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氧化锌的改性方法

发布时间:

2022-05-09 11:55

 

背景及概述

氧化锌的用途十分广泛,主要用于橡胶、油漆、涂料、印染、玻璃、医药、化工和陶瓷等工业。纳米氧化锌因其全新的纳米特性体现出许多新的物理化学性能,使它在众多领域表现出巨大的应用前景。纳米氧化锌除了作为微米级或亚微米级氧化锌的替代产品外,在抗菌添加剂、防晒剂、催化剂与光催化剂、气体传感器、图像记录材料、吸波材料、导电材料、压电材料、橡胶添加剂等新的应用场合也正在或即将投入应用。硫酸锌

 

改性方法

氧化锌作为无机物直接添加到有机物中有相当大的困难:(1)颗粒表面能高,处于热力学非稳定状态,极易聚集成团,从而影响了纳米颗粒的实际应用效果;(2)氧化锌表面亲水疏油,呈强极性,在有机介质中难于均匀分散,与基料之间没有结合力,易造成界面缺陷,导致材料性能下降。所以,必须对纳米氧化锌进行表面改性,以消除表面高能势,调节疏水性,改善与有机基料之间的润湿性和结合力,从而最大限度地提高材料性能和填充量,降低原料成本。

一、

一种纳米氧化锌的改性方法,包括如下步骤:
1)液氨预处理:
将纳米氧化锌和液氨按照重量体积比为1mg:20mL共同投入反应釜内,室温条件将反应釜内的压力升至2MPa,恒压处理3min后,快速泄压至常压,取出混合物,室温蒸发直至纳米氧化锌表面的液氨完全挥发;硫酸锌
2)处理液浸泡处理:
将步骤(1)中液氨预处理后所得的纳米氧化锌浸入处理液中,搅拌混匀后,将超声波探头浸入处理液下2cm处,以特定频率的超声波处理45min后,离心,取沉淀烘干备用;
3)激光冲击波处理:
用铝箔纸将步骤(2)中处理液浸泡处理后所得的纳米氧化锌包裹在其中,然后将铝箔纸包裹的纳米氧化锌置于激光冲击强化装置中,处理完成后取出纳米氧化锌备用;
4)球磨处理:
将步骤(3)中激光冲击波处理后的纳米氧化锌置于球磨机内进行研磨,研磨处理1h即可。

二、

一种改性纳米氧化锌,先对纳米氧化锌进行活化处理,然后再对活化后的纳米氧化锌采用偶联剂进行表面修饰,再采用氧化铋包覆纳米氧化锌,即可。
所述纳米氧化锌粒度为60nm。
所述对纳米氧化锌进行活化处理具体为:将一定量的纳米氧化锌与水混合配制成质量浓度为5.8%的纳米氧化锌水悬浮液,加入纳米氧化锌质量1.8%的硫酸铝钾,添加到高速搅拌机中在3200r/min转速下搅拌1小时,然后采用氨水将悬浮液的pH调节至8.5,加热至88℃,以150r/min转速搅拌25min后,采用300W超声波处理2min,再添加悬浮液质量0.12%的过硫酸铵,搅拌均匀后,在50℃下保温15min,然后进行真空抽滤,在80℃下采用真空干燥箱进行干燥,即得。硫酸锌
所述对活化后的纳米氧化锌采用偶联剂进行表面修饰,具体为:将硅烷偶联剂KH550加入到蒸馏水中混合后,再加入到无水乙醇中配制成硅烷偶联剂KH550质量分数为3.5%的溶液,其中蒸馏水与无水乙醇体积比为1:3,静置2小时,然后再添加活化后的纳米氧化锌,超声分散2小时,再采用冰醋酸调节pH至3.5,以1500r/min转速搅拌2小时,然后进行真空干燥,即可。
所述采用氧化铋包覆纳米氧化锌具体为:
1)按80:1.1的质量比例将纳米氧化锌、硝酸铋放入球磨罐,控制球料比为100:1,然后添加氧化锌质量2倍的无水乙醇,进球磨2小时,然后进行干燥去除无水乙醇,得到固体混合物;
2)向固体混合物中添加其质量0.23%的氢氧化钠,然后再添加固体混合物质量0.1%的去离子水,搅拌均匀,继续球磨40min,得到混合物料;
3)将混合物料置于马弗炉里,以10℃/min速率匀速升温,加热至550℃,保温40min,然后冷却至400℃,保温1小时,然后再自然冷却至室温,得到固体粉末,将固体粉末按1:10质量比例添加到无水乙醇中,以3000r/min转速搅拌2小时,然后再静置40min,最后真空干燥至室温,再研磨,即得。

 

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