一种无机纳米材料的分散技术制造技术

一种无机纳米材料的分散技术，包括如下步骤：(1)采用异氰酸酯在引发剂和分散剂存在下对无机纳米材料进行改性；(2)采用机械分散法，采用行星分散机进行均匀分散。本发明专利技术的分散技术分散后的纳米材料均匀，不团聚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机纳米材料
，尤其涉及一种无机纳米材料的分散技术。
技术介绍
纳米粒子因其尺寸变小，而具有许多新的特性。例如：表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应等。当任何材料用高科技手段被细化到纳米量级时，该材料的物化性能就会发生巨大的变化，如：金属为导体，但纳米金属微粒在低温下的量子尺寸效应会导致绝缘性，纳米无机杀菌剂具有极强的杀菌能力等。聚合物/无机粒子纳米杂化材料综合了有机聚合物和无机纳米粒子两方面的特性，称为当前非常活跃的研究领域，然而，由于纳米粒子难以保持稳定分散，大大限制了其实际应用。简单的机械分散、超声波分散等等物理方法已经解决了纳米粒子基本的分散问题，但其在基体中的分散稳定性却难以保持，只有对纳米粒子表面进行化学改性才能有效防止其团聚或聚沉。目前提高纳米材料在聚合物基质中的稳定性有3种方法：(1)物质与纳米粒子表面基团发生化学反应或化学吸附；(2)聚合物包裹纳米粒子，防止颗粒的相互接近；(3)高能量表面改性。纳米粒子表面化学改性分散就是通过改性剂与纳米粒子表面活性基团之间发生化学反应，来改变纳米粒子表面的结构或化学成分，通过形成空间位阻或静电稳定作用进而实现纳米粒子的均匀稳定分散，并与基质形成强大的界面粘合来实现负载转移，从而提高纳米复合材料的热力学性能和机械性能。其中，利用异氰酸酯对纳米粒子表面进行改性，改性后的纳米粒子以纳米尺寸稳定存在，且由于NCO活性基团的引入，改性后的纳米粒子能更好地与其他基体相容以制备功能纳米复合材料。这样既维持了纳米粒子的特异性能，又拓展了其在生物、医药、化工、材料、电子、机械、能源、国防及交叉学科等领域的应用范围。然而，如何引入NCO活性基团目前并未见相关的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无机纳米材料的分散技术。本专利技术采用异氰酸酯对无机纳米材料进行改性，提高表面的疏水性。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无机纳米材料的分散技术，包括如下步骤：(1)采用异氰酸酯在引发剂和分散剂存在下对无机纳米材料进行改性，提高表面的疏水性；(2)改性同时采用机械分散法，采用行星分散机进行均匀分散。本专利技术的分散技术改性后的无机纳米粒子含有高活性NCO基团，通过与引发剂反应将更多的有机化合物键合到纳米粒子表面，改性后的纳米粒子尺寸均匀具有很强的疏水性，能够更好地与其他基体相容。作为优选，步骤(1)中所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。作为优选，所述无机纳米材料为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。优选地，所述纳米材料的尺寸为200-800nm，例如为250-500nm、300-700nm、500-600nm、350-450nm、200-500nm等，优选为300-500nm。作为优选，所述引发剂为过硫酸铵。作为优选，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的1种或2种以上的组合。作为优选，所述改性在研磨条件下进行。优选地，所述改性时的温度为60-100℃，例如为63℃、67℃、71℃、77℃、82℃、88℃、93℃、99℃等。作为优选，步骤(2)中所述机械分散在加热下进行。优选地，所述加热的温度为50-100℃，例如为52℃、57℃、60℃、63℃、67℃、71℃、77℃、82℃、88℃、93℃、99℃等。优选地，所述机械分散的时间为30min以上，例如为33min、36min、40min、1.5h、2.0h、2.5h、3.4h、5.0h等，优选为1-3h。本专利技术的分散技术获得的纳米材料颗粒均匀，不产生团聚现象，可以在基体中获得很好的分散效果。具体实施方式为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下：实施例1一种无机纳米材料的分散技术，包括如下步骤：(1)采用甲苯二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂三聚磷酸钠存在下60℃研磨下对200-800nm二氧化钛无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时采用机械分散法，100℃下采用行星分散机进行均匀分散30min。实施例2(1)采用二苯基甲烷二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂焦磷酸钠存在下100℃研磨下对300-600nm纳米二氧化硅无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时还采用机械分散法，50℃下采用行星分散机进行均匀分散1h。