通过超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法

文档序号:5269430阅读:104来源:国知局
通过超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法
【专利摘要】一种超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,包含以下步骤:步骤一:将氧化镍与油酸正丁酯按照质量比1:4-6在密封条件下搅拌混合;步骤二:将浸渍后的氧化镍用乙醇洗涤,真空干燥至恒重;步骤三:将去离子水与十二烷基磺酸钠在密封条件下搅拌溶解,获得水相溶液;步骤四:通过超声分散将氧化镍、偶氮二异丁腈分散在苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸酯的油相中;步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的所述水相溶液中,滴加完成后继续搅拌,获得超浓乳液;步骤六:密封离心所述超浓乳液,在恒温水浴锅中反应12-36h,通过提纯、真空干燥获得产物。按上述工艺获得的产物包覆率高,反应所需时间较短,材料在应用中与聚合物的相容性可以得到很好的提高。
【专利说明】通过超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及氧化镍纳米复合材料的制备方法,特别涉及一种通过超浓乳液制备纳 米复合材料的新的工艺方法,属于功能化高分子材料制备的工艺【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 氧化镍的用途广泛,不仅在石油化工,涂料,橡胶工业有着广泛的应用,而且还在 磁性材料,气体传感器,压电材料,高效催化剂,压敏电阻和塑料材料等得到广泛的应用。纳 米氧化镍是指颗粒粒径在l-l〇〇nm之间范围的,它具有小尺寸,表面效应,宏观量子隧道效 应,量子尺寸效应等有别于宏观材料的特殊性质,使得纳米氧化镍在光,电,磁,化学等方面 具有一系列新的性能,如非迁移性,荧光,屏蔽紫外线能力,光催化活性等多种活性。这些新 的特性进一步推广了氧化镍的应用。
[0003] 然而在纳米材料使用过程中也有很多的不足之处,例如,粒子的易于团聚,加入到 材料中与有机物材料的相容性差等,都阻碍了其的应用领域和前景。近些年,许多研究开 始通过制备纳米复合有机材料,这样材料不仅拥有纳米结构得来的新的特性,而且也提高 聚合物的机械强度。Demir and Koynov成功制备聚甲基丙烯酸甲酯/ZnO纳米复合材料, R. Y. Hong等人成功制备了聚苯乙烯接枝纳米氧化镍。这些都是通过对无机材料表面接枝或 包裹从而使得无机材料表面得以改性,不仅获得较好的到纳米氧化镍分散性,而且材料在 有机聚合物的相容性也有所提高。


【发明内容】

[0004] 针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种通过超浓乳液制备 纳米复合材料的新的工艺方法,超浓乳液又称高内相比乳液,凝胶乳液,体系中分散相的体 积分数大于〇. 74,外观像胶冻。在超浓乳液中,分散相由连续相薄膜分开成很多的多面体液 泡,由于界面的压力的作用使得分散相的形状发生变化形成很多不规则的球体。由于超浓 乳液的结构具有高粘度、粘弹流变行为等性质,有效提高超浓乳液与纳米氧化镍的相容性, 可用于制备高分子量单分散性聚合物乳胶粒子。
[0005] 为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
[0006] -种超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,包含以下步骤:
[0007] 步骤一:将氧化镍与油酸正丁酯按照质量比1:4-6在密封条件下搅拌混合;
[0008] 步骤二:将浸渍后的氧化镍用乙醇洗涤,真空干燥至恒重;
[0009] 步骤三:将去离子水与十二烷基磺酸钠在密封条件下搅拌溶解,获得水相溶液;
[0010] 步骤四:通过超声分散将氧化镍、偶氮二异丁腈分散在苯乙烯与三烯丙基异三聚 氰酸酯的油相中;
[0011] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的所述水相溶液中,滴加 完成后继续搅拌,获得超浓乳液;
[0012] 步骤六:密封离心所述超浓乳液,在恒温水浴锅中反应12_36h,通过提纯、真空干 燥获得产物。
[0013] 进一步地,所述步骤三中去离子水与十二烷基磺酸钠的质量比为9-12:1,所述步 骤四中苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸酯的质量比为:9-12:1,氧化镍的占所述油相单体的 质量百分比为小于10%,偶氮二异丁腈占所述油相单体的质量百分比为小于1%。
