一种纳米氧化锆浆组合物及其制备方法

专利名称：一种纳米氧化锆浆组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米技术，具体为一种纳米氧化锆浆组合物及其制备方法。
背景技术：
纳米氧化锆是重要的纳米氧化物之一，在陶瓷材料、涂料、化妆品、抗菌材料、光催化材料等领域有着重要的应用。日本专利特開平5-179535报道了用1～3％的氧化锆添加到聚酯中，与纤维素纺成抗紫外复合织物。纳米氧化锆的胶态成型可制备超塑性及超高硬度的新型高性能陶瓷。但由于纳米氧化锆的比表面积大，极易团聚，二次粒径对浆料性质的影响是很显著的。因此纳米氧化锆能否有效稳定分散是纳米氧化锆应用的关键问题。聚丙烯酸和聚丙烯酸铵是较常用的纳米氧化锆粉体的分散剂[孙静，高濂，郭景坤.无机材料学报，1999，14(3)465；Jing Sun，Lian Gaoand Jingkun Guo.Journal of the European CeramicSociety，1999，19，1725；Tang Fengqiu，et al.Ceramics International，2000，26，93]，但这类分散剂一般只限于水为分散介质的分散体系，且纳米氧化锆的固含量小于50％，大于50％时，粘度大，几乎无法使用[王浚，孙静，高濂.无机材料学报，1999，14(2)233；方敏，张宗涛，胡黎明.无机材料学报，1995，10(4)417]。目前的专利文献中尚未发现纳米氧化锆浆料方面的专利报道。

发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好分散稳定性、高固体含量的纳米氧化锆浆组合物及其制备方法，其中纳米氧化锆的重量比可达75％，该纳米氧化锆浆可广泛用于涂料、油墨、陶瓷、纺织、化妆品和胶粘剂等领域。
本发明的技术方案是按重量比计，该组合物由一次粒子的平均粒径在100nm以下的纳米氧化锆10-75％、高分子分散剂0.4-15％、余量的溶剂组成。
上述纳米氧化锆浆组合物中，较好的重量比为纳米氧化锆25-65％，高分子分散剂2-10％，余量为溶剂。
本发明中所指的纳米氧化锆是指一次粒子的平均粒径在100nm以下的氧化锆粉末，纳米氧化锆的晶型可以是立方晶型、四方晶型、单斜晶型、非晶晶型中的任何一种。
所述的高分子分散剂是指聚烯烃系、聚烯烃盐系、聚羧酸系、聚羧酸盐系、聚丙烯酸系、聚丙烯酸盐系、聚酯系、聚酯盐系、聚酰胺系、聚酰胺盐系、聚氨酯系、聚氨酯盐系、聚醚系、聚醚盐系、聚酐系、聚硅氧烷系、聚氧乙烯系、聚氧丙烯系、马来酸系、马来酸酐系、聚ε-己内酮系高分子化合物的一种或二种以上的高分子化合物复配。如德国毕克(BYK)化学公司的Disperbyk103、Disperbyk106、Disperbyk107、Disperbyk110、Disperbyk111、Disperbyk115、Disperbyk130、Disperbyk160、Disperbyk162、Disperbyk163、Disperbyk164、Disperbyk180、Disperbyk182、Disperbyk184、Disperbyk190、Disperbyk191、Disperbyk192、DisPerbyk2000、Anti-Terra-P、Anti-Terra-202、Anti-Terra-204、Anti-Terra-206、Anti-Terra-207、Anti-Terra-P、Byk-P104S；Avecia公司的Solsperse3000、Solsperse13940、Solsperse17000、Solsperse20000、Solsperse24000、Solsperse27000、Solsperse28000、Solsperse32000、Solsperse32500、Solsperse34750、Solsperse41090；汉高(Henkel)公司的TEXAPHOR963、TEXAPHOR963S、TEXAPHOR3061、TEXAPHOR3073、TEXAPHOR3112、TEXAPHOR3241、TEXAPHOR3250、TEXAPHOR3287、Hydropalat1080、Hydropalat3204、HydroPalat3275；日本花王公司的Homogenol L-18、Homogenol L-95、Homogenol L-1820、Homogenol