專利名稱：一種用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是納米粒子表面修飾和包覆的方法，尤其是一種用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法。
目前的研究顯示，納米催化劑對(duì)固體推進(jìn)劑燃燒雖然有較好的催化效果，但仍然不夠理想。其原因是納米粒子表面能高，易發(fā)生團(tuán)聚，無(wú)機(jī)納米粒子與推進(jìn)劑有機(jī)組分的表面性能有較大的差異，兩者的親和性差，在推進(jìn)劑的疏水性環(huán)境中，即使是高度分散的無(wú)機(jī)納米粒子也會(huì)引起團(tuán)聚，在推進(jìn)劑組分中不能均勻分散，以致不能充分發(fā)揮納米催化劑應(yīng)有的催化效率。
本發(fā)明用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其特征在于將需修飾和包覆的納米粒子置于容器中，按納米粒子重量的2~4倍加入丙酮溶劑，超聲波分散5~20分鐘；在攪拌下加入按納米粒子重量的8~50％的異氰酸酯；繼續(xù)攪拌0.5~1小時(shí)后放置2~6小時(shí)；將上述產(chǎn)物過(guò)濾、涼干后，置于80℃恒溫箱中干燥2~5小時(shí)，即可制得表面經(jīng)修飾和包覆的納米粒子。
所述的納米粒子可以是納米金屬氧化物或納米金屬?gòu)?fù)合氧化物粉體。
所述的異氰酸酯為下列任一種甲苯二異氰酸酯(TDI)、六次甲基二異氰酸酯(HMDI)、甲撐二苯基異氰酸酯(MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)及其它所有的多異氰酸酯。
本發(fā)明方法進(jìn)行表面修飾和包覆的納米粒子，其表面包覆的有機(jī)層的重量占納米粒子總重量的5~30％(wt)。
本發(fā)明的方法適用于各種納米金屬氧化物或納米金屬?gòu)?fù)合氧化物粉體。
納米粒子用異氰酸酯表面修飾和包覆后，在納米粒子的表面接上有機(jī)基團(tuán)，或形成一層有機(jī)膜，既可有效防止納米粒子的團(tuán)聚，又提高納米粒子的穩(wěn)定性，表面活性可得到保護(hù)。更主要的是，在納米粒子表面形成疏水性表面，與有機(jī)相有較好的親和性，可明顯改善納米粒子在推進(jìn)劑的有機(jī)組分中的分散性，增加與推進(jìn)劑的接觸面積，從而提高納米催化劑的催化作用。
經(jīng)本發(fā)明的方法修飾和包覆的納米粒子對(duì)雙基或改性雙基推進(jìn)劑的燃燒具有很高的催化效果。例如用異氰酸酯表面修飾和包覆的納米銅-鉛復(fù)合氧化物粉體，能使某雙基推進(jìn)劑在低壓下的燃速提高2~3倍，壓強(qiáng)指數(shù)下降，并出現(xiàn)平臺(tái)和負(fù)壓強(qiáng)指數(shù)。
本發(fā)明用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的具體方法由以下實(shí)施例詳細(xì)給出。
本實(shí)施例方法獲得的納米銅-錫CuO-SnO2復(fù)合氧化物粉體粒子用熱重分析(TG)測(cè)得有機(jī)包覆層的含量為20％(重量)。
權(quán)利要求
1.一種用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其特征在于將需修飾和包覆的納米粒子置于容器中，按納米粒子重量的2~4倍加入丙酮溶劑，超聲波分散5~20分鐘；在攪拌下加入按納米粒子重量的8~50％的異氰酸酯；繼續(xù)攪拌0.5~1小時(shí)后放置2~6小時(shí)；將上述產(chǎn)物過(guò)濾、涼干后，置于80℃恒溫箱中干燥2~5小時(shí)，即可制得表面經(jīng)修飾和包覆的納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其特征在于所述的納米粒子可以是納米金屬氧化物及納米金屬?gòu)?fù)合氧化物粉體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其特征在于異氰酸酯是甲苯二異氰酸酯(TDI)或六次甲基二異氰酸酯(HMDI)或甲撐二苯基異氰酸酯(MDI)或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)或其它所有的多異氰酸酯中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其特征在于丙酮溶劑的加入量是納米粒子重量的3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其特征在于經(jīng)該方法表面修飾和包覆的納米粒子，其表面包覆的有機(jī)層的重量占納米粒子總重量的5~30％(wt)。
全文摘要
一種用異氰酸酯對(duì)納米粒子表面修飾和包覆的方法，其方法過(guò)程為將納米粒子分散在丙酮溶劑中，在攪拌下加入異氰酸酯，放置，過(guò)濾，干燥，即可制得經(jīng)表面修飾和包覆的納米粒子。納米粒子表面包覆的有機(jī)層的含量占納米粒子總重量的3~30％(wt)。經(jīng)表面修飾的納米催化劑對(duì)固體推進(jìn)劑的燃燒具有很高的催化效果，能提高低壓下的燃速，降低壓強(qiáng)指數(shù)。
文檔編號(hào)B01J37/02GK1478598SQ0313976
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月7日
發(fā)明者劉劍洪, 洪偉良, 田德余 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)