一种纳米粒子水分散液的制备方法技术

一种纳米粒子水分散液的制备方法，包括：将原料纳米粒子与水按预设质量配比混合后，在预设转速和第一预设时间内进行机械搅拌，得到纳米粒子浆料；再将纳米粒子浆料加入高压均质机进行剪切，以减小纳米粒子浆料中纳米粒子粒径；最后将剪切后的纳米粒子浆料加入微射流均质机进行二次剪切，得到纳米粒子水分散液，其中，纳米粒子水分散液中纳米粒子的粒径为50‑300nm。通过高压均质机剪切和微射流均质机二次剪切进行制备纳米粒子水分散液，制备过程通过调节高压均质机剪切和微射流均质机的压力及处理时间，可以控制纳米粒子尺寸，使得制备的纳米粒子水分散液稳定性较好。该方法简单，不需要使用有机溶剂和稳定剂，不存在环境污染及后续废液处理问题。

A preparation method of nano-particle aqueous dispersion

【技术实现步骤摘要】
一种纳米粒子水分散液的制备方法
本专利技术涉及纳米粒子
，特别涉及一种纳米粒子水分散液的制备方法。
技术介绍
纳米粒子的尺寸对其物理属性和化学特性有重要影响，纳米粒子由于其小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应等具有许多优异的电、光、磁、力、热等物理性能和化学性能。在许多生产工艺中，要求纳米粒子均匀且稳定地分散在液相介质中，例如：油漆，医药，染料和化妆品制备等；近年来，在石油三采中使用的纳米微粒驱油剂在水介质中是否能均匀分散及纳米粒子尺寸将直接影响其在现场的应用的效果。然而，纳米粒子由于比表面积极大、表面能较高，悬浮在液体中的纳米粒子具有互相团聚来降低其表面能的趋势，此外悬浮的纳米粒子之间会做无规则的布朗运动而相互碰撞形成团聚体，导致纳米粒子分散度降低，同时团聚体在重力作用下沉降，纳米悬浮液稳定性因此下降。因此，减小纳米悬浮液中纳米粒子间的碰撞频率及团聚趋势，使纳米粒子均匀分散并稳定悬浮在在基液中，最终形成均匀分散、悬浮稳定的纳米悬浮液成为研究热点。根据分散方法的不同，提高纳米悬浮液稳定性的方法可划分为物理分散法和化学分散法，物理分散法主要包括超声分散和机械分散，化学分散法主要包括添加分散剂、调节悬浮液pH、纳米粒子表面改性等。物理法中超声波分散法是利用超声波在液体中的分散效应，使液体产生空化作用，从而使液体中固体颗粒破碎，增加分散液稳定的方法，在超声处理过程中，往往伴随较大的噪声，处理后产品粒径不均匀；机械分散是借助机械设备产生的撞击力或剪切力等使纳米粒子分散的一种方法，其中常见的是球磨分散法和机械搅拌分散法，球磨分散法可以使纳米粒子破碎，使粒径变小，增加分散液稳定性。但球磨分散过程中，球体和磨筒容易产生磨损物质，影响纳米材料纯度；机械搅拌一般是通过磁力搅拌等对纳米粒子悬浮液进行持续搅拌，使纳米粒子悬浮在液体中，达到分散的效果，一旦停止搅拌，纳米粒子有重新聚集，导致纳米粒子分散体系无法保持稳定分散状态。一种粒径可控的金红石型纳米二氧化钛颗粒的制备方法，包括用高氯酸及异丙醇钛制备二氧化钛晶种，后通过水热反应制备金红石纳米颗粒，本专利技术中制备的纳米粒子粒径可控，均匀性和分散性好，属于化学分散法中纳米粒子表面改性，制备过程会使用多种化学试剂，反应过程温度比较高，时间长，具有一定危险性，不适合大规模生产制备。一种制备石墨烯的方法，该方法通过使膨胀石墨高速均质化来制备进料溶液，然后使所述进料溶液高压均质化，从而通过提高膨胀石墨在进料溶液中的分散性来改善高压均质化效率。本专利技术中制备的石墨烯方法简单，尺寸均匀，本专利技术中使用的方法属于物理分散法中机械分散，过程比较简单，但专利技术中为了提高膨胀石墨和石墨烯分散度使用了多种分散剂来维持其分散状态，影响了产品本身的纯度。目前虽然公开了很多制备纳米粒子分散液的方法，部分可实现粒径控制，其中化学法涉及很多有机溶剂和化学试剂的使用，存在环境污染和一定的安全隐患，部分化学改性只针对特定的纳米粒子和官能团，具有很大的局限性；相比较而言，物理法更环保，安全，但物理法存在分散效率低，处理时间长，设备能耗高等问题，因此在现有基础上，寻找一种高效，环保，适用范围广的分散方法对纳米粒子分散液的应用具有重要意义。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是提供一种纳米粒子水分散液的制备方法，通过高压均质机剪切和微射流均质机二次剪切进行制备纳米粒子水分散液，制备过程通过调节高压均质机剪切和微射流均质机的压力及处理时间，可控制纳米粒子的尺寸，使得制备的纳米粒子水分散液稳定性好，可稳定放置一个月及以上。(二)技术方案为解决上述问题，根据本专利技术的一个方面,本专利技术提供了一种纳米粒子水分散液的制备方法，包括：S1：将原料纳米粒子与水按预设质量配比混合后，在预设转速和第一预设时间内进行机械搅拌，得到纳米粒子浆料；S2：将纳米粒子浆料加入高压均质机进行剪切，以减小纳米粒子浆料中纳米粒子粒径；S3：将剪切后的纳米粒子浆料加入微射流均质机进行二次剪切，得到纳米粒子水分散液，其中，纳米粒子水分散液中纳米粒子的粒径为50-300nm。进一步的，将步骤S2执行3-6次。进一步的，将步骤S3执行3-6次。进一步的，预设质量配比为1-2:5-10。进一步的，预设转速为300rpm-500rpm；第一预设时间为30min-60min。