[发明专利]纳米三氧化二铝低温等离子体改性处理方法

说明书

本发明提供了一种纳米三氧化二铝低温等离子体改性处理方法，该方法包括以下步骤：(1)根据待接枝单体在纳米三氧化二铝颗粒表面的负载率大小，选用不同的单体负载方式，即：直接负载或者溶剂辅助负载；以及(2)将表面负载了待接枝单体的纳米三氧化二铝颗粒进行低温等离子体处理，其中，处理功率为10W～150W，时间为0.1s～3600s，温度为10‑400℃，低温等离子体诱发纳米三氧化二铝颗粒表面的单体聚合，实现纳米三氧化二铝的表面改性。

技术领域

本发明属于纳米三氧化二铝材料的改性领域，具体涉及纳米三氧化二铝低温等离子体改性处理方法。

背景技术

纳米颗粒在医药、生物和环境等许多领域都有着广阔的应用前景。掺杂纳米颗粒的有机材料是一类具有特殊的机械性能、热稳定性、光学性能、流变性能、电化学性能及催化性能的新型复合材料。在此类复合材料的开发中，纳米三氧化二铝因其优异的机械性能、吸附性能和催化性能而备受关注。但是纳米三氧化二铝颗粒比表面积和表面能大，自身极易团聚，在复合材料中的分散性差；另一方面，纳米三氧化二铝的化学稳定性差，在强酸强碱的作用下容易从材料基体中剥离，造成复合材料性能的弱化。对纳米三氧化二铝进行表面改性是解决上述两个问题的重要方法。

传统的改性方法利用三氧化二铝的吸附性能或者其表面的羟基，通过化学作用接枝特定的单体从而实现纳米颗粒的改性。这种方法涉及到化学溶剂的使用，这些溶剂的使用一方面会对人体健康造成危害，另一方面溶剂暴露到环境中会对水体、土壤造成破坏。另外，化学接枝的方法适应性较差，可选择的单体类型有限。

低温等离子技术是一种环境友好的粉体表面处理技术。待接枝单体引入到反应器后，在等离子体氛围中形成分子碎片，这些分子碎片在粉体表面重新聚合，从而实现对粉体的包覆。烷烃、烯烃、炔烃以及乙烯基单体在低温等离子体的作用下，均可发生上述反应，从而使接枝可选的单体范围大大扩宽。但是在传统的等离子体处理过程中，单体在粉体表面的聚合具有随机性，因而接枝的均匀性难以保证。

因此，本领域迫切需要开发出一种能够克服上述现有技术的缺陷的纳米三氧化二铝材料的改性方法。

发明内容

本发明提供了一种新颖的纳米三氧化二铝低温等离子体改性处理方法，从而解决了现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种纳米三氧化二铝低温等离子体改性处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)根据待接枝单体在纳米三氧化二铝颗粒表面的负载率大小，选用不同的单体负载方式，即：直接负载或者溶剂辅助负载；以及

(2)将表面负载了待接枝单体的纳米三氧化二铝颗粒进行低温等离子体处理，其中，处理功率为10W～150W，时间为0.1s～3600s，温度为10-400℃，低温等离子体诱发纳米三氧化二铝颗粒表面的单体聚合，实现纳米三氧化二铝的表面改性。

在一个优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述直接负载是指在待接枝单体负载率大于10％的情况下，直接将纳米三氧化二铝与待接枝单体混合，从而实现单体在纳米颗粒表面的均匀负载；所述溶剂辅助负载是指在待接枝单体负载率小于10％的情况下，将待接枝单体分散到溶剂中，再与纳米三氧化二铝混合并去除掉溶剂，从而实现单体在纳米颗粒表面的均匀负载。

在另一个优选的实施方式中，所述待接枝单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙二醇、聚乙二醇、乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯醇、聚乙烯醇、多巴胺、聚合多巴胺或者它们的混合物。

在另一个优选的实施方式中，所述溶剂辅助负载中的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、二甲基亚砜或者它们的混合液体。

在另一个优选的实施方式中，所述纳米三氧化二铝颗粒的粒径为10nm～100nm。