L-100；荷兰埃夫卡助剂公司(EFKA)的EFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-49、EFKA-54、EFKA-63、EFKA-64、EFKA-65、EFKA-66、EFKA-71、EFKA-701、EFKA-745、EFKA-764、EFKA-766、EFKA-4008、EFKA-4009、EFKA-4540、EFKA-4550、EFKA-5244、EFKA-POLYMER 400、EFKA-POLYMER 401、EFKA-POLYMER 402、EFKA-POLYMER 403、EFKA-POLYMER 450、EFKA-POLYMER 451、EFKA-POLYMER 452、EFKA-POLYMER 453、EFKA-POLYMER 4010、EFKA-LP 4010、EFKA-LP 4050、EFKA-LP 4055；迪高(Tego)化工公司的Dispers610、Dispers610S、Dispers630S、Dispers700、Dispers710；丹麦KVK(Kemisk Vaerk Koege)公司的Hypersol L4707、Hypersol L 4708、Hypersol L4742、Hypersol L4744、Hypersol P4963、Aquasol 4602、Aquasol 4604、Aquasol5601；日本楠本化成株氏会社的#2150、#1210、#KS-860、#KS-873N、#7004、#1830、#1860、#1850、DA-400、#301。
较好的高分子分散剂是德国毕克化学公司的Disperbyk103、Disperbyk106、Disperbyk107、Disperbyk110、Disperbyk111、Disperbyk115、Disperbyk130、Disperbyk160、Disperbyk162、Disperbyk163、Disperbyk164、Disperbyk180、Disperbyk182、Disperbyk184、Disperbyk190、Disperbyk191、Disperbyk192、Disperbyk2000、Anti-Terra-P、Anti-Terra-202、Anti-Terra-204、Anti-Terra-206、Anti-Terra-207、Anti-Terra-P、Byk-P104S；Avecia公司的Solsperse3000、Solsperse13940、Solsperse17000、Solsperse20000、Solsperse24000、Solsperse27000、Solsperse28000、Solsperse32000、Solsperse32500、Solsperse34750、Solsperse41090；荷兰埃夫卡助剂公司的EFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-49、EFKA-54、EFKA-63、EFKA-64、EFKA-65、EFKA-66、EFKA-701、EFKA-745、EFKA-764、EFKA-766、EFKA-4008、EFKA-4009、EFKA-4540、EFKA-4550、EFKA-5244、EFKA-POLYMER 400、EFKA-POLYMER 401、EFKA-POLYMER402、EFKA-POLYMER 403、EFKA-POLYMER 450、EFKA-POLYMER 451、EFKA-POLYMER 452、EFKA-POLYMER 453、EFKA-POLYMER 4010、EFKA-LP 4010、EFKA-LP 4050、EFKA-LP 4055；丹麦KVK公司的HypersolL4707、HypersolL 4708、HypersolL 4742、Hypersol L4744、Hypersol P4963、Aquasol 4602、Aquasol 4604、Aquasol 5601；日本楠本化成株氏会社的#2150、#1210、#KS-860、#KS-873N、#7004、#1830、#1860、#1850、DA-400、#301。
