專利名稱：一種無水納米銻酸鋅溶膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無水納米銻酸鋅溶膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的市面上的納米材料大多是粉體，由粉體制備成溶膠的過程， 需要一定的分散技術(shù)。如果分散不好，就得不到納米顆粒，造成使用不 便。另外，用粉體制備的納米溶膠貯存期短，不到一星期，所得納米顆 粒就會(huì)團(tuán)聚，納米材料的功能消失。
因此，提供一種高透明，貯存穩(wěn)定性好的無水納米銻酸鋅溶膠就成 為本技術(shù)領(lǐng)域急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種高透明，貯存穩(wěn)定性好的無水納米銻 酸鋅溶膠。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達(dá)到的
一種溶膠，其特征在于該溶膠是無水納米銻酸鋅溶膠，其顆粒直
徑范圍處于20nm 400nm之間。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述的無水納米銻酸鋅溶膠的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案-
一種溶膠，其制備步驟如下
1) 用鋅鹽與氧化銻按ZnO:Sb203摩爾比0.8 1.2: 1，在10 100。C溫 度范圍內(nèi)混合，然后攪拌并干燥；
2) 將步驟1)所述干燥的混合物按照固相反應(yīng)在500 90(TC溫度條 件下燒結(jié)5~70小時(shí)，得到從淡黃色到鐵灰色不等的無水銻酸鋅固體；
3) 將步驟2)所述無水銻酸鋅固體采用濕式粉碎混合方式，得到銻 酸鋅水性溶膠；
4) 在10 8(TC溫度條件下，向步驟3)所得銻酸鋅水性溶膠中加入有機(jī)硅化合物進(jìn)行混合，混合時(shí)間為0.5 10小時(shí)；再向所述的銻酸鋅溶 膠和有機(jī)硅的混合物中加入有機(jī)胺和羥基羧酸，然后加入分散溶劑置換， 得到無水銻酸鋅納米溶膠。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟1)中鋅鹽與氧化銻混
合物混合時(shí)間為5 50小時(shí)，干燥溫度為室溫到50(TC，優(yōu)選溫度為室溫 到300°C。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述的鋅鹽包括無機(jī)鹽和有機(jī)鹽， 無機(jī)鹽包含碳酸鋅、堿式碳酸鋅、硝酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅等；有機(jī) 鹽包含醋酸鋅、甲酸鋅、草酸鋅等。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟2)中的優(yōu)選燒結(jié)溫度 為530~750°C;優(yōu)選燒結(jié)時(shí)間為10 50小時(shí)。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟3)的濕式粉碎混合包 括球磨機(jī)，均化器等方式。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)的優(yōu)選混合溫度為
20 40°C，優(yōu)選混合時(shí)間為2 7小時(shí)。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)的所述加入分散溶
劑置換是用蒸發(fā)器在常壓或減壓下進(jìn)行操作。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)中所述有機(jī)硅化合
物為乙烯基硅烷、環(huán)氧基硅烷、氨基硅烷、巰基硅垸或氨基羧酸酯硅垸。
所述步驟3)中燒結(jié)得到的無水銻酸鋅固體用X-射線粉末衍射技術(shù) 測(cè)定，結(jié)果得到XRD物相圖，其X射線衍射峰與衍射角與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 ZnSbA譜圖一致。
