[发明专利]一种纳米氧化锌表面改性以及反相分散浆的制备方法

说明书

本发明属于无机纳米材料与精细化工领域，涉及一种纳米氧化锌表面改性以及反相分散浆的制备方法。本发明称取纳米氧化锌与稀盐酸研磨，得到纳米氧化锌的混合溶液后移至反应釜中，升温，滴加硬脂酸、有机醇的混合溶液，搅拌后继续滴加硅烷偶联剂的有机醇混合溶液，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。将改性后的纳米氧化锌滤饼、分散剂加入砂磨料筒中，分散，研磨，得到纳米氧化锌反相分散浆。本发明将一部分氧化锌生成硬脂酸锌形成双核配位结构的同时，再利用氧化锌表面裸露的羟基与硅烷偶联剂中的亲水基团氨基发生化学反应，改变纳米氧化锌粉体的疏水性且提高了纳米颗粒的稳定性以及紫外屏蔽性能。

技术领域

本发明属于无机纳米材料与精细化工领域，涉及一种纳米氧化锌表面改性的制备方法，以及一种反相分散浆的制备方法。

背景技术

纳米ZnO对于长波黑斑效应紫外线(UVA)具有优异的屏蔽性能而被广泛用于防晒化妆品领域。然而ZnO的强光催化能力，导致基体的氧化分解；较高的比表面能，造成颗粒团聚；作为两性氧化物，在强碱和酸性介质中都会或多或少的发生锌离子的溶解和析出，由此不仅会降低本身的应用效能还会破坏应用体系的稳定性，严重限制了其应用范围。为了降低纳米颗粒间的引力，增加纳米颗粒之间的表面排斥力，改变纳米粉体表面的物理及化学性质，间接提高其应用范围，因此，纳米ZnO的表面改性意义重大。

当前，防晒产品的使用量随着人们对防晒意识的提高呈现逐年递增的趋势，超细颗粒在配方中的应用也逐步被颗粒分散浆所取代。更重要的是，浆料的应用比粉体具有更多的优点，如：在防晒配方中使用纳米氧化钛的水性/油性分散浆比粉体的优点有：1)SPF和PA值的大幅提高，同时透明度好；2)制备防晒产品中无尘无污染且操作方便。

发明内容

本发明针对纳米氧化锌的改性以及易团聚问题，结合硬脂酸锌能增加透明度，且具备屏蔽紫外线的效果，提供了一种工艺简单、操作简单、成本低廉的纳米氧化锌表面改性方法，以及一种纳米氧化锌反相分散浆的制备方法。

本发明的技术方案：

一种纳米氧化锌的表面改性方法，包括以下步骤：

(1)称取定量的纳米氧化锌与蒸馏水至砂磨料筒中，搅拌状态下滴加稀盐酸，调节溶液的pH为4-5，分散盘均匀分散后，使用研磨轮在转速为3000～5000r/min下研磨0.5～2h，得到纳米氧化锌的混合溶液；

其中，纳米氧化锌的固含量为10％～30％；稀盐酸的浓度为0.01～0.3mol/L。

研磨处理的目的：1.纳米氧化锌是由碱式碳酸锌经过高温煅烧制得的，在此过程中会导致氧化锌颗粒的团聚，研磨可充分打开团聚体，促使后面的改性处理更加均匀；2.由于氧化锌是两性氧化物的这一特殊原因，实验过程中在滴加稀盐酸时可能造成少许的Zn²⁺溶出，研磨可解决Zn²⁺溶解不均匀导致疏水性不佳这一问题。溶出的Zn²⁺优先和硬脂酸根反应，生成硬脂酸锌。实验中添加的盐酸与硬脂酸添加量均非常少，保证了纳米氧化锌仅在表面发生微量溶解和反应。

(2)将上述纳米氧化锌的混合溶液移至反应釜，升温，滴加硬脂酸、有机醇的混合溶液，调节反应体系的pH为6-7，搅拌1～2h；维持反应温度，继续滴加硅烷偶联剂的有机醇混合溶液，搅拌1～2h；抽滤、洗涤，无需干燥，得到改性纳米氧化锌复合材料的滤饼。

进一步，改性温度在55℃～90℃；有机醇为无水乙醇、异丙醇或甲醇其中的任意一种。有机醇的添加量能溶解硬脂酸即可。

进一步，硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂(单氨基KH-550、双氨基KH-792、多氨基A-1130)其中的任意一种；氨基可以与氧化锌表面游离的-OH发生反应；

进一步，硬脂酸的添加量为纳米氧化锌质量的2％～8％；硅烷偶联剂的添加量为纳米氧化锌质量的1％～3％。