疏松型纳米离子胶囊块体及溶胶的制造方法技术

本发明专利技术是一种疏松型纳米离子胶囊块体及溶胶的制造方法，属化工纳米材料制造业。本发明专利技术采用铁、钴、镍、锰、锌、镁、钇金属的水溶性盐与ＮＨ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ、ＮａＯＨ反应，制得相应金属的氧化物的纳米粒子，粒径为１－１００ｎｍ，加入负离子型表面活性剂，生成纳米离子胶囊粒子；在高速旋转的泡罩碟式搅拌器的强力充气、分散、均质和乳化作用下，制得疏松型纳米离子胶囊粒子泡沫，经过滤、水洗、真空干燥后，制得疏松型纳米离子胶囊块体；将分散剂溶于载液中，再加入疏松型纳米离子胶囊块体，加热搅拌研磨，制得具有磁性和流动性，在电场、磁场和重力场下不沉降，不分层的稳定溶胶。本方法工艺过程简练，流畅，回收率高，生产成本低，安全，不污染环境，可实施规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
专利说明 本专利技术是一种纳米材料的制造方发，特别涉及一种，属化工纳米材料制造业。纳米铁氧体磁性材料在国内已有研究，中国专利“铁氧体纳米材料”，公告号是02112663·1。报道了制备纳米磁性液体的方法。原料FeCl2或FeSO4，FeCl3，NH3·H2O或NaOH。包覆剂水为载液时，CnH2nO2或CnH2n-2O2(n≥18)和直链十二烷基苯磺酸钠。油为载液时，CnH2nO2或CnH2n-2O2(n≥18)和(RO)2POOH(R为C6-C10烷基)。双酯为载液时，(RO)2POOH(R为C6-C10烷基)和RO(C2H4O)nPO(OH)3-m(R为C4-C14正烷基，n为2-12，m为1或2)。载液蒸馏水、带长链的烃类溶剂、或双酯C6H4(COOR)2(R为C7-C10烷基)，苯环和羧基间可插入CH2、CH2CH2，两个酯基可为邻位或间位。合成步骤(1)，用FeCl2或FeSO4，FeCl3为原料，NH3·H2O或NaOH为沉降剂，反应温度为60-95℃，制备纳米铁氧体。(2)，加入复合型表面活性剂，在PH值10-12，60-90℃，包覆5-120min，加入盐酸至PH值2-4。(3)，经蒸馏水洗8次，丙酮洗2次，60℃干燥，制备纳米铁氧体粉体。(4)，将纳米铁氧体加到载液中，经分散，加热，得磁性液体。这一技术中，在化学共沉淀后，加入盐酸，再水洗，采用低沸点的丙酮洗涤，存在易燃，易爆，污染空气问题，不易回收，工艺过程较繁杂。没有说明用何种方法将粉体分散到载液中去。所制得磁液的耐高温性和低辉发性达不到磁液扬声器和磁液密封等的要求。广东省中山市专利专利技术人杨第伦等为研究和制备纳米材料，研究了一种“一种泡罩碟式搅器”的技术专利，申请号为200420044185·8。他提出的泡罩碟式搅器由旋转圆盘、固定罩和旋转动力机构三部分组成。搅拌头部貌似飞碟，由圆盘上的泡罩起搅拌作用，故得名泡罩碟式搅拌器。其特征是对被搅拌体系既具有强力充气、分散、均质、乳化作用，使被搅拌体系或析出物充有大量气体而疏松，不会因粘稠物在转子和定子间结块而卡死转子。这种搅拌器适用于化工、食品和医药等需要制备疏松型产品的实验室研究和工业生产。圆盘上有无序或有序排布的若干个半圆形、半圆柱形、半椭圆形、半方形或它们过渡形态的半泡罩。