进一步的，步骤S2包括：S21：关闭微射流均质机，打开高压均质机；S22：将纳米粒子浆料通过进料口加入高压均质机内；S23：调节高压均质机的转速为400rpm-500rpm，使高压均质机在该转速下进行预热；S24：设定高压均质机的工作压力为1500bar-1800bar；S25：纳米粒子浆料从进料口流入高压均质机的工作阀缝隙中进行挤压，调节工作阀缝隙间的挤压压力，使其与高压均质机的工作压力保持一致；S26：在高压均质机的工作时间达到第二预定时间后，收集高压均质机的出料口流出的纳米粒子浆料，关闭高压均质机。进一步的，第二预设时间为30min-60min。进一步的，步骤S3包括：S31：打开微射流均质机开关，调节微射流均质机的工作压力为1500bar-1800bar；S32：将步骤S2剪切得到的纳米粒子浆料通过进料口加入微射流均质机的均质腔中；S33：纳米粒子浆料在微射流均质机的均质腔中进行二次剪切，在微射流均质机工作时间达到第三预定时间后，将得到的稳定分散的纳米粒子水分散液导出，并关闭微射流均质机。进一步的，第三预定时间为30min-60min。进一步的，微射流均质机的均质腔由人造金刚石制成。本专利技术的目的是提供一种将原料纳米粒子与水按预设质量配比混合后，在预设转速和第一预设时间内进行机械搅拌，得到纳米粒子浆料；再将纳米粒子浆料加入高压均质机进行剪切，以减小纳米粒子浆料中纳米粒子粒径；最后将剪切后的纳米粒子浆料加入微射流均质机进行二次剪切，得到纳米粒子水分散液，其中，纳米粒子水分散液中纳米粒子的粒径为50-300nm。通过高压均质机剪切和微射流均质机二次剪切进行制备纳米粒子水分散液，制备过程通过调节高压均质机剪切和微射流均质机的压力及处理时间，可控制纳米粒子的尺寸，使得制备的纳米粒子水分散液稳定性好，可稳定放置一个月及以上。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：采用的方法简单，不需要使用有机溶剂和稳定剂，不存在环境污染及后续废液处理问题；通过高压均质机预处理和微射流均质机二次处理制备纳米粒子分散液，制备过程通过调节设备压力及处理时间可控制纳米粒子尺寸，制备的分散液稳定性好，可稳定放置一个月及以上，以水作为分散剂，应用范围更广，为纳米粒子稳定分散液的制备提供了一个简单，高效的方法，易于大范围推广。采用的方法简单，不需要使用有机溶剂和稳定剂，不存在环境污染及后续废液处理问题。分散介质为水，水为生产中常用分散介质，特别是石油三采中纳米微粒驱油剂普遍采用水作为分散介质。附图说明图1是本专利技术提供的制备方法的流程图；图2是本专利技术提供的制备方法的步骤S2的流程图；图3是本专利技术提供的制备方法的步骤S3的流程图。附图标记：步骤：S1；S2；S3；S21；S22；S23；S24；S25；S26；S31；S32；S32。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米粒子水分散液的制备方法，其特征在于，包括：S1：将原料纳米粒子与水按预设质量配比混合后，在预设转速和第一预设时间内进行机械搅拌，得到纳米粒子浆料；S2：将所述纳米粒子浆料加入高压均质机进行剪切，以减小所述纳米粒子浆料中纳米粒子粒径；S3：将剪切后的所述纳米粒子浆料加入微射流均质机进行二次剪切，得到纳米粒子水分散液，其中，纳米粒子水分散液中纳米粒子的粒径为50‑300nm。

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子水分散液的制备方法，其特征在于，包括：S1：将原料纳米粒子与水按预设质量配比混合后，在预设转速和第一预设时间内进行机械搅拌，得到纳米粒子浆料；S2：将所述纳米粒子浆料加入高压均质机进行剪切，以减小所述纳米粒子浆料中纳米粒子粒径；S3：将剪切后的所述纳米粒子浆料加入微射流均质机进行二次剪切，得到纳米粒子水分散液，其中，纳米粒子水分散液中纳米粒子的粒径为50-300nm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将步骤S2执行3-6次。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，将步骤S3执行3-6次。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设质量配比为1-2:5-10。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设转速为300rpm-500rpm；所述第一预设时间为30min-60min。6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21：关闭所述微射流均质机，打开所述高压均质机；S22：将所述纳米粒子浆料通过进料口加入所述高压均质机内；S23：调节所述高压均质机的转速为400rpm-500rpm，使所述高压均质机在该转速下进行预热；S24：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵莎莎，俞波，明亮，王金剑，
申请(专利权)人：宁波锋成先进能源材料研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33