專利名稱：納米銻摻雜的二氧化錫水性漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米銻摻雜的二氧化錫水性漿料及其制備方法。
ATO是銻摻雜的二氧化錫(Antimony Doped Tin Oxide)，是一種透明導(dǎo)電材料，主要用于抗靜電塑料、涂料、纖維，顯示器上的防輻射抗靜電涂層，紅外吸收隔熱材料，氣敏材料和電極材料等。納米ATO粉體與其它的抗靜電材料，如碳黑、金屬單質(zhì)、有機(jī)抗靜電材料等相比，不但具有高的導(dǎo)電性，還具有納米材料的優(yōu)越性能。但由于納米粉體的比表面積大，表面能高，粉體處于高度的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，粉體顆粒之間極易產(chǎn)生團(tuán)聚。團(tuán)聚的產(chǎn)生對(duì)納米粉體材料的性能發(fā)揮有很大的影響。抑制納米粉體團(tuán)聚的方法有兩種，一是在粉體制備過(guò)程中，控制制備工藝，阻止粉體團(tuán)聚的產(chǎn)生；另一是在粉體制備好以后，對(duì)粉體進(jìn)行分散處理。
目前大多采用化學(xué)共沉淀法制備納米ATO粉體，該法制備出的ATO粉末、體原生粒徑可達(dá)幾十納米，但粉體的團(tuán)聚十分嚴(yán)重，團(tuán)聚體的集體顆粒度達(dá)幾個(gè)微米。如果將粉體直接分散在涂料中，制成導(dǎo)電涂料，一方面粉體不能在涂料中分散均勻，另一方面團(tuán)聚的粉體顆粒很難打開(kāi)，從而無(wú)法體現(xiàn)納米粉體的特性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常先將粉體在一定介質(zhì)中進(jìn)行分散處理，制成料漿，再用料漿與涂料混合，從而達(dá)到混合均勻的效果。
但由于納米粉體的表面能高，在納米粉體分散過(guò)程中，如果不加入一定的分散劑，粉體將會(huì)很難分散或者分散后還會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，因而分散體系很難穩(wěn)定。
本發(fā)明的構(gòu)思是利用濕法球磨工藝，將納米ATO粉體分散在水介質(zhì)中，加入一定量的分散劑，并加入一定量的PH值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)體系的PH值，從而得到高度分散穩(wěn)定的納米ATO水性漿料。
本發(fā)明的分散穩(wěn)定的納米ATO水性漿料為一種組合物，由使用有效量的納米ATO粉體、水、分散劑、pH值調(diào)節(jié)劑所組成，分散劑與ATO的重量比為分散劑ATO＝0.05～7.0％(wt.)；pH值調(diào)節(jié)劑的加入量為使最終漿料的pH值達(dá)到5.0～10.0；所說(shuō)的ATO粉體為一種淺藍(lán)色無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體，其組成為摻銻的二氧化錫，可采用文獻(xiàn)和有關(guān)專利公開(kāi)的方法進(jìn)行制備，如可采用中國(guó)專CN1317803A和美國(guó)專利US9820502公開(kāi)的方法進(jìn)行制備，其組分和含量包括2～50wt％Sb2O3+Sb2O5、50～98wt％SnO2。
漿料中ATO粉體的粒徑為80～130nm；為了使用的方便，漿料的含固量以10～50wt％為適宜；所說(shuō)的分散劑包括三乙醇胺、三乙胺、乙醇胺、二異丙醇胺、偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一種或一種以上；所說(shuō)的pH值調(diào)節(jié)劑為酸性或堿性物質(zhì)，包括氨水、鹽酸、油酸中的一種或一種以上。
本發(fā)明的納米ATO水性漿料的制備方法依次包括以下步驟(1)將水與分散劑在球磨罐中攪拌混合；(2)將ATO粉體加到上述的球磨罐中，攪拌均勻；(3)在上述的球磨罐中加入pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)分散體系的pH為5.0～10.0；(4)將球磨介質(zhì)鋯珠加入到上述的球磨罐中，鋯珠體積為粉體體積的4～6倍；
(5)將上述球磨罐放到球磨機(jī)上，球磨時(shí)間為24～96小時(shí)；(6)取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得到納米ATO水性漿料。
按照上述方法制得的納米ATO水性漿料，粒子的平均粒徑小于130nm，漿料的pH值為5～10，穩(wěn)定存放時(shí)間大于5個(gè)月，可廣泛用于各種抗靜電、防輻射涂層材料中。
實(shí)施例2在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.05；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為86.6nm，PH值為7.5的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例3在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.2g三乙醇胺和0.2g PVA1750(聚乙烯醇)，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.0；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為100nm，PH值為8.22的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例4在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g PVA1750(聚乙烯醇)，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢瑁缓蠹尤氚彼望}酸，調(diào)節(jié)PH值至8.98；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為123nm，PH值為6.65的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例5在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.7g