半泡罩的底部是空的。当圆盘处于旋转动态时，被搅拌物可穿过半泡罩和圆盘，受半泡罩的控制，进入半泡罩的开孔处，从半泡罩的底部孔喷射而出，到达圆盘的另一面，形成喷射方向与圆盘旋转方向相反的射流，起到充气、分散、乳化、均质和疏松作用。在深入地研究了纳米材料的生成原理以及研制成功泡罩碟式搅拌器后，杨第伦等提交了本专利技术专利。本专利技术的目的是提供一种。在具有泡罩碟式搅拌器的反应器中，采用铁、钴、镍、锌、锰、镁、钇金属的水溶性盐为原料，与NH3·H2O、NaOH反应，制得相应金属氧化物的纳米离子，因其表面层有正电荷，称为纳米正离子；加入负离子型表面活性剂包覆后，生成纳米离子胶囊粒子；在高速旋转的泡罩碟式搅拌器的强力充气、分散、均质和乳化作用下，使纳米离子胶囊粒子间充入大量气体而疏松，制得充气的纳米离子胶囊粒子泡沫；经过滤、水洗、真空干燥后，制得疏松型纳米离子胶囊块体；将分散剂溶于载液中，加入具有竹蜻蜓式搅拌器的搅拌磨内，再加入疏松型纳米离子胶囊块体，加热搅拌研磨，经离心除去粗粒子，制得在电场、磁场和3000g离心不沉降，不分层的稳定溶胶。1、理论依据和工艺条件在化学沉降法合成纳米材料时，用铁、钴、镍、锰、锌、镁、钇金属的水溶性盐为原料，将上述一种、两种或多种金属盐的水溶液与NH3·H2O、NaOH沉降剂反应，制得相应金属氧化物的纳米离子，其粒径尺寸在1-100nm范围。因纳米粒子的小尺寸效应和表面效应，表面层的金属原子周围缺少配位原子，如Fe3O4纳米粒子表面层中的Fe原子周围缺少O原子，出现缺陷，表面层带有若干正电荷，故称为纳米正离子。Fe3O4的纳米正离子可表示为n+，m表示纳米正离子中Fe3O4的分子数。在碱性的液相中，纳米正离子与负离子(如OH-)结合而稳定。纳米正离子，如n+，与负离子型表面活性包覆剂，如氢化二-聚酸盐CnH2(n+1)-(m+k)(COO-M+)m，(M＝NH4、Na或K，n＝34、51，m＝2、3，k＝2-12偶数)作用，羧基负离子取代了纳米正离子表面的负离子(如OH-)，通过化学键作用和物理作用，在纳米正离子表面形成包覆层，生成纳米离子胶囊粒子。这一过程可用软硬酸碱理论给于说明，n+的硬度与羧基负离子的硬度比与OH-的硬度更相近，更相匹配，生成更稳定的化学键，故羧基负离子可以取代OH-，将这一离子反应过程表示如下 本专利技术在制造设备中采用泡罩碟式搅拌器(专利申请号200420044185·8)。因这种搅拌器具有强力充气、分散、均质和乳化功能，使纳米离子胶囊粒子间充有大量气体，疏松作用占优势，抑制了团聚，形成泡沫上浮。停止搅拌，泡沫上浮与水溶液明显分离，经过滤、水洗、真空干燥后，在纳米离子胶囊粒子间存在大量细小孔道，制得假密度小于1，块径可达10mm的疏松型纳米胶囊块体中间产物。这种中间产物使过滤、洗涤、干燥工序变得简单易行，并容易分散到载体中，形成纳米离子胶囊粒子的溶胶，在磁场、电场和3000g重力场下稳定，不沉降，不分层。疏松型纳米离子胶囊块体，或称疏松型纳米块体，不飞扬，大幅度减少环境污染。对比实验表明，在上述工艺过程中，如果采用高速剪切乳化机搅拌，因纳米离子胶囊粒子在转子和定子间结块而卡死搅拌，造成诸多麻烦。如果采用一般搅拌器，由于充气能力较差，不能在纳米胶囊粒子间充有足够的气体，因团聚作用占优势，集合成致密型颗粒，常沉降在反应体系的下部，很难分离、洗涤和分散到载液中。