一种水基锌‑钛复合浆料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水基锌‑钛复合浆料的制备方法，通过对锌钛复合浆料进行硅溶胶包膜处理，不仅能够有效的抑制氧化锌和氧化钛的光化学活性而且还能抑制锌钛复合浆料中由于锌离子溶出而导致的絮凝、结块和沉淀的发生。经包膜处理制备的水基锌‑钛复合浆料兼具纳米二氧化钛和纳米氧化锌的双重性能，对UVA和UVB均具有良好的屏蔽性能，拓宽了其在工业、日化等领域的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米复合功能材料制备领域，具体涉及一种水基锌-钛复合浆料的制 备方法。
技术介绍
由于太阳辐射出来的光线中，存在有大约5%的波长200~400nm的紫外线（简称 UV)。太阳光中的紫外线，按其波长可以分为：320~400nm的长波紫外线（简称UVA)，280~ 320nm的中波紫外线（简称UVB)以及波长为200~280nm的短波紫外线（简称UVC)。其中UVC因 波长短，穿透性不强，其98 %在经过地球平流层时，被臭氧层吸收，对人类的危害不大。而 UVB和UVA穿透性较强，对人体的长期照射会引发黑斑、红斑、皮肤发炎等问题，严重时甚至 会导致皮肤癌。 纳米氧化锌和氧化钛是两种广泛使用的无机紫外线屏蔽剂，但它们对UVA和UVB的 屏蔽能力是不同的：纳米氧化钛阻隔UVB的效果非常好，但对UVA的屏蔽效果欠佳;纳米氧化 锌对UVB的屏蔽效果不理想，但其阻隔UVA效果优于纳米二氧化钛。为了能够有效屏蔽UVA和 UVB，达到全波段紫外防护的目的，在防晒化妆品和有机高分子材料中常常需要同时添加纳 米二氧化钛和纳米氧化锌。 但是由于纳米氧化锌和二氧化钛的半导体特性，在太阳光照射下，其价带电子吸 收紫外线被激发而跃迀到导带上，同时产生空穴-电子对。部分空穴-电子对迀移到半导体 表面，使其表面羟基和吸附的水分子产生羟氧自由基，羟氧自由基具有极强的氧化性能，会 使其周围的有机物降解。再加上纳米粒子粒径较小，使空穴-电子对迀移表面的时间缩短， 降低了电子和空穴重新结合的机率，因此纳米氧化物具有很强的光化学活性。为了抑制氧 化锌、氧化钛的光化学活性需要对其进行表面处理，另外由于氧化锌二性，Harvey Brown在 其书"氧化锌的性质与应用"（International Lead Zinc Research Organization)中阐述 氧化锌在水中表现出与酸及酸的盐和碱性物质的多种材料的活性，导致锌离子(Zn2+)极易 溶出，大量锌离子的存在会使应用体系的粘度增大，甚至使应用体系絮凝、结块和沉淀，这 都会导致使用效果变差和紫外线屏蔽性能下降。所以在其表面包覆无机膜能够减少锌离子 溶出、抑制半导体的光化学活性位点。 目前，一般用氧化硅、氧化铝对氧化钛或者氧化锌进行单组份、双组分或者多组分 包膜处理。对氧化钛的包膜处理很常见、效果都比较明显，但是对氧化锌的包膜处理却显得 不足。如中国专利CN101024737A提出一种采用氧化硅对氧化锌表面进行包膜，其过程以硅 酸盐和硫酸为原料，但是由于硫酸的强酸性，在滴加过程中由于来不及扩散导致局部酸浓 度过大时氧化锌溶解析出锌离子，由于整个体系在碱性环境中，锌离子发生沉淀反应生成 氢氧化锌、氧化锌水合物，这样会严重影响包覆层的均匀性、致密性。洪若瑜在研究纳米氧 化锌包覆氧化铝时（中国粉体技术，2005年第4期）以硫酸铝和氢氧化钠为原料，取氧化锌分 散液升温60~80°C后先加入部分硫酸错，然后氢氧化钠调体系pH = 9~10,维持1~2小时， 然后用硫酸铝调体系pH至中性，反应0.5小时。虽然该方法不会造成纳米氧化锌表面锌离子 的析出，但是对纳米氧化锌的光催化活性的抑制效果并不十分理想。中国专利CN1253513C 提出一种在纳米氧化锌表面包覆水合氧化硅、水合氧化铝或水合氧化铁的方法，由于该方 法包覆过程中使用的盐酸、硫酸、乙酸和氨水都会造成纳米氧化锌的溶解，锌离子溶出，导 致包覆效果欠佳。 因此，研究氧化锌及含氧化锌复合颗粒的表面处理技术及其分散技术具有重要意 义，同时研究纳米复合浆液的分散、稳定性将是进一步提高材料性能的前提条件和应用的 基础。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服
技术介绍
