氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法，该法通过在ATO颗粒表面接枝部分磺酸基或磷酸基等基团，制得了具有高度稳定性的ATO水性纳米分散浆料。本发明专利技术工艺简单、安全环保、成本低廉，易于实现大规模产业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米氧化锡锑材料
，尤其涉及一种。
技术介绍
纳米氧化锡铺(antimony doped tin oxide,简称ΑΤΟ)是有色金属产业链中具有高性能和高附加值的新型多功能透明材料，因其具有良好的导电性、浅色透明性、阻隔红外线和紫外线、良好的耐候性和稳定性以及催化性等，广泛应用于透明隔热保温涂膜、防静电涂层及防污自洁涂膜等领域。 纳米ATO由于粒子粒径小、比表面积大、表面能高，导致粒子之间极易产生团聚，这在一定程度上影响了该类产品的分散稳定性，使其应用受到限制。因此，制备具有高度分散稳定性的ATO纳米浆料是广泛应用该类产品的关键所在。关于ATO分散浆料的制备方法，国内外公开的文献和专利甚多，比如，中国专利“一种无机抗静电水悬浮液的制备方法”(专利号01131908.9【公开日】2002-07-10)通过添加钛酸酯偶联剂、有机高分子分散剂对ATO进行表面改性和分散处理，可以制备出粒径为10nm左右的ATO水性浆料；中国专利申请“纳米氧化锡锑水性浆料的制备方法”(专申请号201310244156.X【公开日】2013-09-04)在5%—10%的ATO粉体悬浮液中加入硅烷偶联剂，并滴加醋酸至pH为3.5—5.5，然后加入有机高分子分散剂，在磁力搅拌、高速剪切或超声分散条件下，可制得ATO水性浆料；中国专利申请“一种高性能隔热涂料及其制备方法”(专申请号201110157311.5【公开日】2011-11-16)用硅烷偶联剂对纳米ATO粉体和空心玻璃微珠进行改性，在分散剂等助剂和高速搅拌作用下制得ATO混合浆料。 基于公开的文献可知，为了制备稳定分散的ATO纳米浆料，需要加入一定量的能够改善ATO粒子表面性质的偶联剂和促进颗粒分散及浆料稳定的高分子分散剂。这些功能添加剂在改善浆料稳定性的同时，在颗粒表面形成较厚的空间阻隔层，阻碍了颗粒间的接触，降低了 ATO的抗静电性能；另一方面，高分子分散剂的加入会增加浆料的粘度，不利于制备高固含量的ATO纳米浆料，导致无法满足用户多方面的要求。因此，研制一种不含分散剂又能稳定分散且制备工艺简单、成本低廉的ATO纳米衆料的制备方法成为当务之需。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工艺简单、安全环保、成本低廉且不添加分散剂的氧化锡锑水性纳米分散浆料(简称ATO水性纳米浆料)的制备方法，所得ATO水性纳米分散浆料产品具有高度的稳定性。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:，通过使用硫酸或磷酸溶液对ATO前驱体进行处理，使ATO颗粒表面接枝部分磺酸基或磷酸基等基团。 通过用碱溶液调节控制分散浆料的pH在5~9。 上述，包括以下步骤: (I)表面改性ATO纳米粉体的制备 以含锡、锑的金属盐为原料，配制成锡锑混合物溶液；以氨为中和剂，与锡锑混合物溶液反应至沉淀完全，生成锡锑氢氧化物共沉淀物，经过滤，去离子水洗涤，乙醇脱水，真空干燥后得到ATO前驱体；将ATO前驱体与硫酸或磷酸溶液混合，经高速分散后，将其干燥，煅烧，制得表面改性ATO纳米粉体； [0011 ] (2) ATO水性纳米浆料的制备 将表面改性ATO纳米粉体与去离子水混匀，在砂磨机中进行分散，用碱溶液调节分散液PH值至5~9，制得ATO水性纳米浆料。 步骤(1)中含锡、锑的金属盐为SnCl4、SnCl2、SnS04、SbCl3、Sb2 (SO4)3 ;锡锑混合物溶液的摩尔浓度为0.5mol/L~3.0mol/L，其中Sn: Sb的摩尔比为1:0.05~1:0.2。 步骤(1)中氨与锡锑混合物溶液反应的温度控制在O~40°C，为使锡锑氢氧化物完全沉淀，最终控制反应液的PH值在7±0.5 ;真空干燥温度控制在40~90°C，干燥时间 2.0 ~6.0h0 步骤(1)中硫酸或磷酸的添加量(按纯度100%计量)为ATO前驱体质量的2%。~2%，所用硫酸或磷酸溶液的浓度为0.020mol/L~0.200mol/L。 步骤(1)中的干燥方式为喷雾干燥或搅拌真空干燥，喷雾干燥进风温度范围为150~200°C、出口温度为60~100°C，真空搅拌干燥的温度为60~75°C ;煅烧温度为400~750°C，煅烧时间为1.0~6.0h。 步骤⑵中ATO纳米粉体与去离子水按质量比10:90~60:40(即ATO浆料的固含量为10%~60% )混匀。 