因此，工艺过程繁杂，生产成本高，阻碍了这类纳米材料的规模化生产和应用。致密型纳米离子胶囊颗粒，经干燥后，以细小的粉末形式存在，通常称之为纳米粉体，极易飞扬，污染环境。在制备溶胶时，将分散剂溶于载液中，加入具有竹蜻蜓式搅拌器的搅拌磨内，再加入疏松型纳米离子胶囊块体，进行加热搅拌研磨。这种块体的纳米离子胶囊粒子间存在大量细小孔道，分散剂和载液容易进入孔道，很快被润湿，于100-150℃，搅拌研磨1-4h，生成纳米离子胶囊粒子的溶胶。这种溶胶在电场、磁场中稳定，3000g离心不沉降，不分层，可应用于生产高分子树脂基/无机纳米复合材料。当纳米离子的材质是铁氧体时，粒径为10±2nm，所得的溶胶就是纳米磁性液体，同时具有磁性和流动性、耐高温、低挥发的特点，可应用到磁液扬声器、磁液密封、磁液润滑、磁液研磨、磁液阻尼等器件。载液为氢化二-，三-聚酸酯，表示为CnH2(n+1)-(m+k)(COOR)m，R为烷基或芳基，n＝34、51，m＝2、3，k＝2-12偶数。分散剂为聚醚磷酸酯，表示为mPO(OH)3-m，R为烷基或芳基，n＝2-15，m＝1、2、3。2、参加制造的物质(A)、原料(1)、铁、钴、镍、锰、锌、镁、钇金属的水溶性盐分子通式MCl2，MCl3、MSO4，M为上述金属产地名称广州市购(B)、沉降剂(1)、氨水分子通式NH3·H2O产地名称广州市购(2)氢氧化纳、氢氧化钾分子通式MOH，M＝Na、K产地名称广州市购(本文档来自技高网...

【技术保护点】
疏松型纳米离子胶囊块体及溶胶的制造方法，包括铁、钴、镍、锰、锌、镁、钇金属的水溶性盐为原料，通过如下几个步骤：（Ａ），将上述一种金属盐的水溶液加到具有泡罩碟式搅拌器的反应器中，与ＮＨ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ、ＮａＯＨ反应，制得相应金属 的氧化物的纳米粒子，粒径为１－１００ｎｍ，加入负离子型表面活性剂包覆后，生成纳米离子胶囊粒子；在高速旋转的泡罩碟式搅拌器的强力充气、分散、均质和乳化作用下，使纳米离子胶囊粒子间充入大量气体而疏松，制得疏松型纳米离子胶囊粒子泡沫；（Ｂ ）将疏松型纳米离子胶囊粒子泡沫进行过滤、水洗、真空干燥后，制得疏松型纳米离子胶囊块体；（Ｃ），将分散剂溶于载液中，加入具有竹蜻蜓式搅拌器的搅拌磨内，再加入疏松型纳米离子胶囊块体，于１００－１５０℃，搅拌研磨，生成稳定的溶胶； 所述的负离子型表面活性包覆剂是羧酸盐，通式为Ｃ↓［ｎ］Ｈ↓［２（ｎ＋１）－（ｍ＋ｋ）］（ＣＯＯ↑［－］Ｍ↑［＋］）↓［ｍ］，Ｍ＝ＮＨ↓［４］、Ｎａ或Ｋ，ｎ＝１７、３４、５１，ｍ＝１、２、３，ｋ＝２－１２偶数；所述的分散剂是单烯基丁二 酰亚胺、聚醚磷酸酯；所述的载液是氢化二－，三－聚酸酯，通式为Ｃ↓［ｎ］Ｈ↓［２（ｎ＋１）－（ｍ＋ｋ）］（ＣＯＯＲ）↓［ｍ］，Ｒ为烷基或芳基，ｎ＝３４、５１，ｍ＝２、３，ｋ＝２－１２偶数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨第伦，李宗葆，莫小红，
申请(专利权)人：杨第伦，李宗葆，莫小红，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]