一种分散剂、其制备方法及其在纳米氧化铝分散中的应用_2

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工作频率为40KHz。
[0034] 所述纳米氧化错粒径为40~70nm,加入量为5~30g/L。
[0035]本发明所提供的方法较之前的技术有以下优点:(1)仅采用单一的有机无机杂化 材料作为分散剂,该分散剂可以在水中发生电离,带有一定的负电荷,而纳米氧化铝颗粒在 中性水介质中带正电,因此分散剂可以固着在颗粒的表面,与此同时另一端的大尺寸多金 属氧簇化合物及PEG长链与水互溶但是表面亲和力低,因此伸展在介质中,形成空间位阻, 形成足够厚的吸附层,使得纳米氧化铝难以团聚,进而提高了其稳定性和分散性;(2)分散 后所得到的纳米氧化铝在水中的尺寸可以小于90nm; (3)该方法操作简单,没有使用球磨机 等能耗高的机器,易于环保。
【附图说明】
[0036]图1为所有实施例中所使用的纳米氧化铝粉体材料的SEM图像。
[0037]图2为所有实施例中所使用的纳米氧化铝粉体在水溶液中分散的粒径分布曲线 图。
[0038]图3为实施例2中分散剂-2水溶液粒径分布曲线图。
[0039]图4为实施例2中4号Al2〇3分散体系水溶液粒径分布曲线图。
[0040]图5为实施例2中5号AI2O3分散体系水溶液粒径分布曲线图。
[0041 ]图6为实施例2中6号AI2O3分散体系水溶液粒径分布曲线图。
【具体实施方式】
[0042]本发明实施例所使用的纳米氧化铝经扫描电子显微镜(SEM)实验结果表明,其平 均粒径在40~70nm左右,见图1所示。纳米氧化铝粉体在水溶液中分散的粒径分布曲线图见 图2所示。
[0043]本发明实施例中所用仪器分别为上海弗鲁克FM200高剪切分散乳化机、楚柏KQ-700DC型超声波清洗器,ALV/CGS-3-体式光散射仪,QUANTA 250型扫描电子显微镜,岛津 LC-20A高效凝胶色谱仪(GPC)。
[0044]实施例中所述聚合物A的数均分子量采用岛津LC-20A高效凝胶色谱仪(GPC)进行 测定,其中色谱柱采用TSKgel G3000PWxl-CP及TSKgel G5000PWxl-CP,柱温为40°C,洗提液 为0.1M NaN03水溶液,流速为1.Oml/min,进样量为20μ1 10%样品的水溶液,标准曲线制作 采用聚乙二醇标准物(Sigma-Aldrich)。
[0045]实施例中用到表1的代号:
[0046]表1实施例中的样品代号 [0047]
[0048]( - )分散剂的制备 [0049] 实施例1
[0050] 1、配置聚合物A的水溶液,称取0.22g的P(APTAC-AAS-APEG)溶解于1000ml的超纯 水中,配置得到APTAC单元单位电荷浓度为0.1mmol/L的P(APTAC-AAS-APEG)水溶液;P (APTAC-AAS-APEG)的数均分子量为102321,其中叉=4533=1:1;7:2 = 1:1,?01 = 1.74,其 中η为45。
[0051 ] 2、配置多金属氧簇化合物Β的水溶液,称取0.6g的Η3 [ΡΜο12040 ]固体粉末,溶解于 1000ml的超纯水中,通过lmg/mL的NaOH水溶液调节此溶液的pH,将此溶液的pH调至6.5~ 7.5,可得单位电荷浓度为lmmol/L的ΡΜο^Κ溶液。
[0052] 3、在磁力搅拌条件下,按体积比1:1将步骤(2)所得多金属氧簇化合物B溶液逐渐 滴入到聚合物P (APTAC-AAS-APEG)溶液中,混合均匀后,磁子搅拌约12小时,利用分子量为 3500的透析袋透析约24小时,利用冷冻干燥机在真空度为IPa,温度为-60°C的条件将聚合 物-多金属氧簇化合物复合的有机无机杂化材料冻干得到分散剂-1号样品。所得的分散剂-1样品为白色固体粉末;以lmg/mL浓度将其均匀分散在水中形成溶液,经动静态光散射仪测 试显示其粒径分布在35~51nm。
[0053] 实施例2
[0054] 1、配置聚合物A的水溶液,称取l.Og的P(MAPTAC-AAP-HPEG)溶解于1000ml的超纯 水中,配置得到MAPTAC单元单位电荷浓度为0.3mmol/L的P(MAPTAC-AAP-HPEG)水溶液;P (MAPTAC-AAP-HPEG)的数均分子量为 184452,其中 x = 55;x:y=l:l.l;y:z = l:1.2,roi = 1.69,其中η为64。
[0055] 2、配置多金属氧簇化合物Β的水溶液,称取1.8g的Η3 [ΡΜο12040 ]固体粉末,溶解于 1000ml的超纯水中,通过lmg/mL的NaOH水溶液调节此溶液的pH,将此溶液的pH调至6.5~ 7.5,可得单位电荷浓度为3mmol/L的PM〇1^K溶液。
