0073]
[0074] 应用实施例2
[0075] 实施例2所得到的分散剂-2分散纳米Al2〇3体系水溶液的粒径分布表如下表所示 (表 3)。
[0076] 表3分散剂_2分散纳米AI2O3体系水溶液的粒径分布表
[0077]
[0078] 应用实施例3
[0079] 实施例3所得到的分散剂-3分散纳米Al2〇3体系水溶液的粒径分布表如下表所示 (表4) 〇
[0080]表4分散剂-3分散纳米AI2O3体系水溶液的粒径分布表 [0081]
[0082] 应用实施例4
[0083] 实施例4所得到的分散剂-4分散纳米Al2〇3体系水溶液的粒径分布表如下表所示 (表5)。
[0084] 表5分散剂_4分散纳米AI2O3体系水溶液的粒径分布表
[0085]
[0086] 应用对比例1
[0087] 选取实施例2所得的分散剂-2中的聚合物A(P(MAPTAC-AAP-HPEG)作为对比样-1， 其分散纳米AI2O3体系水溶液的粒径分布表如下表所不(表6)。
[0088] 表6对比样-1分散纳米AI2O3体系水溶液的粒径分布表
[0091] 应用对比例2 [0092]选取多金属氧簇化合物B(H3[PM012040])作为对比样_2,其分散纳米Al 2〇3体系水溶
[0089]
[0090] 液的粒径分布表如下表所不(表7)。
[0093]表7对比样-2分散纳米Al2〇3体系水溶液的粒径分布表
[0094]
[0095] 从实验结果可以看出，所有实施例制备得到的分散剂-1~4与纳米氧化铝按照20 ~40:100的质量比均可在水溶液中将纳米氧化铝粒径的平均直径控制在90nm以下。尤其是 在1.5%纳米氧化铝浓度条件下，4.5%。浓度的分散剂-2样品可在水溶液中将纳米氧化铝控 制在50nm左右。与此同时不难发现，当分散剂-1~4浓度增大至与纳米氧化错质量比为40: 100时，分散体系粒径有变大的趋势，证实当分散剂用量过多时，有可能进入过饱和吸附状 态，此时的纳米氧化铝由于分散剂的吸附桥梁作用有可能发生二次团聚现象。而当分散剂 的浓度进一步增大时，分散剂中的高分子链部分之间可能会相互缠绕，加重了颗粒的团聚。 导致所得到的纳米氧化铝的平均直径便已经达到220nm。除此之外我们还发现同一浓度比 例下，分散剂-1~4的分散效果也是不同的，两性聚合物A的分子量较大或较小都不利于纳 米氧化铝的分散，这是由于两性聚合物A中的羧酸基团对纳米氧化铝有强烈的亲和性，因此 能够将分散剂固着在颗粒表面，而多金属氧簇化合物B及两性聚合物A中的PEG长链与水互 溶但是表面亲和力低，因此伸展在介质中，形成空间位阻，为了形成足够厚的吸附层，两性 聚合物A及A中的PEG长链的分子量和柔性起重要作用，其中两性聚合物A及A中的PEG长链的 分子量不宜过高或过低，这是由于过高分子量时两性聚合物A及A中的PEG长链会对羧酸基 团造成笼蔽效应，过低分子量时羧酸基团含量的过低会导致分散剂无法固着在颗粒表面， 所述分散剂在吸附过程中其锚固基团覆盖在颗粒表面，形成一个大的吸附面，覆盖住粒子 表面的羟基，这样粒子表面的羟基与溶剂链端难以形成氢键，有助于溶剂化链PEG长链向介 质伸展，吸附层变厚，从而多个锚固点在颗粒表面共同形成一个大的锚固基团，使吸附更加 牢固，所以分散剂中两性聚合物A的分子量不宜过高或过低。
[0096]与分散剂-1~4相比，对比样1(仅为两性聚合物A)仅能将纳米氧化铝分散在200nm 以下，大于本发明制备得到的分散剂分散纳米碳酸钙的尺寸。而与分散剂-1~4相比，对比 样2(仅为多金属氧簇化合物B)只能将纳米碳酸钙分散在320nm左右，远远高于本发明制备 得到的分散剂分散纳米氧化铝的平均尺寸。而本发明所制备的分散剂仅为通过静电自组装 的方法将两性聚合物A和多金属氧簇化合物B复合，便可在水体系中将纳米氧化铝粒径的平 均直径控制在90nm以下，这主要是源于该分散剂既拥有能够吸附在纳米氧化铝表面的阴离 子基团，同时又拥有可在水介质中充分伸展，形成几纳米到几十纳米的吸附层的高分子链 端部分(PEG及多金属氧簇化合物），二者的共同作用实现纳米氧化铝稳定分散的效果。
【主权项】
1. 一种分散剂，其特征在于，所述分散剂为有机无机杂化材料，通过两性聚合物A和多 金属氧簇化合物B合成制得，两性聚合物A用通式(I)表示：(I) 式中Ri为Η或CH3，R2为H、CH3，R3为H、CH 3，M表示碱金属离子或者铵离子，其中X : y =1~ l.l，y : z=l~1.5，n为45~95的整数;其中X为甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)或 丙烯酰丙基三甲基氯化铵(APTAC)单元的平均重复单元数，y为甲基丙烯酸(MAA)或丙烯酸 (AA)的碱金属盐或铵盐单元的平均重复单元数，z为甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)或烯丙 基聚氧乙烯醚(APEG)的平均重复单元数，η为乙氧基链节平均重复单元数； 多金属氧簇化合物Β用通式（Π )表示： H8-c[DC+M〇12〇4〇] (Π) 式中D为P或Si;c为4或5;且当D为P时，c为5;当D为Si时，c为4; 所述分散剂的合成条件为将两性聚合物A的水溶液和多金属氧簇化合物B的水溶液按 照1:1的体积比例进行混合，且两性聚合物A中MAPTAC或APTAC单元单位电荷浓度与多金属 氧簇化合物B单位电荷浓度比例为1:10,在室温条件下磁力搅拌12~24小时； 所述两性聚合物A水溶液中MAPTAC或APTAC单元单位电荷浓度为0.1mmol/L~lmmol/L; 所述多金属氧簇化合物B水溶液单位电荷浓度为lmmol/L~10mmol/L。