[发明专利]一种改性氧化锆纳米粒子醇分散体系及其制备方法和应用、紫外光固化树脂材料

说明书

本发明属于氧化锆纳米材料技术领域，提供了一种改性氧化锆纳米粒子醇分散体系及其制备方法和应用、紫外光固化树脂材料。本发明提供的改性氧化锆纳米粒子醇分散体系，包括改性氧化锆纳米粒子和醇分散剂；所述改性氧化锆纳米粒子包括羟基化氧化锆纳米粒子和接枝在所述羟基化氧化锆纳米粒子表面的油性官能团。本发明在氧化锆纳米粒子表面接枝油性官能团，提高了氧化锆纳米粒子在紫外光固化树脂中的分散性；能够大幅提高紫外光固化树脂材料的折射率。实施例的数据表明，本发明提供的紫外光固化树脂材料的折射率为1.70～1.75。

技术领域

本发明涉及氧化锆纳米材料技术领域，尤其涉及一种改性氧化锆纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

增强现实(AR)技术与虚拟现实(VR)技术是近年来广受关注的科技领域。AR技术和VR技术的近眼显示系统都是将显示器上的像素，通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中。不同之处在于：AR眼镜需要既要看到真实的外部世界，也要看到虚拟信息，所以成像系统不能挡在视线前方。衍射光波导技术则是AR眼镜具备普通眼镜的外观，真正走向消费市场的不二之选。

由于衍射光波导技术需要将远处的虚像传导并投射到人眼中，便需要让光在指定的路径中传播时无损失无泄漏，那么“全反射”就成了这个技术的重要难题。因此，需要制备一种可涂覆在玻璃上，且是透明的，但是折射率又远高于玻璃的材料。紫外光固化树脂是一种含有丙烯酸酯、乙烯基醚和环氧基团的高分子材料，在紫外光的照射下会固化成膜，是用于玻璃表面涂料的常见材料。如何提高紫外光固化树脂的折射率成为了最重要的课题之一。

研究表明，在紫外光固化树脂中加入一定量的氧化锆纳米粒子可以显著提升紫外光固化树脂的折射率；而且，加入的氧化锆纳米粒子越多，对紫外光固化树脂折射率的提升越明显。但是，氧化锆纳米粒子为无机粒子，紫外光固化树脂为有机材料，两者不相容，氧化锆纳米粒子很难实现均匀分散在紫外光固化树脂中。现有技术中，虽然公开了各种氧化锆纳米粒子的改性方法，但是得到的改性纳米氧化锆粒子在紫外光固化树脂中分散性不好，影响了紫外光固化树脂的折射率提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性氧化锆纳米粒子醇分散体系及其制备方法和应用、紫外光固化树脂材料。本发明提供的改性氧化锆纳米粒子醇分散体系中改性氧化锆纳米粒子分散性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性氧化锆纳米粒子醇分散体系，包括改性氧化锆纳米粒子和醇分散剂；

所述改性氧化锆纳米粒子包括羟基化氧化锆纳米粒子和接枝在所述羟基化氧化锆纳米粒子表面的油性官能团。

优选地，所述油性官能团为碳原子个数≥4且含羰基的油性官能团。

优选地，所述醇分散剂包括低级醇。

本发明还提供了上述技术方案所述的改性氧化锆纳米粒子醇分散体系的制备方法，包括以下步骤：

将碱式碳酸锆、无机碱和水混合，进行水热反应，得到含氧化锆纳米粒子的体系；

将所述含氧化锆纳米粒子的体系、双氧水和无机酸混合，进行羟基化改性，得到羟基化氧化锆纳米粒子；

将所述羟基化氧化锆纳米粒子和脂肪酸混合，进行表面改性，将得到的表面改性料液蒸发至粘稠，用醇分散剂分散所得粘稠物，得到所述改性氧化锆纳米粒子醇分散体系。

优选地，所述无机碱包括氢氧化钠或氢氧化钾；所述水热反应的温度为110～150℃，时间为5～8h。

优选地，所述双氧水的浓度为0.4mol/L；所述碱式碳酸锆和双氧水的用量比为20g：(5～7)mL。

优选地，所述羟基化改性的温度为10～30℃。