[0014] 进一步地,所述步骤一中氧化镍与油酸正丁酯的质量比为1:5,所述步骤三中去离 子水与十二烷基磺酸钠的质量比为10:1,所述步骤四中苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸酯的 质量比为10:1。
[0015] 进一步地,在所述步骤一中搅拌混合的转速为500r/分钟,时间为30分钟。
[0016] 进一步地,在所述步骤二中真空干燥温度为70°C。
[0017] 进一步地,在所述步骤三中搅拌溶解采用磁力搅拌,转速为500r/分钟,时间为20 分钟。
[0018] 进一步地,在所述步骤五中,滴加时使用磁力搅拌器,转速为500r/分钟,时间为 15-20分钟,滴加后继续搅拌时间为10分钟。
[0019] 进一步地,在所述步骤六中,密封离心转速为500r/分钟,时间为1-2分钟。
[0020] 进一步地,在所述步骤六中,恒温水浴的温度为60°C,反应时间为24h。
[0021] 进一步地,在所述步骤六中,提纯采用索氏提取器,提纯时间为24h,真空干燥温度 为 70°C。
[0022] 采用上述技术方案,本发明的有益效果有:
[0023] 1、超浓乳液聚合在聚合中存在两个非常重要的乳液聚合特性,一是聚合中由于自 身的加热从而加快了反应速率的同时获得较高的聚合速率和较大的分子量,二是乳胶粒子 的大小由液胞决定,而液胞的大小则可通过表面活性剂的浓度和体积分数来控制,因而纳 米氧化镍乳胶粒子的尺寸是可控的。
[0024] 2、通过超浓乳液制备氧化镍的纳米复合材料,氧化镍纳米复合材料的机械强度有 效提1?。
[0025] 3、工艺简单,操作方便,产物包覆率高,所需时间较短,材料在应用中与聚合物的 相容性可以得到很好的提高。
[0026] 4、本发明方法制备的材料可用于塑料、包装、油漆等方面领域。

【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明 进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限 定本发明。
[0028] 本实施例提供一种超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,包含以下步骤:
[0029] 步骤一:将氧化镍与油酸正丁酯按照质量比1:4-6在密封条件下搅拌混合;
[0030] 步骤二:将浸渍后的氧化镍用乙醇洗涤,真空干燥至恒重;
[0031] 步骤三:将去离子水与十二烷基磺酸钠在密封条件下搅拌溶解,获得水相溶液;
[0032] 步骤四:通过超声分散将氧化镍、偶氮二异丁腈分散在苯乙烯与三烯丙基异三聚 氰酸酯的油相中;
[0033] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的所述水相溶液中,滴加 完成后继续搅拌,获得超浓乳液;
[0034] 步骤六:密封离心所述超浓乳液,在恒温水浴锅中反应12_36h,通过提纯、真空干 燥获得产物。
[0035] 以下以优选的实施例对本发明进行进一步说明。
[0036] 实施例一:
[0037] 步骤一:按5g氧化镍、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封,常温下在转速500r/分 钟情况下,搅拌30分钟。
[0038] 步骤二:将浸渍过的氧化镍用乙醇洗涤2遍,洗涤过后放在真空干燥箱70°C下干 燥至恒重;
[0039] 步骤三:量取去离子水、十二烷基磺酸钠各4g、0. 4g加入锥形瓶中密封,常温下在 转速500r/分钟情况下,搅拌20分钟溶解;
[0040] 步骤四:将0. 9g处理过的氧化镍、0. 16g偶氮二异丁腈分和16g的苯乙烯、1. 6g三 烯丙基异三聚氰酸酯一起加入到锥形瓶密封,在超声仪器中超声分散20分钟;
[0041] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的水相溶液中,在500r/ 分钟磁力搅拌下搅拌15分钟,滴加完成后继续搅拌,搅拌时间为10分钟获得白色胶冻状超 浓乳液;
[0042] 步骤六:将上述乳液转入离心试管中,密封离心,离心转速500r/分钟,时间1分 钟,在60°C的恒温水浴锅中反应24h,通过索氏提取器萃取、并置于真空干燥箱中70°C,干 燥获得产物。
[0043] 实施例二:
[0044] 步骤一:按5g氧化镍、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封,常温下在转速500r/分 钟情况下,搅拌30分钟;
