一种纳米氧化锌的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米氧化锌的改性方法，属于氧化锌技术领域，包括如下步骤：（1）液氨预处理；（2）处理液浸泡处理；（3）激光冲击波处理；（4）球磨处理。本发明专利技术提供了一种纳米氧化锌的改性方法，通过本发明专利技术改性方法处理后的纳米氧化锌相较于未经处理的纳米氧化锌，其平均粒径明显减小，比表面积明显得到了提高，而且其密度明显高于未经处理的纳米氧化锌，进而有效地提升了纳米氧化锌的性能，扩宽了纳米氧化锌的应用范围。

A modified method of nanometer zinc oxide

The invention discloses a modification method of nanometer zinc oxide, belonging to the technical field of zinc oxide, which comprises the following steps: (1) liquid ammonia pretreatment; (2) treatment solution soaking; (3) laser shock wave treatment; (4) ball milling treatment. The invention provides a modification method of nano zinc oxide. Compared with untreated nano zinc oxide, the average particle size of the treated nano zinc oxide is significantly reduced, the specific surface area is significantly improved, and its density is significantly higher than untreated nano zinc oxide, thus effectively improving the performance of nano zinc oxide and broadening nano oxygen Application scope of zinc.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化锌的改性方法
本专利技术属于氧化锌
，具体涉及一种纳米氧化锌的改性方法。
技术介绍
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。在这些应用过程中，大多是与有机物相混的，而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。申请号为：CN201710416154.2公开了一种改善纳米氧化锌使用特性的处理方法，包括如下步骤：（1）浸泡改性处理、（2）沉积改性处理。本专利技术制得的改性纳米氧化锌具有良好的分散特性，不易发生团聚现象，其强度、耐腐性、耐温性均有很好的提升，与有机成分相容性佳，填充使用效果好，极具推广使用价值。虽然该方法有效的改善了纳米氧化锌的分散性，有效的避免了纳米氧化锌的团聚现象，但是，在实际应用中，发现其平均粒径仍然较大，比表面积相对较小，其改善效果不够显著。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种纳米氧化锌的改性方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：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1~2mg:20~30mL共同投入反应釜内，室温条件将反应釜内的压力升至2~3MPa，恒压处理3~5min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；（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2~3cm处，以特定频率的超声波处理45~55min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1~2h即可。进一步的，所述步骤（1）中快速泄压的速率为0.3~0.5MPa/s。进一步的，所述步骤（2）中处理液中各成分及对应重量百分比为：铝酸酯偶联剂6~8%、硬脂酸单甘油酯7.2~8.3%、聚乙烯醇2~3%，余量为去离子水。进一步的，所述步骤（2）中浸泡处理时保持处理液中的温度为55~65℃。进一步的，所述步骤（2）中超声波处理时超声波的频率控制为23~27kHz。进一步的，所述步骤（3）中铝箔纸的厚度为0.01~0.05mm。进一步的，所述步骤（3）中激光冲击处理时激光器发出功率密度为3~4GW/cm2，脉冲宽度为40~60ns，脉冲能量为40~50J。进一步的，所述步骤（4）中球磨时球磨机的转速为600~800rpm。进一步的，所述步骤（4）中在球磨处理时不断向球磨机内注入液氮，液氮的注入量以不超过球磨机内部高度的1/3~1/2为准。本申请针对现今纳米氧化锌在应用过程中存在的问题以及现今纳米氧化锌改性方法的不足，提供了一种纳米氧化锌的改性方法，有效的降低了纳米氧化锌的平均粒径，提高了纳米氧化锌的比表面积和密度，进而改善了纳米氧化锌的缺陷。具体改性工艺中，首先使用液氨在高压条件下对纳米氧化锌进行预处理，在持续高压的条件下，液氨渗透浸入纳米氧化锌的晶区，在进行快速泄压的时候，促使纳米氧化锌的晶体结构遭到破坏，同时使纳米氧化锌的晶格变大，为后续的操作奠定了一定的基础；紧接着将纳米氧化锌浸入处理液中，同时进行超声波处理，在超声波的空化效应、声波效应、热效应等效应的辅助作用下，处理液中的有效成分可有效的提高纳米氧化锌的分散性，并在纳米氧化锌的表面形成一层吸收层；然后将其包裹在铝箔纸中进行激光冲击波处理，激光冲击波穿透铝箔纸射到纳米氧化锌的表面，吸收层在极短的时内充分吸收激光冲击波强化脉冲能量并汽化电离，形成高温高等离子体并迅速向外喷射，但由于铝箔纸的存在，等离子体膨胀受到约束限制，导致等离体内部压力快速上升，在材料表面产生高达GPa的冲击载荷，于极短的时间内产生强冲击波向材料内部传播，当冲击波力超过材料动态屈服强度时，材料就会产生屈服和塑性变形，与此时同时在塑性变形区内诱导出高幅值的残余压应力，起到改善材料性能的效果；最后进行球磨，在球磨过程中机械能经由吸收和扩散两个途径传递到纳米氧化性中，如果球磨产生的动能只被有效地扩散，那么久不会引起材料聚合度的下降和还原端基增加等化学变化；如果能量被吸收可有效地裂解材料的次价键和共价键，则使得结晶度和聚合度下降，加入液氮一方面提高球磨的效率，细化晶粒，另一方面防止球磨过程中产生的机械能被扩散，机械能有效的被纳米氧化锌颗粒吸收，有效的减小纳米氧化锌的粒径，增加纳米氧化锌的比表面积，从而改善纳米氧化锌的性能。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供了一种纳米氧化锌的改性方法，通过本专利技术改性方法处理后的纳米氧化锌相较于未经处理的纳米氧化锌，其平均粒径明显减小，比表面积明显得到了提高，而且其密度明显高于未经处理的纳米氧化锌，进而有效地提升了纳米氧化锌的性能，扩宽了纳米氧化锌的应用范围。具体实施方式实施例1一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；（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。进一步的，所述步骤（1）中快速泄压的速率为0.3MPa/s。进一步的，所述步骤（2）中处理液中各成分及对应重量百分比为：铝酸酯偶联剂6%、硬脂酸单甘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氧化锌的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）液氨预处理：/n将纳米氧化锌和液氨按照重量体积比为1~2mg:20~30mL共同投入反应釜内，室温条件将反应釜内的压力升至2~3MPa，恒压处理3~5min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；/n（2）处理液浸泡处理：/n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2~3cm处，以特定频率的超声波处理45~55min后，离心，取沉淀烘干备用；/n（3）激光冲击波处理：/n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；/n（4）球磨处理：/n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1~2h即可。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化锌的改性方法，其特征在于，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1~2mg:20~30mL共同投入反应釜内，室温条件将反应釜内的压力升至2~3MPa，恒压处理3~5min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；
（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2~3cm处，以特定频率的超声波处理45~55min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1~2h即可。


2.根据权利要求1所述一种纳米氧化锌的改性方法，其特征在于，所述步骤（1）中快速泄压的速率为0.3~0.5MPa/s。


3.根据权利要求1所述一种纳米氧化锌的改性方法，其特征在于，所述步骤（2）中处理液中各成分及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺，
申请(专利权)人：安徽锦华氧化锌有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34