所述的溶剂是脂肪烃类、脂环烃类、芳香烃类、醇类、酮类、酯类、萜类、醇醚及醚酯类、取代烃类、水的一种或二种以上的混合物。其中脂肪烃类溶剂指的是石油醚、200号溶剂油、抽余油、正己烷、异己烷、正庚烷、异庚烷、正辛烷、异辛烷；脂环烃类溶剂指的是环戊烷、环己烷、环己烯、十氢化萘；芳香烃类溶剂指的是苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、Solvesso100、Solvesso150、Solvesso200、溶剂石脑油、乙苯、丙苯、异丙苯；醇类溶剂指的是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、仲丁醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇；酮类溶剂指的是丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、异佛尔酮、二丙酮醇、二乙基酮、甲基丙基酮；酯类溶剂指的是醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸正己酯、醋酸异己酯、醋酸正庚酯、醋酸异庚酯、醋酸正癸酯、醋酸异癸酯、乳酸丁酯；萜类溶剂指的是松节油、松油、双戊烯；醇醚及醚酯类溶剂指的是乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、甲氧基乙酸丙酯；取代烃类溶剂指的是三氯乙烷、2-硝基丙烷。
较好的溶剂为200号溶剂油、正己烷、异己烷、正庚烷、异庚烷、环己烷、十氢化萘、甲苯、二甲苯、三甲苯、Solvesso100、Solvesso150、Solvesso200、溶剂石脑油、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、异佛尔酮、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、甲氧基乙酸丙酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、三氯乙烷、水。
本发明所述的纳米氧化锆浆是经如下方法制备的按重量比计，将0.4-15％高分子分散剂加入溶剂中，再加入10-75％纳米氧化锆，用高速分散机400-2200rpm分散10-70分钟，所得的纳米氧化锆浆料在球磨机、砂磨机或珠磨机中研磨15分钟-30小时，制成纳米氧化锆浆成品。纳米氧化锆的表面可以是经包膜处理的或不包膜处理的，包膜处理是指在纳米氧化锆表面进行无机处理，如进行二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌的一种或多种包覆处理；或在纳米氧化锆表面进行有机处理，如进行硬脂酸、月桂酸、油酸或它们的金属盐类、钛系偶联剂、铝系偶联剂、硅系偶联剂、锡系偶联剂、锆系偶联剂、二甲基硅油的一种或多种包覆处理；或在纳米氧化锆表面进行无机和有机复合包膜处理。
本发明的优点如下1.良好的分散性及高固体含量。利用本发明的技术可以制备出纳米氧化锆含量达75％的纳米浆，是一种高浓度高分散体系，纳米浆的单分散性好，平均粒度在170nm以下，提高了纳米氧化锆的使用效率。
2.稳定性好。本发明的纳米氧化锆浆粘度低，粘度在400mPa·s以下，易于使用，并且具有高度稳定性，通常可保持三个月不沉淀、不分层，最好的可在一年半以上，基本上可以满足贮存稳定性的要求。
具体实施例方式
本发明中除特别指明外，涉及的比例均为重量比。实施例和比较例中纳米氧化锆浆的性能测试方法如下纳米氧化锆浆的粒度用日本岛津公司的SA-CP3离心沉降粒度分析仪进行测试，用平均粒径表征纳米氧化锆浆的粒度大小。
纳米氧化锆浆的粘度使用L-90型流变仪(同济大学机电厂制造)测试。
实施例1
在300ml烧杯中称取醋酸正丁酯50g，加入2.5g高分子分散剂Solsperse24000、10g高分子分散剂#2150，再加入三氧化二铝包膜处理的100nm立方晶型纳米氧化锆187.5g，用高速分散机2000rpm分散40分钟后，用球磨机研磨24小时，制成纳米氧化锆重量比为75％的纳米氧化锆浆。在该纳米氧化锆浆中高分子分散剂的总量为5％。
实施例2纳米氧化锆浆制法同实施例1，调整高分子分散剂Solsperse24000、高分子分散剂#2150和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为0.6％，其中高分子分散剂Solsperse24000和高分子分散剂#2150两者之间的重量比与实施例1相同，制成纳米氧化锆重量比为75％的纳米氧化锆浆。