[0045] 步骤二:将浸渍过的氧化镍用乙醇洗涤3遍,洗涤过后放在真空干燥箱70°C下干 燥至恒重;
[0046] 步骤三:量取去离子水、十二烷基磺酸钠各3. 6g、0. 4g加入锥形瓶中密封,常温下 在转速500r/分钟情况下,搅拌20分钟溶解;
[0047] 步骤四:将1. 6g处理过的氧化镍、0. 16g偶氮二异丁腈分和14. 4g的苯乙烯、1. 6g 三烯丙基异三聚氰酸酯一起加入到锥形瓶密封,在超声仪器中超声分散20分钟;
[0048] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的水相溶液中,在500r/ 分钟磁力搅拌下搅拌20分钟,滴加完成后继续搅拌,搅拌时间为10分钟获得白色胶冻状超 浓乳液;
[0049] 步骤六:将上述乳液转入离心试管中,密封离心,离心转速500r/分钟,时间2分 钟,在60°C的恒温水浴锅中反应36h,通过索氏提取器萃取、并置于真空干燥箱中70°C,干 燥获得产物。
[0050] 实施例三:
[0051] 步骤一:按5g氧化镍、30g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封,常温下在转速500r/分 钟情况下,搅拌30分钟;
[0052] 步骤二:将浸渍过的氧化镍用乙醇洗涤2遍,洗涤过后放在真空干燥箱70°C下干 燥至恒重;
[0053] 步骤三:量取比去离子水、十二烷基磺酸钠各4. 4g、0. 4g加入锥形瓶中密封,常温 下在转速500r/分钟情况下,搅拌20分钟溶解;
[0054] 步骤四:将1. 6g处理过的氧化镍、0. lg偶氮二异丁腈分和17. 6g的苯乙烯、1. 6g 三烯丙基异三聚氰酸酯一起加入到锥形瓶密封,在超声仪器中超声分散20分钟;
[0055] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的水相溶液中,在500r/ 分钟磁力搅拌下搅拌20分钟,滴加完成后继续搅拌,搅拌时间为10分钟获得超浓乳液;
[0056] 步骤六:将上述乳液转入离心试管中,密封离心,离心转速500r/分钟,时间2分 钟,在60°C的恒温水浴锅中反应12h,通过索氏提取器萃取、并置于真空干燥箱中70°C,干 燥获得产物。
[0057] 实施例四:
[0058] 步骤一:按5g氧化镍、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封,常温下在转速500r/分 钟情况下,搅拌30分钟;
[0059] 步骤二:将浸渍过的氧化镍用乙醇洗涤3遍,洗涤过后放在真空干燥箱70°C下干 燥至恒重;
[0060] 步骤三:量取比去离子水、十二烷基磺酸钠各4. 0g、0. 4g加入锥形瓶中密封,常温 下在转速500r/分钟情况下,搅拌20分钟溶解;
[0061] 步骤四:将1. 6g处理过的氧化镍、0. lg偶氮二异丁腈分和16g的苯乙烯、1. 6g三 烯丙基异三聚氰酸酯一起加入到锥形瓶密封,在超声仪器中超声分散20分钟;
[0062] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的水相溶液中,在500r/ 分钟磁力搅拌下搅拌20分钟,滴加完成后继续搅拌,搅拌时间为10分钟获得白色胶冻状超 浓乳液;
[0063] 步骤六:将上述乳液转入离心试管中,密封离心,离心转速500r/分钟,时间2分 钟,在60°C的恒温水浴锅中反应24h,通过索氏提取器萃取、并置于真空干燥箱中70°C,干 燥获得产物。
[0064] 实施例五:
[0065] 步骤一:按5g氧化镍、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封,常温下在转速500r/分 钟情况下,搅拌30分钟;
[0066] 步骤二:将浸渍过的氧化镍用乙醇洗涤3遍,洗涤过后放在真空干燥箱70°C下干 燥至恒重;
[0067] 步骤三:量取比去离子水、十二烷基磺酸钠各4. 8g、0. 4g加入锥形瓶中密封,常温 下在转速500r/分钟情况下,搅拌20分钟溶解;
[0068] 步骤四:将1.92g处理过的氧化镍、0. 192g偶氮二异丁腈分和19. 2g的苯乙烯、 1. 6g三烯丙基异三聚氰酸酯一起加入到锥形瓶密封,在超声仪器中超声分散20分钟;
[0069] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的水相溶液中,在500r/ 分钟磁力搅拌下搅拌20分钟,滴加完成后继续搅拌,搅拌时间为10分钟获得超浓乳液;
[0070] 步骤六:将上述乳液转入离心试管中,密封离心,离心转速500r/分钟,时间2分 钟,在60°C的恒温水浴锅中反应24h,通过索氏提取器萃取、并置于真空干燥箱中70°C,干 燥获得产物。
