应用于修饰纳米材料的表面活性剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了应用于修饰纳米材料的表面活性剂，包括六偏磷酸纳、十二烷基硫酸钠和纳米SiO2，所述的六偏磷酸纳的添加量为0.2?0.6%，十二烷基硫酸钠添加量为0.4?1.2%，纳米SiO2的添加量为0.5?1.5%。通过上述方式，本发明的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，利用表面活性剂修饰纳米SiO2表面的电荷数量，并且结合超声波震荡分散原理，提高了纳米SiO2水溶液在水中的分散性及分散液的稳定性。
【专利说明】
应用于修饰纳米材料的表面活性剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于食品包装技术领域，尤其涉及一种应用于表面活性剂的纳米Si02分散 液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米Si02-般为10-70M1尺寸小，比表面积大，具有对抗紫外线的光学性能以及特 殊的流变性能，能提高其他材料抗老化、强度和耐化学性能，尤其是近年来利用纳米Si0 2改 性高分子食品包装材料已成为国内外研究的热点，并且也取得了广泛的应用。但是纳米 Si02因其尺寸较小，比表面积大的特点，在使用过程中导致了其在水溶液中由于表面电荷 的作用而产生聚团造成沉淀、结块、分层等。不但影响了纳米Si0 2的应用效果，过多的使用 也会造成不必要的浪费。
[0003] 表面活性剂在水溶液中可以通过阴阳离子平衡的作用，改变纳米Si02表面所携带 的电荷，从而使纳米材料在水溶液中形成稳定的乳浊液。另外，水溶液的超声处理，可以使 溶液中物理性聚团的物质通过震荡分散，使用在纳米Si0 2水溶液中可以促进纳米材料的分 散;但是，超声处理的效果与超声功率及时间有显著的相关性。基于以上加工技术及加工原 理，本发明使用六偏磷酸纳和十二烷基硫酸钠为表面活性剂，结合超声波处理后提高纳米 Si02在水溶液中分散性。
【发明内容】
[0004] 本发明主要解决的技术问题是提供一种应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制 备方法，向水中添加六偏磷酸纳和十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，加热溶解后，在水溶液 中加入纳米Si0 2,超声震荡后得到分散均匀的纳米Si02水溶液，从而提高纳米Si02水溶液的 分散稳定性。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种应用于修饰纳 米材料的表面活性剂，包括六偏磷酸纳、十二烷基硫酸钠和纳米Si0 2，所述的六偏磷酸纳的 添加量为〇. 2-0.6%，十二烷基硫酸钠添加量为0.4-1.2%，纳米Si〇2的添加量为0.5-1.5%。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供了一种应用于修饰 纳米材料的表面活性剂的制备方法，包括以下具体步骤： a、表面活性剂水溶液制备：向水中添加六偏磷酸纳和十二烷基硫酸钠作为表面活性 剂，加热溶解后得到表面活性剂水溶液； b、制作纳米Si02分散液：向表面活性剂水溶液中加入纳米Si02,超声震荡后得到分散 均匀的纳米Si02分散液，即纳米材料的表面活性剂。
[0007] 在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤a中的六偏磷酸纳的添加量为0.2-0.6%。
[0008] 在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤a中的十二烷基硫酸钠添加量为0.4-1.2%〇
[0009] 在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤a中的加热溶解时的加热温度为55-75 Γ。
[0010] 在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤b中的纳米Si〇2的添加量为0.5-1.5%。
[0011] 在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤b中的超声震荡的功率为100-300W，超声 震荡时间为5_15min。
[0012] 本发明的有益效果是:本发明的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法， 使用六偏磷酸和十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，将纳米Si0 2分散于具有六偏磷酸纳和十 二烷基硫酸钠的水溶的中，平衡纳米Si02水溶液中纳米粒子表面携带的电荷，然后通过超 声震荡将物理结块的纳米粒子分散，从而提高了纳米粒子在水溶液中的分散稳定性。
【具体实施方式】
[0013] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0014] 本发明实施例包括： 一种应用于修饰纳米材料的表面活性剂，包括六偏磷酸纳、十二烷基硫酸钠和纳米 Si〇2，所述的六偏磷酸纳的添加量为0.2-0.6%，十二烷基硫酸钠添加量为0.4-1.2%，纳米 31〇2的添加量为0.5-1.5%。