实施例3纳米氧化锆浆制法同实施例1，调整高分子分散剂Solsperse24000、高分子分散剂#2150和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为12％，其中高分子分散剂Solsperse24000和高分子分散剂#2150两者之间的重量比与实施例1相同，制成纳米氧化锆重量比为75％的纳米氧化锆浆。
实施例4在300ml烧杯中称取甲氧基乙酸丙酯50g，加入6.82g高分子分散剂Homogenol L-1820、6.82g高分子分散剂Dispers610，再加入60nm四方晶型的纳米氧化锆118.18g，用高速分散机1600rpm分散35分钟后，用球磨机研磨8小时，制成纳米氧化锆重量比为65％的纳米氧化锆浆。在该纳米氧化锆浆中高分子分散剂的总量为7.5％。
实施例5纳米氧化锆浆的制法同实施例4，调整高分子分散剂Homogenol L-1820、高分子分散剂Dispers610和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为1.2％，其中高分子分散剂Homogenol L-1820和高分子分散剂Dispers610两者之间的重量比与实施例4相同，制成纳米氧化锆重量比为65％的纳米氧化锆浆。
实施例6纳米氧化锆浆的制法同实施例4，调整高分子分散剂Homogenol L-1820和高分子分散剂Dispers610的加入量，使高分子分散剂的总量为13.5％，其中高分子分散剂Homogenol L-1820和高分子分散剂Dispers610两者之间的重量比与实施例4相同，制成纳米氧化锆重量比为65％的纳米氧化锆浆。
实施例7
在300ml烧杯中称取200号溶剂油50g，加入3.25g高分子分散剂Disperbyk115，再加入二氧化硅和月桂酸钠包膜处理的90nm四方晶型纳米氧化锆65.09g，用高速分散机1800rpm分散20分钟后，用球磨机研磨16小时，制成纳米氧化锆重量比为55％的纳米氧化锆浆。在该纳米氧化锆浆中高分子分散剂Disperbyk115的重量比为2.7％。
实施例8纳米氧化锆浆的制法同实施例7，调整高分子分散剂Disperbyk115和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂Disperbyk115的重量比为0.5％，制成纳米氧化锆重量比为55％的纳米氧化锆浆。
实施例9纳米氧化锆浆的制法同实施例7，调整高分子分散剂Disperbyk115和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂Disperbyk115的重量比为15％，制成纳米氧化锆重量比为55％的纳米氧化锆浆。
实施例10在300ml烧杯中称取异丙醇50g，加入3.34g高分子分散剂EFKA-47、3.34g高分子分散剂#1860，再加入硬脂酸包膜处理的30nm非晶晶型纳米氧化锆46.37g，用高速分散机1500rpm分散50分钟后，用球磨机研磨2小时，制成纳米氧化锆重量比为45％的纳米氧化锆浆。在该纳米氧化锆浆中高分子分散剂的总量为6.5％。
实施例11纳米氧化锆浆的制法同实施例10，调整高分子分散剂EFKA-47、高分子分散剂#1860和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为1.5％，其中高分子分散剂EFKA-47和高分子分散剂#1860两者之间的重量比与实施例10相同，制成纳米氧化锆重量比为45％的纳米浆。
实施例12纳米氧化锆浆的制法同实施例10，调整高分子分散剂EFKA-47、高分子分散剂#1860和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为11％，其中高分子分散剂EFKA-47和高分子分散剂#1860者之间的重量比与实施例10相同，制成纳米氧化锆含量为45％的纳米氧化锆浆。
实施例13在300ml烧杯中称取正己烷100g，加入14.2g高分子分散剂Solsperse3000、3.53g高分子分散剂Hypersol P4963，再加入经KR-12钛酸酯偶联剂(美国Kenrich石油化学公司)包膜处理的10nm立方晶型纳米氧化锆78.44g，用高速分散机1200rpm分散25分钟后，用球磨机研磨1小时，制成纳米氧化锆重量比为40％的纳米氧化锆浆。在该纳米氧化锆浆中高分子分散剂的总量为9％。
