[发明专利]一种无机纳米粒子的改性方法在审
申请号: | 201910183432.3 | 申请日: | 2019-03-12 |
公开(公告)号: | CN109777153A | 公开(公告)日: | 2019-05-21 |
发明(设计)人: | 陈洪兵;彭秋思;黄玮;王浦橙;刘波 | 申请(专利权)人: | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 |
主分类号: | C09C1/02 | 分类号: | C09C1/02;C09C1/30;C09C1/36;C09C1/40;C09C3/04;C09C3/10;C09C3/12 |
代理公司: | 中国工程物理研究院专利中心 51210 | 代理人: | 翟长明;韩志英 |
地址: | 621999 四*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 无机纳米粒子 改性 无机纳米材料 顺磁性物质 高能射线 聚合物 聚合物基体材料 聚合物基体 常温常压 电子发生 基体材料 生产效率 受激跃迁 有机分子 辐照 分散性 分子链 相容性 团聚 赋予 | ||
本发明公开了一种无机纳米粒子的改性方法。本发明的无机纳米粒子的改性方法采用高能射线对惰性气氛中的无机纳米粒子进行辐照,无机纳米粒子在高能射线的作用下,无机纳米粒子内部电子发生受激跃迁,导致顺磁性物质产生,含有顺磁性物质的分子链和聚合物或聚合物基体材料发生反应,增加了分子间的相互作用,明显改善无机纳米粒子与聚合物或聚合物基体的相容性,使无机纳米粒子能够稳定均匀的分散在有机分子基体材料中。本发明的无机纳米粒子的改性方法不仅解决了无机纳米材料易团聚的问题,赋予了无机纳米材料超分散性,而且,本发明的无机纳米粒子的改性方法可在常温常压下操作,具有工艺简单、生产效率高、改性效果好、成本低的优点。
技术领域
本发明属于无机纳米粒子的改性领域,具体涉及一种无机纳米粒子的改性方法。
背景技术
纳米材料是指尺寸一般在1~ 100 nm 之间的材料。由于尺寸进入纳米量级,使纳米粒子具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面界面效应及宏观量子隧道效应, 因而纳米粒子展现出许多奇异特性,例如熔点降低、化学活性高、表面积增大、表面能增大,目前正广泛用于化工、生物、环境保护、新能源、医药卫生等领域。在这些应用过程中,纳米材料大多是和有机材料共混使用。无机纳米材料由于粒径小、比表面积大、表面能大的特性,处于热力学非稳定状态,在无机纳米材料和有机材料共混使用过程中,很容易在分子间力、静电等作用下聚集成团,从而失去纳米材料应有的作用。除此之外,无机纳米材料常含有亲水基团,在疏水性的有机分子间很难均匀分散,易造成界面缺陷,导致混合材料的性能降低。因此,实现无机纳米材料在有机材料中的良好分散是制造理想的纳米复合材料的一个重要前提,必须对无机纳米材料进行表面改性。
无机纳米材料表面处理技术发展多年,已经较为成熟。目前的发展方向是根据无机纳米材料的具体使用情况有目的的进行改性,同时力求降低成本,提高效率。如改善无机纳米材料的分散性和表面浸润性,提高其与有机材料的界面相容能力,使其更好的发挥纳米粒子的性能;提高无机纳米材料的表面活性,引入活性基团,通过与基体材料的复合,从而赋予复合材料光、电、磁等性能,使其在纳米传感器、生物探针、涂料和光催化等方面有重要的作用。
现有的无机纳米材料的表面改性是通过物理、化学、机械等加工处理的方法,增加纳米粒子之间的斥力,使其表面的物理化学性质等发生变化。无机纳米材料的表面改性方法,按作用效果或实施改性的手段等进行分类,可以将其概括地分为物理法、化学法和机械力化学方法3大类。
物理法是通过吸附、涂敷、包覆等物理手段进行表面改性的方法。表面吸附是通过范德华力或静电引力将异质材料吸附在纳米颗粒表面,防止纳米材料团聚;涂敷、包覆是将无机或有机化合物包裹在纳米材料表面,减弱团聚作用。
化学法是利用各种表面改性剂或化学反应对纳米材料进行表面改性,目前用的最多的是表面活性剂和偶联剂,两者的改性机理都是改性剂在纳米材料表面上架接了各种官能基团,使表面具有反应活性,改变其表面结构和化学状态的方法。
机械力化学方法是通过粉碎、磨碎、摩擦等机械方法,使纳米材料晶格结构、晶型等发生变化,体系内能增大,温度升高,促使粒子融解、热分解,产生游离基或离子,增强纳米材料表面活性,促使纳米材料和其它物质发生化学反应或相互附着,达到表面改性的目的。
然而,上述方法虽然提高了纳米材料的分散性,增强了其与基体材料的相容性,但这些方法仍存在一定的局限性。通过包覆手段进行改性时,存在反应耗时较长,能耗较高,操作复杂等缺点;通过机械法虽然操作简单,成本低,但是粒径的分布不均匀;而利用偶联剂或表面活性剂进行化学修饰改性时,也存在用量大和生产成本高,分散稳定性差又易重新发生团聚,而且还应考虑偶联剂与材料的相容性以及复合材料的贮存稳定的影响等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无机纳米粒子的改性方法。
本发明的无机纳米粒子的改性方法,包括以下步骤:
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