实施例3(1)采用甲苯二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂六偏磷酸钠存在下80℃研磨下对500-600nm纳米二氧化硅无机纳米材料进行改性；(2)改性同时采用机械分散法，70℃下采用行星分散机进行均匀分散3h。实施例4(1)采用二苯基甲烷二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂三聚磷酸钠和六偏磷酸钠存在下90℃研磨下对400-600nm二氧化钛无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时还采用机械分散法，85℃下采用行星分散机进行均匀分散2.5h。对比例1(1)采用苯二亚甲基二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂三聚磷酸钠和六偏磷酸钠存在下90℃研磨下对400-600nm二氧化钛无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时还采用机械分散法，85℃下采用行星分散机进行均匀分散2.5h。对比例2(1)采用甲苯二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂六偏磷酸钠存在下80℃研磨下对900nm纳米以上二氧化硅无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时还采用机械分散法，70℃下采用行星分散机进行均匀分散3h。对比例3(1)采用甲苯二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂六偏磷酸钠存在下室温研磨下对900nm或纳米二氧化硅无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时还采用机械分散法，室温下采用行星分散机进行均匀分散3h。对比例4(1)采用二苯基甲烷二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂三聚磷酸钠和六偏磷酸钠存在下90℃研磨下对400-600nm二氧化钛无机纳米材料进行改性。对比例5(1)采用二苯基甲烷二异氰酸酯在引发剂过硫酸铵和分散剂三聚磷酸钠和六偏磷酸钠存在下90℃下对400-600nm二氧化钛无机纳米材料进行改性；(2)改性的同时还采用机械分散法，85℃下采用行星分散机进行均匀分散2.5h。实施例1-4的分散技术分散后的无机纳米材料的粒径分散均匀，没有团聚现象出现。对比例1-3的方法分散后的无机纳米材料则出现明显的团聚现象。对比例4-5的方法分散后的无机纳米材料不均匀，并且同时还出现明显的团聚现象。实施例1-4与对比例1-3的比较结果说明，本专利技术的特定原料和特定的操作条件下的分散效果较不在本专利技术的原料范围或操作条件范围下取得的分散效果显著更好。实施例1-4与对比例4-5的比较结果说明，研磨和同时的机械搅拌的相互配合才能取得更好的分散效果。申请人声明，本专利技术通过上述实施例来说明本专利技术的详细方法，但本专利技术并不局限于上述详细方法，即不意味着本专利技术必须依赖上述详细方法才能实施。所属
的技术人员应该明了，对本专利技术的任何改进，对本专利技术产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本专利技术的保护范围和公开范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机纳米材料的分散技术，包括如下步骤：(1)采用异氰酸酯在引发剂和分散剂存在下对无机纳米材料进行改性；(2)改性同时采用机械分散法，采用行星分散机进行均匀分散。

【技术特征摘要】
1.一种无机纳米材料的分散技术，包括如下步骤：(1)采用异氰酸酯在引发剂和分散剂存在下对无机纳米材料进行改性；(2)改性同时采用机械分散法，采用行星分散机进行均匀分散。2.根据权利要求1所述的分散技术，其特征在于，步骤(1)中所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。3.根据权利要求1或2所述的分散技术，其特征在于，步骤(1)中所述无机纳米材料为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅；优选地，所述纳米材料的尺寸为200-800nm，优选为300-500nm。4.根据权利要求1-3任一项所述的分散技术，其特征在于，步骤(1)中所述引发剂为过硫酸铵。5.根据权利要求1-4任一项所述的分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，王一良，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44