实施例14纳米氧化锆浆的制法同实施例13，调整高分子分散剂Solsperse3000、高分子分散剂Hypersol P4963和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为0.6％，其中高分子分散剂Solsperse3000和高分子分散剂Hypersol P4963两者之间的重量比与实施例13相同，制成纳米氧化锆重量比为40％的纳米氧化锆浆。
实施例15纳米氧化锆浆的制法同实施例13，调整高分子分散剂Solsperse3000、高分子分散剂Hypersol P4963和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为12.5％，其中高分子分散剂Solsperse3000和高分子分散剂Hypersol P4963两者之间的重量比与实施例13相同，制成纳米氧化锆重量比为40％的纳米氧化锆浆。
实施例16在300ml烧杯中称取二甲苯40g、醋酸乙酯60g，加入4.43g高分子分散剂#7004、4.43g高分子分散剂DISPERS630S，再加入经硅烷偶联剂GF-56(德国Wacker公司)包膜处理的8nm四方晶型的纳米氧化锆58.61g，用高速分散机1000rpm分散25分钟后，用砂磨机研磨8小时，制成纳米氧化锆重量比为35％的纳米氧化锆浆。在该纳米氧化锆浆中高分子分散剂的总量为5.3％。
实施例17纳米氧化锆浆的制法同实施例16，调整高分子分散剂#7004、高分子分散剂DISPERS630S和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为0.4％，其中高分子分散剂#7004和高分子分散剂DISPERS630S两者之间的重量比与实施例16相同，制成纳米氧化锆重量比为35％的纳米氧化锆浆。
实施例18纳米氧化锆浆的制法同实施例16，调整高分子分散剂#7004、高分子分散剂DISPERS630S和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为11.5％，其中高分子分散剂#7004和高分子分散剂DISPERS630S两者之间的重量比与实施例16相同，制成纳米氧化锆重量比为35％的纳米氧化锆浆。
实施例19在300ml烧杯中称取环己烷80g、三氯乙烷20g，加入5.42g高分子分散剂EFKA-POLYMER 453，再加入100nm单斜晶型纳米氧化锆45.18g，用高速分散机800rpm分散15分钟后，用砂磨机研磨6小时，制成纳米氧化锆重量比为30％的纳米氧化锆浆。该纳米氧化锆浆中高分子分散剂EFKA-POLYMER 453的重量比为3.6％。
实施例20纳米氧化锆浆的制法同实施例19，调整高分子分散剂EFKA-POLYMER453和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂EFKA-POLYMER 453的重量比为1.5％，制成纳米氧化锆重量比为30％的纳米氧化锆浆。
实施例21纳米氧化锆浆的制法同实施例19，调整高分子分散剂EFKA-POLYMER453和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂EFKA-POLYMER 453的重量比为10.5％，制成纳米氧化锆重量比为30％的纳米氧化锆浆。
实施例22在300ml烧杯中称取甲苯80g、环己酮20g，加入6.06g高分子分散剂TEXAPHOR3061、3.03g高分子分散剂TEXAPHOR3112，再加入80nm氧化钇稳定的四方晶型纳米氧化锆36.36g，用高速分散机600rpm分散35分钟后，用珠磨机研磨4小时，制成纳米氧化锆重量比为25％的纳米氧化锆浆。该纳米氧化锆浆中高分子分散剂的总量为6.2％。
实施例23纳米氧化锆浆的制法同实施例22，调整高分子分散剂TEXAPHOR3061、高分子分散剂TEXAPHOR3112和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为1.7％，其中高分子分散剂TEXAPHOR3061和高分子分散剂TEXAPHOR3112两者之间的重量比与实施例22相同，制成纳米氧化锆重量比为25％的纳米氧化锆浆。