所述步驟3)中燒結(jié)得到的無水銻酸鋅固體根據(jù)差熱分析(DTA-TG) 的結(jié)果，室溫到90(TC減重法也確認(rèn)上述無水銻酸鋅生成。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)中有機(jī)硅化合物以 一種或兩種以上以任意比例混合添加，加入量為每ioo重量份的純銻酸 鋅加入0.5 5重量份。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)中所述的有機(jī)胺優(yōu) 選乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺、異丁胺、三乙醇胺、乙醇胺或二乙醇
胺中的一種或兩種以上以任意比例的混合。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于有機(jī)胺的加入量為每100重量份 的純銻酸鋅加入0.3 2重量份。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)中所述羥基羧酸優(yōu) 選檸檬酸(P-羥基丙三酸)，蘋果酸(羥基丁二酸)、酒石酸(2, 3二 羥基丁二酸)或乳酸(2-羥基丙酸)中的一種或兩種以上以任意比例的 混合。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述羥基羧酸的加入量為每100
重量份的純銻酸鋅加入0.4 6重量份。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟4)中所述的分散溶劑 為甲苯和/或二甲苯，異丙醇和/或丁醇等高沸點(diǎn)醇；優(yōu)選異丙醇；所述分
散溶劑的加入量為每100重量份的純銻酸鋅加入300~900重量份。
利用透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)定結(jié)果表明所述步驟4)中得到 的無水銻酸鋅納米溶膠的無水銻酸鋅的顆粒直徑范圍處于20 400nm之 間。
用Nicolet Magna-IR560型紅外光譜儀檢測(cè)，在銻酸鋅顆粒表面有 -OH、 C=C、 00、 C-H、 Si-O等官能團(tuán)，表明有機(jī)硅化合物已包覆在 銻酸鋅顆粒表面)。這導(dǎo)致無水銻酸鋅納米溶膠在溶液中分散性好，不 易凝集。
本發(fā)明得到的無水銻酸鋅納米溶膠是高透明的穩(wěn)定的納米溶膠?？?以作為樹脂、塑料、玻璃、紙張、磁帶等透明防電材料，以及透明的紫 外線吸收材料，透明的吸熱材料等。作為光學(xué)材料利用鍍膜技術(shù)，在該 納米銻酸鋅粒子表面包覆了硅的有機(jī)化合物，使該材料表面硬度增強(qiáng)， 具有了耐擦傷性、耐摩擦性、透明性、耐熱性、耐光性、耐腐蝕性、耐 水性等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于鏡片、相機(jī)鏡頭、車窗玻璃、液晶顯示器等方 面。
下面通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不意味著對(duì)本發(fā) 明保護(hù)范圍的限制。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的無水銻酸鋅的固體差熱分析圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
在反應(yīng)瓶中加入氧化銻(Sb203) 25克，水100克攪拌均勻后，邊 攪拌邊加入堿式碳酸鋅11.81克，在室溫下攪拌5小時(shí)，然后過濾，濾 餅在8(TC的烘箱中烘干6小時(shí)；再放入管式爐，570'C燒結(jié)10小時(shí)，得 到灰黃色粉末。
該粉末用X-射線衍射檢測(cè)，其結(jié)果是衍射峰與衍射角與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 的ZnSb206譜圖一致，證明該灰黃色物質(zhì)為銻酸鋅。
無水銻酸鋅固體根據(jù)差熱分析(DTA-TG)的結(jié)果，室溫到90(TC減 重法確認(rèn)上述無水銻酸鋅生成(見附圖1)。
采用同步熱分析儀STA409PC，操作條件以1(TC/分升溫速度，升 到900°C。圖1中第一條曲線為物料在升溫過程中重量變化，第二條曲 線為物料在升溫過程中熱量變化，根據(jù)這二條曲線可以確認(rèn)無水銻酸鋅 生成。
將該粉末35.66克加入30克水放入球磨罐中，研磨8小時(shí)，球珠經(jīng) 水淋洗后，得到銻酸鋅水溶膠220克。在該水溶膠中加入乙烯基三甲氧 基硅垸8.7克，在30 45。C溫度下攪拌5小時(shí)，然后加入丙胺0. 1克， 酒石酸1.2克，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，得到被乙烯基三甲氧基硅垸包覆的銻 酸鋅水溶膠。把該水溶膠放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中用異丙醇置換，得到高透明， 穩(wěn)定性好的無水銻酸鋅溶膠。