步骤(2)中砂磨机分散时间为1.0~6.0h。 步骤(2)中碱溶液为NaOH溶液、KOH溶液、NH3.H2O溶液中的一种或多种。 针对目前ATO纳米浆料制备技术存在的问题，专利技术人建立了一种不添加分散剂的，该法通过在ATO颗粒表面接枝部分磺酸基或磷酸基等基团，制得了具有高度稳定性的ATO水性纳米分散浆料。本专利技术工艺简单、安全环保、成本低廉，易于实现大规模产业化。 与现有技术相比，本专利技术创新之处在于: (I)通过使用一定浓度的硫酸或磷酸溶液对ATO前驱体进行处理，包括混合、分散、干燥及煅烧等一系列过程，使ATO颗粒表面接枝部分磺酸基或磷酸基等基团，这种改性增加了 ATO纳米颗粒表面的酸性，提高了 ATO纳米粉体的亲水性和分散性，使其更容易分散于水中，同时减少了颗粒间的团聚。 (2)使用上述改性的ATO纳米粉体，在无需添加分散剂的条件下，仅通过调节分散浆料的PH值，即可制备出高度分散稳定的ATO水性纳米浆料，从而最大限度保持纳米产品的特性，扩大产品应用范围。 【附图说明】 图1是实施例13制得的ATO水性纳米浆料的透射电镜图(TEM，标尺为50nm)。 图2是实施例13制得的ATO水性纳米浆料的透射电镜图(TEM，标尺为200m)。 图3是实施例13与实施例16制得的ATO水性纳米浆料隔热性能效果对比图。 图4是实施例13与实施例16制得的ATO水性纳米浆料防静电性能效果对比图。 图3和图4中:1实施例13(无分散剂涂膜)，2实施例16 (含复合分散剂涂膜)。 【具体实施方式】 实施例1 取82.1lg SnCl4和 3.91g SbCl3(SnO2: Sb2O3 = 95:5)溶于 300ml 2mol/L盐酸溶液(防止锡、锑的金属盐在溶解过程中发生水解)，在搅拌下加入氨水，控制反应温度为5°C，反应至沉淀完全，最终控制PH = 7.0。然后过滤，去离子水洗涤，乙醇脱水，40°C真空干燥 6.0h,得到ATO前驱体。将ATO前驱体与0.lmol/L H2SO4溶液按质量比1:2混合(H2SO4用量约为ATO重量2% )，高速分散30min，经喷雾干燥(进风温度180°C，出口温度60°C )，干燥后粉体在400°C煅烧5.0h,制得改性ATO纳米粉体。 将改性ATO纳米粉体与去离子水按10%的质量浓度配制成ATO浆料，混匀，于砂磨机中进行研磨分散，用2mol/L NaOH溶液调节分散液PH值等于7，研磨分散1.0h，制得ATO水性纳米浆料。经分析测定，ATO固含量为7.8%，平均粒径81nm。 实施例2 取82.1lg SnCl4 和 3.91g SbCl3(SnO2:Sb2O3 = 95:5)溶于 300ml 2mol/L 盐酸溶液，在搅拌下加入氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法，其特征在于：通过使用硫酸或磷酸溶液对ATO前驱体进行处理，使ATO颗粒表面接枝部分磺酸基或磷酸基等基团。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法，其特征在于:通过使用硫酸或磷酸溶液对ATO前驱体进行处理，使ATO颗粒表面接枝部分磺酸基或磷酸基等基团。2.根据权利要求1所述的氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法，其特征在于:通过用碱溶液调节控制分散浆料的pH在5~9。3.根据权利要求2所述的氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)表面改性ATO纳米粉体的制备 以含锡、锑的金属盐为原料，配制成锡锑混合物溶液；以氨为中和剂，与锡锑混合物溶液反应至沉淀完全，生成锡锑氢氧化物共沉淀物，经过滤，去离子水洗涤，乙醇脱水，真空干燥后得到ATO前驱体；将ATO前驱体与硫酸或磷酸溶液混合，经高速分散后，将其干燥，煅烧，制得表面改性ATO纳米粉体； (2)ATO水性纳米浆料的制备 将表面改性ATO纳米粉体与去离子水混匀，在砂磨机中进行分散，用碱溶液调节分散液pH值至5~9，制得ATO水性纳米浆料。4.根据权利要求3所述的氧化锡锑水性纳米分散浆料的制备方法，其特征在于:步骤(I)中含锡、锑的金属盐为SnCl4、SnCl2, SnSO4, SbCl3、Sb2(SO4)3 ;所述锡锑混合物溶液的摩尔浓度为0.5mol/L~3.0mol/L，其中Sn:Sb的摩尔比为1:0.05~1:0.2。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹作栋，孙皓，刘旭，刘炳山，李辉，
申请(专利权)人：尹作栋，孙皓，
类型：发明
国别省市：广西;45