实施例24纳米氧化锆浆的制法同实施例22，调整高分子分散剂TEXAPHOR3061、高分子分散剂TEXAPHOR3112和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂的总量为12.5％，其中高分子分散剂TEXAPHOR3061和高分子分散剂TEXAPHOR3112两者之间的重量比与实施例22相同，制成纳米氧化锆重量比为25％的纳米氧化锆浆。
实施例25在300ml烧杯中称取正丁醇100g，加入5.54g高分子分散剂Solsperse34750，再加入50nm非晶晶型纳米氧化锆26.37g，用高速分散机1000rpm分散20分钟后，用砂磨机研磨2小时，制成纳米氧化锆重量比为20％的纳米氧化锆浆。该纳米氧化锆浆中高分子分散剂Solsperse34750的重量比为4.2％。
实施例26纳米氧化锆浆的制法同实施例25，调整高分子分散剂Solsperse34750和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂Solsperse34750的重量比为1.2％，制成纳米氧化锆重量比为20％的纳米氧化锆浆。
实施例27纳米氧化锆浆的制法同实施例25，调整高分子分散剂Solsperse34750和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂Solsperse34750的重量比为13.5％，制成纳米氧化锆重量比为20％的纳米氧化锆浆。
实施例28在300ml烧杯中称取水80g、乙二醇20g，加入2.72g高分子分散剂Disperbyk190，再加入30nm单斜晶型纳米氧化锆18.13g，用高速分散机1000rpm分散20分钟后，用珠磨机研磨1小时，制成纳米氧化锆重量比为15％的纳米氧化锆浆。该纳米氧化锆浆中高分子分散剂Disperbyk190的重量比为2.3％。
实施例29纳米氧化锆浆的制法同实施例28，调整高分子分散剂Disperbyk190和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂Disperbyk190的重量比为1％，制成纳米氧化锆重量比为15％的纳米氧化锆浆。
实施例30纳米氧化锆浆的制法同实施例28，调整高分子分散剂Disperbyk190和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂Disperbyk190的重量比为11％，制成纳米氧化锆重量比为15％的纳米氧化锆浆。
实施例31在300ml烧杯中称取水100g，加入6.64g高分子分散剂SOLSPERSE20000，再加入15nm立方晶型纳米氧化锆11.85g，用高速分散机400rpm分散10分钟后，用砂磨机研磨20分钟，制成纳米氧化锆重量比为10％的纳米氧化锆浆。该纳米氧化锆浆中高分子分散剂SOLSPERSE20000的重量比为5.6％。
实施例32纳米氧化锆浆的制法同实施例31，调整高分子分散剂SOLSPERSE20000和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂SOLSPERSE20000的重量比为1.8％，制成纳米氧化锆重量比为10％的纳米氧化锆浆。
实施例33纳米氧化锆浆的制法同实施例31，调整高分子分散剂SOLSPERSE20000和纳米氧化锆的加入量，使高分子分散剂SOLSPERSE20000的重量比为14％，制成纳米氧化锆重量比为10％的纳米氧化锆浆。
比较例1在300ml烧杯中称取醋酸正丁酯50g，加入三氧化二铝包膜处理的100nm立方晶型纳米氧化锆150g，用高速分散机2000rpm分散40分钟，混合物结团。其中纳米氧化锆重量比为75％。
比较例2在300ml烧杯中称取甲氧基乙酸丙酯50g，加入60nm四方晶型纳米氧化锆92.86g，用高速分散机1600rpm高速分散35分钟，混合物结团。其混合物中纳米氧化锆的重量比为65％。
比较例3在300ml烧杯中称取200号溶剂油50g，加入二氧化硅和月桂酸钠包膜处理的90nm四方晶型纳米氧化锆61.11g，用高速分散机1800rpm分散20分钟，混合物结团。其混合物中纳米氧化锆的重量比为55％。
比较例4在300ml烧杯中称取异丙醇50g，加入硬脂酸包膜处理的30nm非晶晶型纳米氧化锆40.90g，用高速分散机1500rpm分散50分钟，混合物结团。其混合物中纳米氧化锆的重量比为45％。