[0071] 实施例六:
[0072] 步骤一:按5g氧化镍、25g油酸正丁酯置于锥形瓶中密封,常温下在转速500r/分 钟情况下,搅拌30分钟。
[0073] 步骤二:将浸渍过的氧化镍用乙醇洗涤2遍,洗涤过后放在真空干燥箱70°C下干 燥至恒重;
[0074] 步骤三:量取比去离子水、十二烷基磺酸钠各4g、0. 4g加入锥形瓶中密封,常温下 在转速500r/分钟情况下,搅拌20分钟溶解;
[0075] 步骤四:将1. 6g处理过的氧化镍、0. 16g偶氮二异丁腈分和16g的苯乙烯、1. 6g三 烯丙基异三聚氰酸酯一起加入到锥形瓶密封,在超声仪器中超声分散20分钟;
[0076] 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的水相溶液中,在500r/ 分钟磁力搅拌下搅拌20分钟,滴加完成后继续搅拌,搅拌时间为10分钟获得超浓乳液;
[0077] 步骤六:将上述乳液转入离心试管中,密封离心,离心转速500r/分钟,时间2分 钟,在60°C的恒温水浴锅中反应24h,通过索氏提取器萃取、并置于真空干燥箱中70°C,干 燥获得产物。
[0078] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范 围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,包含以下步骤: 步骤一:将氧化镍与油酸正丁酯按照质量比1:4-6在密封条件下搅拌混合; 步骤二:将浸渍后的氧化镍用乙醇洗涤,真空干燥至恒重; 步骤三:将去离子水与十二烷基磺酸钠在密封条件下搅拌溶解,获得水相溶液; 步骤四:通过超声分散将氧化镍、偶氮二异丁腈分散在苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸 酯的油相中; 步骤五:将步骤四中得到的混合液缓慢滴加到步骤三中的所述水相溶液中,滴加完成 后继续搅拌,获得超浓乳液; 步骤六:密封离心所述超浓乳液,在恒温水浴锅中反应12-36h,通过提纯、真空干燥获 得产物。
2. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,所 述步骤三中去离子水与十二烷基磺酸钠的质量比为9-12:1,所述步骤四中苯乙烯与三烯丙 基异三聚氰酸酯的质量比为9-12:1,氧化镍占所述油相单体的质量百分比为小于10%,偶 氮二异丁腈占所述油相单体的质量百分比为小于1%。
3. 根据权利要求2所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,所 述步骤一中氧化镍与油酸正丁酯的质量比为1:5,所述步骤三中去离子水与十二烷基磺酸 钠的质量比为10:1,所述步骤四中苯乙烯与三烯丙基异三聚氰酸酯的质量比为10:1。
4. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤一中搅拌混合的转速为500r/分钟,时间为30分钟。
5. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤二中真空干燥温度为70°C。
6. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤三中搅拌溶解采用磁力搅拌,转速为500r/分钟,时间为20分钟。
7. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤五中,滴加时使用磁力搅拌器,转速为500r/分钟,时间为15-20分钟,滴加后继续 搅拌时间为10分钟。
8. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤六中,密封离心转速为500r/分钟,时间为1-2分钟。
9. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤六中,恒温水浴的温度为60°C,反应时间为24h。
10. 根据权利要求1所述的超浓乳液制备氧化镍纳米复合材料的方法,其特征在于,在 所述步骤六中,提纯采用索氏提取器,提纯时间为24h,真空干燥温度为70°C。
【文档编号】B82Y40/00GK104192916SQ201410475364
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】蔡建球 申请人:太仓金凯特种线缆有限公司
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