2. 根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述分散剂为白色的固体粉末，在lmg/ mL-10mg/mL浓度下将其分散在水中可形成透明的溶液状态，并通过动态光散射测试证实其 平均粒径分布在30-70nm。3. 根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述两性聚合物A由甲基丙烯酰丙基三 甲基氯化铵(MAPTAC)或丙烯酰丙基三甲基氯化铵(APTAC)与丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA) 的钠盐、钾盐或铵盐以及烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)或甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)自由基 共聚得到，该自由基反应为常规的水体系自由基共聚物反应。4. 根据权利要求1或3所述的分散剂，其特征在于，所述两性聚合物A数均分子量为 100000 ~300000,且 PDIS2。5. 根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述多金属氧簇化合物B选自磷钼酸H3 [PMo12〇4q]或者硅钼酸H4[SiM〇12〇4〇]。6. 权利要求1所述分散剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 将两性聚合物A溶解于去离子水中，配置得到MAPTAC或APTAC单元单位电荷浓度为 0. lmmol/L~lmmol/L的两性聚合物A溶液； (2) 将多金属氧簇化合物B溶解于去离子水中，通过lmg/mL的NaOH水溶液调节此溶液的 pH，将此溶液的pH调至6.5~7.5，再配置得到单位电荷浓度为lmmol/L~10mmol/L的多金属 氧簇化合物B溶液； (3 )将步骤（1)配制的两性聚合物A溶液和步骤(2 )配制的多金属氧簇化合物B溶液按1: 1的体积比例进行混合，得到两性聚合物A中MAPTAC或APTAC单元单位电荷浓度与多金属氧 簇化合物B单位电荷浓度比例为1:10的溶液，在室温下磁力搅拌12~24小时，用截留分子量 为3000~3800道尔顿的透析膜透析24~48小时，在真空度为IPa，温度为-65°C至_55°C的条 件下在冷冻干燥机上冻干后即得到两性聚合物A与多金属氧簇化合物B的有机无机杂化材 料，即为所述分散剂。7. 权利要求1所述分散剂在纳米氧化铝分散中的应用方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将分散剂和纳米氧化铝按照20~40:100的质量比加入水中并以1000(^/1^11转速 快速搅拌； (2) 搅拌后利用超声波分散法对水溶液进行分散处理，所述超声波工作频率为40KHz。8. 根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，所述纳米氧化铝粒径为40~70nm，加 入量为5~30g/L。
【专利摘要】本发明提供了一种分散剂、其制备方法及其在纳米氧化铝分散中的应用，所述分散剂是将两性聚合物水溶液和多金属氧簇化合物水溶液按照1：1的体积比例进行混合，且两性聚合物单位电荷浓度与多金属氧簇化合物单位电荷浓度比例为1:10，在室温下磁力搅拌12～24小时，用截留分子量为3000～3800道尔顿的透析膜透析24～48小时，在真空度为1Pa，温度为-65℃至-55℃的条件下在冷冻干燥机上冻干后所得的有机无机杂化材料。该分散剂可以在水中发生电离，带有一定的负电荷，吸附在纳米氧化铝的表面，而该分散剂的另一部分可在水介质中充分伸展，通过空间位阻效应阻止周围纳米氧化铝粒子的靠近，进而实现了纳米氧化铝稳定分散的效果，并使其平均粒径达到90纳米以下。
【IPC分类】B01F17/52, C08F283/06, C09C3/10, C08F220/34, C08F220/06, C09C1/40
【公开号】CN105457556
【申请号】CN201510778179
【发明人】张茜, 刘加平, 冉千平, 杨勇, 舒鑫, 赵红霞
【申请人】江苏苏博特新材料股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月13日