比较例5在300ml烧杯中称取正己烷100g，加入经KR-12钛酸酯偶联剂(美国Kenrich石油化学公司)包膜处理的10nm立方晶型纳米氧化锆66.67g，1200rpm用高速分散机分散25分钟，混合物结团。其混合物中纳米氧化锆的重量比为40％。
比较例6在300ml烧杯中称取二甲苯40g、醋酸乙酯60g，加入经硅烷偶联剂GF-56(德国Wacker公司)包膜处理的8nm四方晶型纳米氧化锆53.85g，用高速分散机1000rpm分散25分钟，混合物结团。其混合物中纳米氧化锆的重量比为35％。
比较例7
在300ml烧杯中称取环己烷80g、三氯乙烷20g，加入100nm单斜晶型纳米氧化锆42.86g，用高速分散机800rpm分散15分钟。其混合物中纳米氧化锆的重量比为30％。
比较例8在300ml烧杯中称取甲苯80g、环己酮20g，加入80nm氧化钇稳定的四方晶型纳米氧化锆33.33g，600rpm高速分散35分钟，混合物结团。其混合物中纳米氧化锆的重量比为25％。
比较例9在300ml烧杯中称取正丁醇100g，加入50nm非晶晶型纳米氧化锆25g，用高速分散机1000rpm分散20分钟。其混合物中纳米氧化锆的重量比为20％。
比较例10在300ml烧杯中称取水80g、乙二醇20g，加入30nm单斜晶型纳米氧化锆17.65g，用高速分散机1000rpm分散20分钟。其混合物中纳米氧化锆的重量比为15％。
比较例11在300ml烧杯中称取水100g，加入15nm立方晶型纳米氧化锆11.11g，用高速分散机400rpm分散10分钟。其混合物中纳米氧化锆的重量比为10％。
实施例和比较例说明表1是纳米氧化锆浆的比较例和实施例的性能数据。由表1可以看出，相同纳米氧化锆重量比的纳米氧化锆浆与相应的比较例1-11相比，具有较低的粘度、较小的平均粒度。也可以看出，当高分子分散剂的重量比在0.4-15％范围内，特别是在2-10％范围内，纳米氧化锆浆的粘度低，平均粒度小。
表1


权利要求
1.一种纳米氧化锆浆组合物，其特征在于按重量比计，该组合物由一次粒子的平均粒径在100nm以下的纳米氧化锆10-75％、高分子分散剂0.4-15％、余量的溶剂组成。
2.按照权利要求1所述纳米氧化锆浆组合物，其特征在于纳米氧化锆所占的重量比为25-65％，高分子分散剂所占的重量比为2-10％，余量为溶剂。
3.按照权利要求1所述的纳米氧化锆浆组合物，其特征在于所述高分子分散剂选自聚烯烃系、聚烯烃盐系、聚羧酸系、聚羧酸盐系、聚丙烯酸系、聚丙烯酸盐系、聚酯系、聚酯盐系、聚酰胺系、聚酰胺盐系、聚氨酯系、聚氨酯盐系、聚醚系、聚醚盐系、聚酐系、聚硅氧烷系、聚氧乙烯系、聚氧丙烯系、马来酸系、马来酸酐系、聚ε-己内酮系高分子化合物的一种或多种复配。
4.按照权利要求3所述纳米氧化锆浆组合物，其特征在于所述高分子分散剂指德国毕克化学公司的Disperbyk103、Disperbyk106、Disperbyk107、Disperbyk110、Disperbyk111、Disperbyk115、Disperbyk130、Disperbyk160、Disperbyk162、Disperbyk163、Disperbyk164、Disperbyk180、Disperbyk182、Disperbyk184、Disperbyk190、Disperbyk191、Disperbyk192、Disperbyk2000、Anti-Terra-P、Anti-Terra-202、Anti-Terra-204、Anti-Terra-206、Anti-Terra-207、Anti-Terra-P、Byk-P104S；Avecia公司的Solsperse3000、Solsperse13940、Solsperse17000、Solsperse20000、Solsperse24000、Solsperse27000、Solsperse28000、Solsperse32000、Solsperse32500、Solsperse34750、Solsperse41090；汉高公司的TEXAPHOR963、TEXAPHOR963S、TEXAPHOR3061、TEXAPHOR3073、TEXAPHOR3112、TEXAPHOR3241、TEXAPHOR3250、TEXAPHOR3287、Hydropalat1080、Hydropalat3204、Hydropalat3275；日本花王公司的Homogenol