球磨處 理lh;將處理后漿料用去離子水多次洗滌抽濾，置于80 °C烘箱中烘干，研磨后得到粉末狀 的表面修飾后的氧化鋅。實(shí)施例1改性前后氧化鋅的SEM圖分別如圖1、圖2所示。
[0017] 實(shí)施例2 :向400ml球磨罐內(nèi)加入80g氧化鋅、100ml去離子水、320g球磨介質(zhì)， 三乙醇胺2. 4g，攪拌2min，形成均勾的衆(zhòng)料。將球磨罐置于球磨機(jī)內(nèi)，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為 450rpm，球磨時間為lh;暫停球磨機(jī)，向球磨罐內(nèi)加入偶聯(lián)劑KH-560 1. 4g，繼續(xù)球磨處理 2h;將處理后漿料用去離子水多次洗滌抽濾，置于80 °C烘箱中烘干，研磨后得到粉末狀的 表面修飾后的氧化鋅。實(shí)施例2改性后氧化鋅在聚丙烯塑料中含量為30wt%時，聚丙烯塑 料的力學(xué)性能如表1所示。
[0018] 實(shí)施例3:向400ml球磨罐內(nèi)加入100g氧化鋅、100ml去離子水、300g球磨介質(zhì)，季 戊四醇2g，攪拌lmin，形成均勾的衆(zhòng)料。將球磨罐置于球磨機(jī)內(nèi)，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為350rpm， 球磨時間為2h;暫停球磨機(jī)，向球磨罐內(nèi)加入偶聯(lián)劑KH-550 6g，繼續(xù)球磨處理lh;將處理 后漿料用去離子水多次洗滌抽濾，置于80 °C烘箱中烘干，研磨后得到粉末狀的表面修飾后 的氧化鋅。實(shí)施例3改性后氧化鋅在聚丙烯塑料中含量為30wt%時，聚丙烯塑料的力學(xué)性 能如表1所示。
[0019] 實(shí)施例4:向400ml球磨罐內(nèi)加入20g氧化鋅、100ml去離子水、120g球磨介質(zhì)， 六偏磷酸鈉1. 6g，攪拌2min，形成均勾的衆(zhòng)料。將球磨罐置于球磨機(jī)內(nèi)，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為 250rpm，球磨時間為2h;暫停球磨機(jī)，向球磨罐內(nèi)加入偶聯(lián)劑KH-550lg，繼續(xù)球磨處理lh; 將處理后漿料用去離子水多次洗滌抽濾，置于80 °C烘箱中烘干，研磨后得到粉末狀的表面 修飾后的氧化鋅。實(shí)施例4改性后氧化鋅在聚丙烯塑料中含量為30wt%時，聚丙烯塑料的 力學(xué)性能如表1所示。
[0020] 表1未經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例改性和經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例2、例3、例4改性后氧化鋅在聚丙 烯塑料中含量為30wt%時，聚丙烯塑料的力學(xué)性能
注：實(shí)施例0表示未經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例改性的氧化鋅在聚丙烯塑料中含量為30wt%時，聚 丙烯塑料的力學(xué)性能 拉伸測試按照GB/T1040. 2-2006檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測； 彎曲測試按照GB/T9341-2000檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測； 沖擊測試按照GB/T1843-2008檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特征在于，該方法的具體步驟 為： a、 向400ml球磨罐內(nèi)加入20-100g氧化鋅、100ml去離子水、氧化鋅：球磨介質(zhì)質(zhì)量比 =1:10-1:1，氧化鋅：分散劑質(zhì)量比=100:10-100:1，攪拌l-3min，形成均勾的衆(zhòng)料；將球磨 罐置于球磨機(jī)內(nèi)，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為200-450rpm，球磨時間為l-2h; b、 暫停球磨機(jī)，向球磨罐內(nèi)加入偶聯(lián)劑，氧化鋅：偶聯(lián)劑質(zhì)量比=100:10-100:1，繼續(xù) 球磨處理l-2h; c、 將處理后漿料用去離子水多次洗滌抽濾，置于60-120Γ烘箱中烘干，研磨后得到粉 末狀的表面修飾后的氧化鋅。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特征在 于，選用的氧化鋅的二次粒度為l_5um〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特征在 于，選用的分散劑為聚丙烯酸鈉、三乙醇胺、季戊四醇、六偏磷酸鈉等的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特征在 于，選用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-560、KH-570等的一種或幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，其特征在 于，選用的球磨反應(yīng)裝置為臥式球磨機(jī)、立式球磨機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)械力球磨法表面修飾氧化鋅的處理方法，通過選用合適的分散劑和偶聯(lián)劑，利用機(jī)械力球磨法攪拌、擠壓、沖擊、研磨等作用將分散劑和偶聯(lián)劑與氧化鋅有效混合，使偶聯(lián)劑分子在氧化鋅粉體表面發(fā)生物理化學(xué)作用，制備表面功能化修飾、分散性好的氧化鋅。本發(fā)明提供的改性方法具有制備方法簡單、工藝綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低廉的特點(diǎn)。本發(fā)明表面修飾后的氧化鋅在塑料中的分散性和相容性有明顯的改善。
【IPC分類】C09C3/12, C09C3/04, C08L23/12, C08K9/06, C09C1/04, C08K3/22
【公開號】CN105419399
【申請?zhí)枴緾N201510788549
【發(fā)明人】何丹農(nóng), 王巖巖, 張現(xiàn), 李玉真, 王艷麗, 朱君, 韓嘵芳, 陳超, 林琳
【申請人】上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月17日