用透射電子顯微鏡檢測(cè)其結(jié)果是該溶膠的粒子粒徑為20 80nm。
實(shí)施例2
在反應(yīng)瓶中加入氧化銻(Sb203) 25克，水100克攪拌均勻后，邊 攪拌邊加入堿式碳酸鋅11.6克，在室溫下攪拌5小時(shí)，然后過濾，濾餅 在7(TC的烘箱中烘干6小時(shí)；再放入管式爐，535。C燒結(jié)40小時(shí)，得到 灰黃色粉末。
該粉末用X-射線衍射檢測(cè)，其結(jié)果是衍射峰與衍射角與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 的ZnSbA譜圖一致，證明該灰黃色物質(zhì)為銻酸鋅。
將該粉末33.20克加入40克水放入球磨罐中，研磨IO小時(shí)球珠經(jīng) 水淋洗后，得到銻酸鋅水溶膠230克。在該水溶膠中加入乙烯基三甲氧 基硅垸0.78克，在室溫下攪拌5小時(shí)，然后加入異丙胺0.39克，檸檬酸2. l克，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，得到被乙烯基三甲氧基硅垸包覆的銻酸鋅
水溶膠。把該水溶膠放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中用異丙醇置換，得到高透明，穩(wěn)定 性好的無水銻酸鋅溶膠。
用透射電子顯微鏡檢測(cè)其結(jié)果是該溶膠的粒子粒徑為20 80nm。 實(shí)施例3
在反應(yīng)瓶中加入氧化銻(Sb203) 25克，水100克攪拌均勻后，邊 攪拌邊加入堿式碳酸鋅12克，在室溫下攪拌5小時(shí)，然后過濾，濾餅在 8(TC的烘箱中烘干6小時(shí)；再放入管式爐，55(TC燒結(jié)20小時(shí)，得到灰
黃色粉末。
該粉末用X-射線衍射檢測(cè)，其結(jié)果是衍射峰與衍射角與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 的ZnSb20e譜圖一致，證明該灰黃色物質(zhì)為銻酸鋅。
將該粉末33.66克加入40克水放入球磨罐中，研磨IO小時(shí)球珠經(jīng) 水淋洗后，得到銻酸鋅水溶膠230克。在該水溶膠中加入乙烯基三甲氧 基硅烷3.6克，在室溫下攪拌5小時(shí)，然后加入異丁胺0.69克，蘋果酸 1.9克，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，得到被乙烯基三甲氧基硅烷包覆的銻酸鋅水 溶膠。把該水溶膠放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中用異丙醇置換，得到高透明，穩(wěn)定性 好的無水銻酸鋅溶膠。
用透射電子顯微鏡檢測(cè)其結(jié)果是該溶膠的粒子粒徑為20 80nm。
實(shí)施例4
使用實(shí)施例1中得到銻酸鋅水溶膠150克，加入異丙胺0.4克，酒 石酸1克，在室溫下攪拌3小時(shí)，放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，用異丙醇置換， 其結(jié)果是銻酸鋅粒子凝聚，得不到穩(wěn)定的無水銻酸鋅溶膠。
實(shí)施例5
在反應(yīng)瓶中加入氧化銻(Sb203) 25克，水100克攪拌均勻后，邊 攪拌邊加入堿式碳酸鋅10.75克，在室溫下攪拌6小時(shí)，然后過濾，濾 餅在80。C的烘箱中烘干6小時(shí)；再放入管式爐，7卯。C燒結(jié)10小時(shí)，得 到鐵灰色粉末。
該粉末用X-射線衍射檢測(cè)，其結(jié)果是衍射峰與衍射角與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 的ZnSbA譜圖一致，證明該灰黃色物質(zhì)為銻酸鋅。
將該粉末33克加入40克水放入球磨罐中，研磨20小時(shí)球珠經(jīng)水淋洗后，得到銻酸鋅水溶膠230克。在該水溶膠中加入乙烯基三甲氧基硅 烷1.5克，在室溫下攪拌5小時(shí)，然后加入異丙胺O. 5克，酒石酸O. 12 克，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，得到被乙烯基三甲氧基硅垸包覆的銻酸鋅水溶膠。 把該水溶膠放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中用異丙醇置換，得到無水銻酸鋅溶膠。