L-18、Homogenol L-95、Homogenol L-1820、Homogenol L-100；荷兰埃夫卡助剂公司的EFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-49、EFKA-54、EFKA-63、EFKA-64、EFKA-65、EFKA-66、EFKA-71、EFKA-701、EFKA-745、EFKA-764、EFKA-766、EFKA-4008、EFKA-4009、EFKA-4540、EFKA-4550、EFKA-5244、EFKA-POLYMER 400、EFKA-POLYMER 401、EFKA-POLYMER 402、EFKA-POLYMER 403、EFKA-POLYMER 450、EFKA-POLYMER 451、EFKA-POLYMER 452、EFKA-POLYMER 453、EFKA-POLYMER 4010、EFKA-LP 4010、EFKA-LP 4050、EFKA-LP 4055；迪高化工公司的Dispers610、Dispers610S、Dispers630S、Dispers700、Dispers710；丹麦KVK公司的Hypersol L4707、HypersolL 4708、HypersolL 4742、HypersolL4744、Hypersol P4963、Aquasol 4604、Aquasol 5601、Aquasol 4602；日本楠本化成株氏会社的#2150、#1210、#KS-860、#KS-873N、#7004、#1830、#1860、#1850、DA-400、#301。
5.按照权利要求1所述纳米氧化锆浆组合物，其特征在于所述溶剂选自脂肪烃类、脂环烃类、芳香烃类、醇类、酮类、酯类、萜类、醇醚及醚酯类、取代烃类、水之一种或多种复配。
6.按照权利要求5所述纳米氧化锆浆组合物，其特征在于所述溶剂为石油醚、200号溶剂油、抽余油、正己烷、异己烷、正庚烷、异庚烷、正辛烷、异辛烷、环戊烷、环己烷、环己烯、十氢化萘；苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、Solvesso100、Solvesso150、Solvesso200、溶剂石脑油、乙苯、丙苯、异丙苯、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、仲丁醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、异佛尔酮、二丙酮醇、二乙基酮、甲基丙基酮、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸正己酯、醋酸异己酯、醋酸正庚酯、醋酸异庚酯、醋酸正癸酯、醋酸异癸酯、乳酸丁酯、松节油、松油、双戊烯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、甲氧基乙酸丙酯、三氯乙烷、2-硝基丙烷、水。
7.按照权利要求1所述纳米氧化锆浆组合物，其特征在于所述纳米氧化锆的晶型是立方晶型、四方晶型、单斜晶型、非晶晶型中的任何一种。
8.一种按照权利要求1～7中之一所述纳米氧化锆浆组合物的制备方法，其特征在于按重量比计，将0.4-15％的高分子分散剂加入溶剂中，再加入10-75％纳米氧化锆，以400-2200rpm分散10-70分钟，所得的纳米氧化锆浆研磨15分钟-30小时，制成纳米氧化锆浆组合物成品。
9.按照权利要求8所述纳米氧化锆浆组合物，其特征在于所述纳米氧化锆的表面经包膜处理。
全文摘要
本发明涉及一种纳米氧化锆浆组合物及其制备方法，按重量比计，该组合物由一次粒子的平均粒径在100nm以下的纳米氧化锆10－75％、高分子分散剂0.4－15％、余量的溶剂组成；其制备方法是将高分子分散剂加入溶剂中，再加入纳米氧化锆，用高速分散机400－2200rpm分散10－70分钟，所得的纳米氧化锆浆研磨15分钟－30小时，制成纳米氧化锆浆成品。本发明的纳米氧化锆浆是一种高固含量、低粘度分散体系，其单分散性好，具有高度稳定性，可广泛用于陶瓷、涂料、油墨、纺织、化妆品和胶粘剂等领域。
文档编号C09C3/10GK1450124SQ0210945
公开日2003年10月22日 申请日期2002年4月10日 优先权日2002年4月10日
发明者刘福春, 韩恩厚, 柯伟 申请人:中国科学院金属研究所