中的不足，提供一种既能有效抑制锌 离子的溶出，又能很好地抑制半导体纳米粒子的光化学活性位点的包覆方法。 本专利技术的技术方案是：以中国专利CN200810243732.8所述方法制备的锌钛复合材 料为原料，通过制浆，硅溶胶包膜等工艺来完成。 本专利技术的制备方法采用以下特征步骤： 1、锌-钛复合分散液的制备:在去尚子水中加入1~15%润湿分散剂(按粉体质量 计)搅拌均匀，加入锌-钛复合粉体，搅拌均匀，用有机胺类调分散液PH值为8~10，然后研磨 即得锌-钛复合分散液。 2、硅溶胶制备:将去离子水升温至75~95°C，调节其pH值为8~10，一边搅拌一边 滴加0.1~1.5mol/L的硅酸钠溶液，同时滴加0.1~2. Omol/L的酸性溶液来维持pH不变，滴 加过程中溶液由无色逐渐成透明淡乳白色溶胶，备用。 3、包膜处理:将步骤（1)中的锌钛复合分散液在搅拌状态下加入步骤(2)得到的硅 溶胶中，保温0.5~Ih，然后在温度75~95°C、pH值为8~10下一边搅拌一边滴加0.1~ 1.5mol/L的硅酸钠溶液，同时滴加0.1~2. Omol/L的酸性溶液来维持pH不变，加完之后，保 温0.5~lh。然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率< 200yS/Cm，得到包膜处理 的锌-钛复合滤饼。 4、水基锌-钛复合浆料的制备:将步骤(3)得到包膜处理后的锌钛复合滤饼重新分 散，加入0.5~1 %的防腐剂（按分散液质量计)搅拌均匀，然后研磨制得水基锌-钛复合浆 料。 所述的步骤（1)中的润湿分散剂是：聚羧酸钠盐类、特殊聚羧酸铵盐类、聚丙烯酸 钠盐类、聚羧酸醚类中的一种或几种； 所述的步骤（1)中的有机胺类是:三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺中的一种或几 种； 所述的步骤(2)中的硅溶胶的质量浓度为0.1~0.5g/mL; 所述的步骤(2)和步骤(3)中的酸性溶液是:盐酸、硫酸、硝酸中的一种或其混合溶 液； 所述的步骤(3)中硅酸钠用量与锌-钛复合粉体的质量比为0.05~0.3:1 (以硅酸 钠的氧化物SiO2计）； 所述的步骤（1)和步骤(4)中的研磨设备是:砂磨机、球磨机、超声波细胞粉碎机中 的一种； 所述的步骤(4)中的防腐剂是：苯甲酸及盐类、山梨酸及盐类、苯氧乙醇、双乙酸 钠、丙酸钙、乳酸钠中的一种。 本专利技术的有益效果在于： 本专利技术以锌钛复合材料为原料通过包膜工艺制备了一种水基锌-钛复合浆料，其 优点在于： ①利用硅溶胶的网状结构覆盖在锌钛复合浆料颗粒表面，然后再通过硅酸钠的酸 溶液进一步弥补由于硅溶胶包覆不均匀不致密的缺点，这一包膜工艺有效的抑制了氧化锌 和氧化钛的光化学活性而且还能很好的抑制锌钛复合浆料中由于锌离子溶出而导致的絮 凝、结块和沉淀的发生;②制备的水基锌-钛复合浆料兼具纳米二氧化钛和纳米氧化锌的双 重性能，对UVA和UVB均具有良好的屏蔽效果；③水基锌-钛复合浆料的制备拓宽了其在工 业、日化等领域的应用范围。【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 本专利技术中包膜效果的优劣通过检测包膜前后滤液中锌离子浓度来评价，其中滤液 中锌离子浓度用美国Varian公司的Vista-AX型等离子发射光谱测量。 实施例1[0当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水基锌‑钛复合浆料的制备方法，其特征在于：所述制备方法工艺步骤如下：(1)、锌‑钛复合分散液的制备：在去离子水中加入粉体总质量1～15％的润湿分散剂搅拌均匀，加入锌‑钛复合粉体，搅拌均匀，用有机胺类调节分散液pH值为8～10，然后研磨即得锌‑钛复合分散液；(2)、硅溶胶制备：将去离子水升温至75～95℃，调节其pH值为8～10，一边搅拌一边滴加0.1～1.5mol/L的硅酸钠溶液，同时滴加0.1～2.0mol/L的酸性溶液来维持pH不变，滴加过程中溶液由无色逐渐成透明淡乳白色溶胶，备用；(3)、包膜处理：将步骤(1)中的锌钛复合分散液在搅拌状态下加入步骤(2)得到的硅溶胶中，保温0.5～1h，然后在温度75～95℃、pH值为8～10下一边搅拌一边滴加0.1～1.5mol/L的硅酸钠溶液，同时滴加0.1～2.0mol/L的酸性溶液来维持pH不变，加完之后，保温0.5～1h；然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤200μS/cm，得到包膜处理的锌‑钛复合滤饼；(4)、水基锌‑钛复合浆料的制备：将步骤(3)中得到包膜处理后的锌钛复合滤饼重新分散，加入分散液质量0.5～1％的防腐剂搅拌均匀，然后研磨制得水基锌‑钛复合浆料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，李俊乾，左士祥，刘文杰，吴凤芹，罗士平，李霞章，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32