用透射電子顯微鏡檢測(cè)其結(jié)果是該溶膠的粒子粒徑為20~350nm， 該溶膠不穩(wěn)定，易沉積，選擇合適燒結(jié)溫度，燒結(jié)時(shí)間極其重要。
權(quán)利要求
1、一種溶膠，其特征在于該溶膠是無水納米銻酸鋅溶膠，其顆粒直徑范圍處于20nm～400nm之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶膠的制備方法，其制備步驟如下1) 用鋅鹽與氧化銻按ZnO:Sb203摩爾比0.8~1.2: 1，在10 10(TC溫度范圍內(nèi)混合，然后攪拌并干燥；2) 將步驟l)所述干燥的混合物按照固相反應(yīng)在500 90(TC溫度條 件下燒結(jié)5~70小時(shí)，得到從淡黃色到鐵灰色不等的無水銻酸鋅固體；3) 將步驟2)所述無水銻酸鋅固體采用濕式粉碎混合方式，得到銻 酸鋅水性溶膠；4) 在10 8(TC溫度條件下，向步驟3)所得銻酸鋅水性溶膠中加入 有機(jī)硅化合物進(jìn)行混合，混合時(shí)間為0.5~10小時(shí)；再向所述的銻酸鋅溶 膠和有機(jī)硅的混合物中加入有機(jī)胺和羥基羧酸，然后加入分散溶劑置換， 得到無水銻酸鋅納米溶膠。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述步驟1) 中鋅鹽與氧化銻的混合時(shí)間為5~50小時(shí)，干燥溫度為室溫到500°C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述的鋅 鹽包括無機(jī)鹽或有機(jī)鹽，所述無機(jī)鹽包含碳酸鋅、堿式碳酸鋅、硝酸鋅、 氯化鋅、硫酸鋅，所述有機(jī)鹽包含醋酸鋅、甲酸鋅、草酸鋅。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述步驟2) 中的燒結(jié)溫度為530 750°C;優(yōu)選燒結(jié)時(shí)間為10~50小時(shí)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述步驟 4)中加入有機(jī)硅化合物進(jìn)行混合的混合溫度為20 4(TC，混合時(shí)間為2~7 小時(shí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述步驟 4)中所述有機(jī)硅化合物為乙烯基硅垸、環(huán)氧基硅烷、氨基硅垸、巰基硅 烷或氨基羧酸酯硅垸中的一種或兩種以上以任意比例的混合物，加入量 為每100重量份的純銻酸鋅0.5 5重量份。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述的有 機(jī)胺包括乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺、異丁胺、三乙醇胺、乙醇胺或二乙醇胺中的一種或兩種以上以任意比例的混合物，加入量為每100重量 份的純銻酸鋅0.3 2重量份。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述步 驟4)中所述羥基羧酸為檸檬酸，蘋果酸、酒石酸或乳酸中的一種或兩 種以上以任意比例的混合物，加入量為每100重量份的純銻酸鋅0.4~6 重量份。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的溶膠的制備方法，其特征在于所述的 分散劑為甲苯和/或二甲苯，或者是異丙醇和/或丁醇；加入量為每100 重量份的銻酸鋅水性溶膠加入300~900重量份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無水納米銻酸鋅溶膠及其制備方法，所述溶膠的粒徑大小為20-400nm。該納米銻酸鋅粒子表面包覆了硅的有機(jī)化合物，使納米銻酸鋅粒子在無水有機(jī)溶劑中有高分散性，高透明性，不團(tuán)集，穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)C09C1/04GK101302358SQ200710099029
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者力 張, 王力軍, 羅遠(yuǎn)輝, 郎書玲, 松 陳, 黃永章 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院