PVA1750(聚乙烯醇)，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至8.96；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為124nm，PH值為6.61的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例6在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1gPVP(聚乙烯吡咯烷酮)，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.05；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為124nm，PH值為6.16的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例7在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g甲基丙烯酰氧基硅烷，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.0；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為126nm，PH值為5.05的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例8在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g多聚磷酸鈉，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.01；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為96.2nm，PH值為6.97的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例9在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至7.04；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為102nm，PH值為6.0的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例10在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.98；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為110nm，PH值為9.44的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例11在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.01；再加入50ml鋯珠，球磨24小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為106nm，PH值為7.75的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例12在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.03；再加入50ml鋯珠，球磨96小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為90.4nm，PH值為7.58的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例13在300ml的球磨罐中加入90ml去離子水，再加入0.1g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢?，然后加入氨水和鹽酸，調(diào)節(jié)PH值至9.02；再加入50ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為92.9nm，PH值為7.38的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
實(shí)施例14在300ml的球磨罐中加入120ml去離子水，再加入0.267g三乙醇胺，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?6.7gATO粉體；再次充分?jǐn)嚢瑁缓蠹尤氚彼望}酸，調(diào)節(jié)PH值至8.9；再加入135ml鋯珠，球磨48小時(shí)后取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得平均粒徑為102nm，PH值為6.56的納米ATO穩(wěn)定水性漿料。該漿料存放5個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀。
權(quán)利要求
1.一種納米銻摻雜的二氧化錫水性漿料，其特征在于由使用有效量的納米ATO粉體、水、分散劑、pH值調(diào)節(jié)劑所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性漿料，其特征在于分散劑與ATO的重量比為分散劑ATO＝0.05～7.0％(wt.)；pH值調(diào)節(jié)劑的加入量為使最終漿料的pH值達(dá)到5.0～10.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性漿料，其特征在于漿料中ATO粉體的平均粒徑為80～130nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性漿料，其特征在于漿料的含固量為10～50wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性漿料，其特征在于所說(shuō)的分散劑包括三乙醇胺、三乙胺、乙醇胺、二異丙醇胺、偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一種或一種以上；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性漿料，其特征在于所說(shuō)的pH值調(diào)節(jié)劑為酸性或堿性物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的水性漿料的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟(1)將水與分散劑在球磨罐中攪拌混合；(2)將ATO粉體加到上述的球磨罐中，攪拌均勻；(3)在上述的球磨罐中加入pH調(diào)節(jié)劑；(4)將球磨介質(zhì)鋯珠加入到上述的球磨罐中；(5)將上述球磨罐放到球磨機(jī)上；(6)取下球磨罐，倒出漿料，濾去鋯珠，即得到納米ATO水性漿料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，鋯珠體積為粉體體積的4～6倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，球磨時(shí)間為24～96小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種納米銻摻雜的二氧化錫水性漿料及其制備方法。本發(fā)明利用濕法球磨工藝，將納米ATO粉體分散在水介質(zhì)中，加入一定量的分散劑，并加入一定量的pH值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)體系的pH值，從而得到高度分散穩(wěn)定的納米ATO水性漿料。本發(fā)明的分散穩(wěn)定的納米ATO水性漿料為一種組合物，由使用有效量的納米ATO粉體、水、分散劑、pH值調(diào)節(jié)劑所組成，分散劑與ATO的重量比為0.05～7.0％(wt.)。本發(fā)明的納米ATO水性漿料，粒子的平均粒徑小于130nm，漿料的pH值為5～10，穩(wěn)定存放時(shí)間大于5個(gè)月，可廣泛用于各種抗靜電、防輻射涂層材料中。
文檔編號(hào)C09D7/12GK1446862SQ0311487
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者王相田, 王龍梅, 黃駿, 閻文江, 羅明, 丁曉東, 田恒水, 朱云峰 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 煙臺(tái)西特電子化工材料有限公司