[0015] 本发明还提供了一种应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，包括以下具 体步骤： a、 表面活性剂水溶液制备：向水中添加六偏磷酸纳和十二烷基硫酸钠作为表面活性 剂，加热溶解后得到表面活性剂水溶液； b、 制作纳米Si02分散液：向表面活性剂水溶液中加入纳米Si02,超声震荡后得到分散 均匀的纳米Si0 2分散液，即纳米材料的表面活性剂。
[0016] 上述中，所述的步骤a中的六偏磷酸纳的添加量为0.2-0.6%;十二烷基硫酸钠添加 量为0.4-1.2%;加热溶解时的加热温度为55-75°C。
[0017] 进一步的，所述的步骤b中的纳米Si02的添加量为0.5-1.5%;超声震荡的功率为 100-300W，超声震荡时间为5-15min。
[0018] 实施例1-9及对比例中所采用的原料均为相同原料，并且不同处理组中水溶液pH 均相同。
[0019] 实施例1-9为设计四因素三水平的正交试验设计表，见表1。分别将需要的六偏磷 酸纳和十二烷基硫酸钠于65°C溶解，加入质量分数为1.0%的纳米Si0 2,然后置于不同的超 声功率中超声所需的时间。形成稳定、均一的溶液。另外，对比例为直接将1.0%的纳米Si0 2 加入水中，搅拌均匀。
[0020] 性能检测： 纳米Si02液面静置高度:将不同溶液倒入100mL具塞量筒中，分别记录不同静置时间时 纳米Si02的刻度。
[0021 ] 平均粒径测定:通过Nano-ZS型纳米粒度与电位分析仪测定不同实施例中纳米粒 子的平均直径。
[0022] 表1不同实施例：
[0023]实验结果： 1.纳米Si02液面高度变化 从表2可以看出，经过表面活性剂改性及超声处理后，实施例1-9中纳米Si02液面的高 度均明显高于对比例，说明这些实施例中纳米Si02在水溶液中的分散性很好。
[0024] 表2不同静置时间纳米Si02液面高度变化：
[0025] 2.纳米Si02平均粒径变化 表3不同静置时间纳米Si02平均粒径变化： 〇
[0026]
经过六偏磷酸纳和十二烷基硫酸钠及超声处理后，在静置1-25天的过程中，实施例1-9 中纳米Si02平均粒径明显低于对比例，因此可以说明，经过修饰后的纳米Si02在水溶液的中 的平均粒径的稳定性也明显提高。
[0027]综上所述，本发明的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，使用六偏磷 酸和十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，将纳米Si02分散于具有六偏磷酸纳和十二烷基硫酸 钠的水溶的中，平衡纳米Si〇2水溶液中纳米粒子表面携带的电荷，然后通过超声震荡将物 理结块的纳米粒子分散，从而提高了纳米粒子在水溶液中的分散稳定性。
[0028]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种应用于修饰纳米材料的表面活性剂，其特征在于，包括六偏磷酸纳、十二烷基硫 酸钠和纳米Si〇2，所述的六偏磷酸纳的添加量为0.2-0.6%，十二烷基硫酸钠添加量为0.4-1 · 2%，纳米Si02的添加量为0 · 5-1 · 5%。2. -种应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步 骤： a、表面活性剂水溶液制备：向水中添加六偏磷酸纳和十二烷基硫酸钠作为表面活性 剂，加热溶解后得到表面活性剂水溶液； b、制作纳米Si02分散液：向表面活性剂水溶液中加入纳米Si02,超声震荡后得到分散均 匀的纳米Si02分散液，即纳米材料的表面活性剂。3. 根据权利要求2所述的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，其特征在于， 所述的步骤a中的六偏磷酸纳的添加量为0.2-0.6%。4. 根据权利要求2所述的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，其特征在于， 所述的步骤a中的十二烷基硫酸钠添加量为0.4-1.2%。5. 根据权利要求2所述的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，其特征在于， 所述的步骤a中的加热溶解时的加热温度为55-75°C。6. 根据权利要求2所述的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，其特征在于， 所述的步骤b中的纳米Si02的添加量为0.5-1.5%。7. 根据权利要求2所述的应用于修饰纳米材料的表面活性剂的制备方法，其特征在于， 所述的步骤b中的超声震荡的功率为100-300W，超声震荡时间为5-15min。
【文档编号】C09C3/06GK106084897SQ201610420833
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日 公开号201610420833.2, CN 106084897 A, CN 106084897A, CN 201610420833, CN-A-106084897, CN106084897 A, CN106084897A, CN201610420833, CN201610420833.2
【发明人】章建浩, 赵见营, 梁艳文
【申请人】常熟市屹浩食品包装材料科技有限公司