微纳米级粉体借助界面聚合制备大粒径颗粒的方法技术

本发明专利技术属于大粒径颗粒的制备技术领域，特别涉及一种微纳米级粉体借助界面聚合制备大粒径颗粒的方法。首先将微纳米级粉体分散于多胺水溶液中获得溶液Ａ，另外配制水溶性的环氧化合物或多醛的水溶液Ｂ，溶液Ａ、Ｂ混合后通过孔径为０．０１－１２ｍｍ的筛板逐滴加入溶液Ｃ中，即可得到大粒径颗粒；溶液Ｃ为含多个酰氯或异氰酸酯官能团的油溶性化合物的过饱和有机溶液，所述颗粒粒径为０．１－１０ｍｍ。本发明专利技术方法适用的微纳米粉体范围广；所制备的颗粒粒径范围宽，颗粒真球度高，粒径分布均一，颗粒内部孔隙率可调，机械强度高（压碎强度）１５０Ｎ）；造粒迅速，所需设备简单，尤其适合于小型操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于大粒径颗粒的制备
，特别涉及一种微纳米级粉体借助界面聚 合制备大粒径颗粒的方法。
技术介绍
微纳米粉体广泛应用于材料、催化、药物、环境等领域。但是由于粉体粒径小，在介 质中难于分离，填充固定床反应器，流动阻力大。因而，在保留其大比表面的同时，制造大尺 寸颗粒是关键。目前的造粒方法主要有喷雾干燥法，热熔融成型法，压力成型造粒法，搅拌 造粒法和沸腾造粒法。但以上方法都存在较大的局限性。喷雾干燥法仅适合于制造微米级 的颗粒；沸腾造粒法所造颗粒疏松，真球度及表面光洁度差；搅拌造粒法所造颗粒粒径不 均；热熔融成型法适用材料有限；压力成型法所造颗粒内部孔隙率难于控制。界面聚合法较早应用于微胶囊技术，因其反应速度快，条件温和，对反应单体的纯 度和原料配比要求不严，受到人们的广泛关注。一般界面聚合法制备微胶囊，把两种发生聚 合反应的单体分别溶于水相和油相中，并把要包覆的物质溶于分散相溶剂中，然后把两种 不相混溶的液体加入乳化剂形成水包油或油包水乳液，通过不同搅拌速度，得到不同粒径 的胶囊。界面聚合法制备的微胶囊粒径分布较宽，尺寸通常为纳米级和微米级。但是生产 颗粒和生产微胶囊不同，颗粒要求具有更高的机械强度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有造粒技术的不足，提供一种微纳米级粉体借助界面聚 合进行大颗粒造粒的方法。本专利技术采用的技术方案如下，首先将微纳米级粉体分散于多 胺水溶液中获得溶液A，另外配制水溶性的环氧化合物或多醛的水溶液B，或者将微纳米级 粉体分散于水溶性的环氧化合物或多醛水溶液中获得溶液A，另外配制多胺水溶液B;溶 液A、B混合后通过孔径为0. 01-12mm的筛板逐滴加入溶液C中，即可得到大粒径颗粒；溶 液C为含多个酰氯或异氰酸酯官能团的油溶性化合物的过饱和有机溶液，所述颗粒粒径为 0.I-IOmm0进一步，溶液C的高度控制为0. l-12m。更进一步，所述的步骤如下 1)溶液A的配制将5-80质量份的微纳米级粉体、1-90质量份的多胺、100质量份的水充分混合；混合时可采用超声或强剪切乳化机分散均勻。2)溶液B的配制将1-90质量份的水溶性的环氧化合物或多醛充分溶解于100质 量份的水中；3)溶液C的配制在与水不互溶的有机溶剂中，加入过量含多个酰氯或异氰酸酯官能 团的化合物，形成过饱和溶液，溶液温度为30-150°C ；4)大粒径颗粒的形成将溶液A、B混合后，通过筛板逐滴加入有机溶液C中，形成的颗 粒沉入容器底部。其中溶液A、B的配制还可如下进行将5-80质量份的微纳米级粉体、1_90质量份 的水溶性的环氧化合物或多醛充分溶解于100质量份的水中得到溶液A ；将1-90质量份的 多胺充分溶于100质量份的水中得到溶液B。所述的微纳米级粉体可为微纳米级金属粉、无机非金属粉、合成药物或香料。所述多胺是指含有两个以上氨基的水溶性化合物，如乙二胺、己二胺、二乙烯三 胺、三乙烯四胺或聚乙烯亚胺等。所述的环氧化合物是指含有环氧官能团的水溶性化合物，如丙三醇缩水甘油醚或 环氧氯丙烷等水溶性环氧化合物。本专利技术所述的多醛是指含有两个以上醛氢官能团的水溶性化合物，如甲醛、乙二醛、戊二醛、己二醛、对苯二醛或邻苯二醛等。有机溶剂在本专利技术中是要求与水不互溶的，同时也不应与胺、醛、酰氯、异氰酸酯 等官能团发生反应，具体可选择脂肪烃如己烷、芳香烃如甲苯、卤代烷烃、杂环化合物如四 氢呋喃、硅油或二甲基甲酰胺等。含多个酰氯官能团的化合物是指含有两个以上的酰氯官能团的油溶性化合物，如 乙二酰氯、二苯甲酰氯或三苯甲酰氯；含多个异氰酸酯官能团的化合物是指含有两个以上 的异氰酸酯官能团的油溶性化合物，如己二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯等。