[发明专利]一种钛酸酯偶联剂表面改性氧化锌的方法

说明书

技术领域

本发明公开的钛酸酯偶联剂改性纳米氧化锌的方法属于纳米材料技术领域，具体涉及的是一种简单易行，适合工业化生产的，采用钛酸酯偶联剂表面改性纳米氧化锌的方法。

技术背景

氧化锌是一种宽禁带半导体材料，具有规整的六角形纤锌矿结构，本身为白色，稳定性好，高温下不变色、不分解、价格低廉、资源丰富。作为一种多功能添加剂和半导体材料, 氧化锌一直在化工、轻工、陶瓷、电子、国防、医药卫生及各种高技术产品中发挥着重要的作用。

纳米氧化锌常被用在高分子材料中作为抗老化剂，这主要是由于其对紫外线具有非常有效的屏蔽作用，而紫外线对高分子碳碳键的破坏是聚合物老化的主要原因，因此纳米氧化锌是一种非常有效的高分子抗老化剂。纳米氧化锌屏蔽紫外线的原理是吸收和散射紫外线。它属于N 型半导体，氧化锌的禁带宽度为32eV。当受到紫外线的照射时，价带上的电子可吸收紫外线而被激发到导带上，同时产生空穴-电子对，因此具有吸收紫外线的功能。

与此同时，纳米氧化锌还具有广谱的抗菌性能，广泛被用在抗菌高分子中。其抗菌原理是纳米氧化锌在阳光尤其在紫外线照射下，在水和空气（氧气）中，能自行分解出自由移动的带负电的电子，同时留下带正电的空穴。这种空穴可以激活空气中的氧变为活性氧，有极强的化学活性，能与多种有机物发生氧化反应（包括细菌内的有机物），从而把大多数病菌和病毒杀死。

纳米氧化锌在高分子材料中应用广泛。但是，对于纳米氧化锌来说，由于粒径较小,表面能较大,所以很容易互相团聚而形成粒径远大于纳米级的粒子,且纳米氧化锌和聚合物基体之间的界面相容性较差,对聚合物性能产生不利的影响，因而需要对其进行表面改性的处理，来提高其在聚合物中的相容性和分散性。

目前纳米氧化锌的改性方法主要有三种,即干法改性，湿法改性和聚合物包覆改性。湿法改性具有改性剂用量少,改性成本低,但因使用大量有机溶剂而使产品后处理复杂,易造成环境污染；干法改性避免得了湿法改性使用有机溶剂的缺点,具有工艺简单,处理量大,后处理简单,反应效率高,但是操作条件严格,改性剂用量大,改性成本高,改性不均匀的缺点；而聚合物包覆的方法,流程复杂，设备要求高,处理量相对较小,不适合工业化生产。

发明内容

    为了克服现有技术的不足，本发明提供一种钛酸酯偶联剂表面改性氧化锌的方法。

一种钛酸酯偶联剂表面改性氧化锌的方法，其特征在于，具体步骤如下：

首先称取100质量份干燥过的纳米氧化锌，加入溶剂无水乙醇中，其中，无水乙醇质量为纳米氧化锌质量的2-10倍；与此同时，将0.5-10质量份钛酸酯偶联剂分散到5-50质量份有机溶剂中，再将其加入无水乙醇中；采用高剪切分散乳化机，高速分散10-90分钟，其中剪切速率为10000r/min-25000 r/min；然后采用磁力搅拌器，磁力搅拌10-90分钟，最后在鼓风干燥箱中烘干即得钛酸酯偶联剂改性的纳米氧化锌。

所述纳米氧化锌粒径为10nm-1μm。

所述钛酸酯偶联剂分散所用有机溶剂为异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯、二甲苯、甲苯、矿物油中的一种。

所述钛酸酯偶联剂为异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、三羟酰基钛酸异丙酯、三硬脂酯基钛酸异丙酯、三（二辛基磷酰氧基）钛酸异丙酯、二（二辛基磷酰氧基）乙二撑钛酸酯、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯、二（二辛基焦磷酰氧基）羟乙酸钛酸酯、二羟酰基乙二撑钛酸脂、醇胺二磷酰氧基羟乙酸钛酸酯、醇胺二焦磷酰氧基羟乙酸钛酸酯、三（十二烷基苯磺酰基）钛酸异丙酯、异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯、四异丙基二(亚磷酸二月桂酯)钛酸酯等中的一种。

本方法的目的是提供一种制备钛酸酯偶联剂表面改性纳米氧化锌的流程简单，适用于工业化的方法。改性后纳米氧化锌与有机高分子材料之间的相容性、亲和力得到明显改善,纳米氧化锌粒子在基体中分散性得到改善,从而提高高分子基复合材料制品机械性能及其综合性能。