[0056] 3、在磁力搅拌条件下,按体积比1:1将步骤(2)所得多金属氧簇化合物B溶液逐渐 滴入到聚合物P(MAPTAC-AAP-HPEG)溶液中,混合均匀后,磁子搅拌约16小时,利用分子量为 3500的透析袋透析约32小时,利用冷冻干燥机在真空度为IPa,温度为-60°C的条件将聚合 物-多金属氧簇化合物复合的有机无机杂化材料冻干得到分散剂-2号样品。所得的分散剂-2样品为白色固体粉末;以3mg/mL浓度将其均匀分散在水中形成溶液,经动静态光散射仪测 试显示其粒径分布在31~57nm。
[0057] 实施例3
[0058] 1、配置聚合物A的水溶液,称取2.97g的P(APTAC-MAAA-APEG)溶解于1000ml的超纯 水中,配置得到APTAC单元单位电荷浓度为0.6mmol/L的P(APTAC-MAAA-ATOG)水溶液;P (APTAC-MAAA-APEG)的数均分子量为247566,其中x = 50;x:y=l: l;y:z = l: 1.3,PDI = 1.76,其中η为82。
[0059] 2、配置多金属氧簇化合物Β的水溶液,称取2.7g的H4[SiM012040]固体粉末,溶解于 1000ml的超纯水中,通过lmg/mL的NaOH水溶液调节此溶液的pH,将此溶液的pH调至6.5~ 7.5,可得单位电荷浓度为6111111〇1/1的311〇12水溶液。
[0060] 3、在磁力搅拌条件下,按体积比1:1将步骤(2)所得多金属氧簇化合物B溶液逐渐 滴入到聚合物P(APTAC-MAAA-APEG)溶液中,混合均匀后,磁子搅拌约20小时,利用分子量为 3500的透析袋透析约40小时,利用冷冻干燥机在真空度为IPa,温度为-60°C的条件将聚合 物-多金属氧簇化合物复合的有机无机杂化材料冻干得到分散剂-3号样品。所得的分散剂-3样品为白色固体粉末;以6mg/mL浓度将其均匀分散在水中形成溶液,经动静态光散射仪测 试显示其粒径分布在40~62nm。
[0061] 实施例4
[0062] 1、配置聚合物A的水溶液,称取6.35g的P(MAPTAC-MAAS-HPEG)溶解于1000ml的超 纯水中,配置得到MAPTAC单元单位电荷浓度为lmmo 1/L的P(MAPTAC-MAAS-HPEG))水溶液;P (MAPTAC-MAAS-HPEG)的数均分子量为 298417,其中 x = 47;x:y = l:l;y:z = l:1.5,PDI = 1.84,其中η为95。
[0063] 2、配置多金属氧簇化合物Β的水溶液,称取4.5g的H4[SiM012040]固体粉末,溶解于 1000ml的超纯水中,通过lmg/mL的NaOH水溶液调节此溶液的pH,将此溶液的pH调至6.5~ 7.5,可得单位电荷浓度为1 Ommo 1/L的SiMcn^K溶液。
[0064] 3、在磁力搅拌条件下,按体积比1:1将步骤(2)所得多金属氧簇化合物B溶液逐渐 滴入到聚合物P(MAPTAC-MAAS-HPEG)溶液中,混合均匀后,磁子搅拌约24小时,利用分子量 为3500的透析袋透析约48小时,利用冷冻干燥机在真空度为IPa,温度为-60°C的条件将聚 合物-多金属氧簇化合物复合的有机无机杂化材料冻干得到分散剂-4号样品。所得的分散 剂-4样品为白色固体粉末;以10mg/mL浓度将其均匀分散在水中形成溶液,经动静态光散射 仪测试显示其粒径分布在45~69nm〇
[0065] (二)分散纳米氧化铝
[0066] 本实施例中所提供纳米氧化铝分散的具体方法包括如下步骤:
[0067] 1.取三份500ml的超纯水,分别加入占溶剂质量0.5%,1.5%,3%的纳米氧化铝粉 体材料,将该溶液在l〇〇〇〇r/min搅拌条件下搅拌60min,然后超声波分散60min。
[0068] 2.向步骤(1)所得到的溶液中,按照分散剂与纳米氧化铝质量比为20~40:100的 比例,分别加入相对应质量浓度的分散剂-1至分散剂-4、对比样-1,对比样-2,将上述溶液 在10000r/min搅拌条件下搅拌60min,然后超声波分散60min。同一纳米氧化错浓度下的不 同浓度的分散剂溶液,按其各自浓度及分散剂类型分别编号为1号,2号,3号并以此类推。
[0069] 3.将步骤(2)所得的分散液稀释10倍后用ALV/CGS-3-体式光散射仪测其粒径分 布,测试结果见下表所示。
[0070] 应用实施例1
[0071]实施例1所得到的分散剂-1分散纳米Al2〇3体系水溶液的粒径分布表如下表所示 (表 2)。
[0072] 表2分散剂-1分散纳米AI2O3体系水溶液的粒径分布表
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