在上述溶液A、B、C的配制过程中，还可加入表面活性剂、吸酸剂、催化剂或分散剂寸。为了制造微纳米粉体的大颗粒，本专利技术借助于界面聚合，结合压力挤出成型法，提 供了一种所制备颗粒粒径尺寸可控，分布均一，颗粒孔隙率可调，具有较大机械强度的造粒 方法。其中，溶液A、B以及混合后形成的是水相，溶液C为油相，水相溶液通过不同孔径的 筛板滴入油相溶液中，形成的水相液滴在油相中降落的过程中快速发生界面缩聚反应，生 成液滴外壁，进而内部发生交联，得到高强度的固体颗粒。本专利技术方法的原理在于内外交联 的综合运用。外交联由界面聚合实现，提供包覆层；内交联由液滴内部环氧官能团、醛基与 氨基反应产生，提供颗粒的机械强度。当水性液滴进入油相时，水相中的氨基和油相中的酰 氯官能团或异氰酸酯官能团迅速在界面处反应，在液滴表面形成交联聚合物外壁，完成对 液滴成粒前的外包覆，从而阻碍了水相中物质的向外扩散；内交联速率远小于界面聚合速 率，需要较长时间才能完成。为了使内部交联在液滴沉降过程中完成，可以通过提高液滴 沉降时间或提高油相温度来实现。增加油相高度能够延长液滴沉降时间，使得内部交联在 液滴沉降过程中交联程度高，产生足够的机械强度，在油相底部直接得到颗粒；提高液相温 度，使得交联反应速度加快，液滴在沉降过程中交联程度高，进而在油相底部直接得到具有 足够机械强度的颗粒。影响颗粒尺寸大小的主要因素包括筛板孔径和原料液的黏度，颗粒尺寸随筛板孔 径或黏度的增加而增加。颗粒的孔隙率则主要受交联密度的影响，降低交联密度有利于提 高颗粒的孔隙率。本专利技术相对于现有技术，有以下优点本专利技术方法适用的微纳米粉体范围广；所制备的颗粒粒径范围宽，颗粒真球度高，粒径分布均一，颗粒内部孔隙率可调，机械强度高(压碎强度>150N)；造粒迅速，所需设备简单， 尤其适合于小型操作。附图说明图1为大粒径颗粒的成粒示意图。 具体实施例方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此 实施例1纳米氧化硅制备1. 90mm大颗粒1、将纳米氧化硅15g，三乙烯四胺25g分散于IOOmL水中，用高剪切分散乳化机以 5000r/min的转速搅拌10 min ；2、将丙三醇缩水甘油醚42g、吸酸剂碳酸钠15g加入IOOmL水中，充分溶解；3、配置2000mL对苯二甲酰氯正己烷过饱和溶液，液面高度500mm，温度保持在50°C；4、将步骤1和2所制溶液快速混合后，通过0.84mm孔径的筛板逐滴加入步骤3所制对 苯二甲酰氯正己烷过饱和溶液，液滴降至底部的过程中同时成粒。经分离后，所制球形颗粒平均粒径为1. 90mm,孔隙率为40%。实施例2埃洛石纳米管3. 04 mm大颗粒制备1、将埃洛石纳米管15g，聚乙烯亚胺15g分散于IOOmL水中，用高剪切分散乳化机以 5000r/min的转速搅拌10 min ；2、将丙三醇缩水甘油醚20g、碳酸钠15g加入IOOmL水中，充分溶解；3、配置2000mL己二异氰酸酯甲苯过饱和溶液，液面高度500mm，温度保持在80°C；4、将步骤1和2所制溶液快速混合后，通过1.36mm孔径的筛板逐滴加入步骤3所制己 二异氰酸酯甲苯过饱和溶液，液滴降至底部的过程中同时成粒。经分离后，所制球形颗粒平均粒径为3. 04mm,孔隙率为48%。实施例3改性埃洛石纳米管3. 04 mm大颗粒制备1、取20g于400°C焙烧证后的埃洛石纳米管，在硅烷偶联剂Z6020的甲苯溶液中回流 48h，离心分离后真空干燥；2、将步骤1所制改性埃本文档来自技高网...

【技术保护点】
微纳米级粉体借助界面聚合制备大粒径颗粒的方法，其特征在于，首先将微纳米级粉体分散于多胺水溶液中获得溶液Ａ，另外配制水溶性的环氧化合物或多醛的水溶液Ｂ，或者将微纳米级粉体分散于水溶性的环氧化合物或多醛水溶液中获得溶液Ａ，另外配制多胺水溶液Ｂ；溶液Ａ、Ｂ混合后通过孔径为０．０１－１２ｍｍ的筛板逐滴加入溶液Ｃ中，即可得到大粒径颗粒；溶液Ｃ为含多个酰氯或异氰酸酯官能团的油溶性化合物的过饱和有机溶液，所述颗粒粒径为０．１－１０ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张延武，姜俊青，闫利伟，郑延辉，张亚涛，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：41