纳米材料如氧化钛、氧化铁、氧化锌、碳酸钙等因表面亲水而难以在油性有机介质中稳定存在,限制了其在催化、建材、日化等领域油性体系中的应用。本技术采用低成本非离子表面活性剂对纳米粉体进行改性,表面活性剂亲水基与纳米材料表面羟基发生脱水缩合反应,纳米材料接上亲油基而具亲油性。生产过程简单,成本低,适合工业化生产。经金舵建材公司中试,改性TiO2掺入该公司内墙涂料,提高了产品附加值。已申请国家发明专利。
纳米氧化钛、氧化铁、氧化锌、碳酸钙等材料可被应用于光催化、涂料、化妆品、生物医学、颜料、磁性材料和磁性记录材料、橡胶材料等领域。但是上述纳米材料由于表面亲水性,在油性有机介质中难以稳定存在,限制了其使用,因此需要对其表面进行改性。传统的纳米材料表面处理的方法有无机物包覆、偶联剂法等,但一般过程复杂或成本较高。 本作品提出了由低成本非离子表面活性剂在水醇混合溶剂中进行改性的方法。非离子表面活性剂由一种或多种混合调配而成,其混合后的HLB值(亲水亲油平衡值)应在4.1-12.7之间;在水醇混合溶剂中进行改性目的是使表面活性剂具有更好的溶解性和改性效果。改性机理为利用表面活性剂的亲水基与纳米材料表面上的羟基发生脱水反应,使纳米材料接上表面活性剂的亲油基团而具有亲油性,然后通过蒸发溶剂的方式得到改性纳米粉体,改性后产品可以在有机相中稳定均匀分散。此方法的优点是改性后产品亲油化度高,改性过程无需过滤,避免了小颗粒纳米粉体的损失;原料成本低,设备简单,操作简便,适合于工业大批量生产,且可以拓宽纳米材料的应用范围,提高产品附加值。经金舵建材公司中试,改性TiO2掺入该公司内墙涂料,明显提高了产品附加值。目前该方法尚未见国内外同类报道,已申报国家发明专利。
第十二届“挑战杯”作品 三等奖
获2011年 省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