专利名称：一种纳米颗粒分散剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及分散剂，具体地说是一种纳米颗粒分散剂及制备方法。
背景技术：
纳米颗粒通常指尺度在1～100nm之间的细小颗粒，属于微观粒子和宏观物体交界的过渡区域，具有一系列新的物理、化学特性，因而近些年成为科学界、产业界关注的热点。通过添加纳米颗粒而改善传统有机涂料的性能是目前有机涂料研究领域的热点，并获得了一些令人满意的研究结果。如利用纳米粒子比表面大，能吸收电磁波，同时粒径小于红外及雷达波长，能透过可见光和红外线的特点，制成具有隐身功能的涂料；利用纳米粒子具有更强的随角异色效应，制成豪华轿车面漆；用纳米TiO2、SiO2改性防腐蚀涂料；添加了纳米TiO2、SiOX的乳胶涂料的耐擦洗性、抗老化性均得到提高；利用纳米TiO2/ZnO对紫外线的吸收作用制成紫外线屏蔽涂料等。
由于纳米颗粒比表面积大，比表面能高，属于热力学不稳定体系，在应用过程中极易团聚，导致最终应用时失去纳米颗粒应有的物性和功能。因而有效解决纳米颗粒的团聚，并使纳米颗粒在介质中稳定分散是保证其应用的技术关键。近些年随着纳米技术的应用，研制纳米颗粒分散剂的工作也成为科学界、产业界关注的热点。如利用分散剂、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂分散纳米颗粒，根据应用体系的实际情况合成超分散剂，对纳米颗粒进行改性来改善颗粒的分散性等方法均取得了较好的效果。但分散剂用于分散常规填料有很好的效果，而用于分散纳米颗粒的效果却不好；要保证偶联剂的使用效果必须使偶联剂的水解反应能够进行，因而影响了它们在无水的溶剂型涂料中的应用效果；超分散剂是针对应用体系合成的，因而使用范围窄；而对纳米颗粒改性的方法虽然应用效果好，但增加了生产的工序、提高了生产成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种分散均匀、储存稳定性好、工艺简单且适用性强的纳米颗粒分散剂及制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下本发明分散剂成份，按重量百分比计，10～50％表面活性剂作为组分a，40～80％ Disperbykbyk-160系列分散剂作为组分b，5～10％芳烃化合物作为组分c；其中，组分a可以是小于、等于15个碳的有机羧酸盐、磷酸酯或磺酸盐；组分b指Disperbykbyk-160、Disperbyk-161、Disperbykbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbyk-166、Disperbykbyk-167或Disperbykbyk-169(德国BYK化学品有限公司)；组分c指苯、甲苯或二甲苯。
其配制方法首先将组分a与组分c在常温、常压下混合，使组分a充分溶解在组分c中，然后将组分b缓慢加入，混合均匀。
本发明具有如下优点1、本发明是在德国BYK化学品有限公司的Disperbyk-160系列分散剂的基础上研制的一种分散剂，可应用在溶剂型涂料中，在涂料的研磨过程中将本发明的分散剂直接与纳米颗粒一起加入，得到纳米颗粒良好分散的涂料，并且涂料的储存稳定性好。
2、分散剂适用性强，可用于纳米Ti颗粒、纳米TiO2颗粒、纳米Al颗粒，以及这些纳米颗粒混合颗粒的分散；3、配制工艺简单。
4、使用方法简单，可以和纳米颗粒混合均匀后直接加入研磨体系中，不需增加额外的分散设备和工序。
图1为本发明的一个实施例纳米Ti颗粒的分散照片。
图2为本发明的一个实施例纳米Ti颗粒分散在环氧树脂中放置7个月的照片。
图3为本发明的一个实施例纳米Ti颗粒的分散照片。
图4为本发明的一个实施例纳米TiO2颗粒的分散照片。
图5为本发明的一个实施例纳米Al颗粒的分散照片。
图6为本发明的一个对比例Disperbyk-160分散纳米Ti颗粒的照片。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
实施例1分散剂成份油酸钠10％；Disperbyk-160 80％；甲苯 10％。
其制备是首先将油酸钠与甲苯在25℃、1atm下混合，使油酸钠充分溶解在甲苯中，然后将Disperbyk-160组分缓慢加入，混合均匀。配制好后将其与纳米Ti颗粒混合10min.，然后将混合液加入环氧树脂中，在砂磨机中研磨30min.，取研磨好的母液滴在特制的铜网上，在Philips公司EM420型分析电子显微镜下观察纳米颗粒在母液中的分散状况，如图1、图2所示。由图1看出Ti纳米颗粒分散均匀，粒径小于100nm。由图2看出分散在环氧树脂中的纳米Ti颗粒放置7个月未见分层，说明体系的储存稳定性非常好。
实施例2与实施例1不同之处在于分散剂成份硬酯酸钠 50％；Disperbyk-166 40％；二甲苯 10％。
配制好后将分散剂与纳米Ti颗粒混合10min.，然后将混合液加入环氧树脂中，在砂磨机中研磨30min.，取研磨好的母液滴在特制的铜网上，在Philips公司EM420型分析电子显微镜下观察纳米颗粒在母液中的分散状况，如图3所示。由图3看出Ti纳米颗粒分散均匀，粒径小于100nm。
实施例3与实施例1不同之处在于分散剂成份十二烷基苯磺酸钾50％；Disperbyk-161 45％；苯 5％。
配制好后将分散剂与纳米TiO2颗粒混合10min.，然后将混合液加入环氧树脂中，在砂磨机中研磨30min.，取研磨好的母液滴在特制的铜网上，在Philips公司EM420型分析电子显微镜下观察纳米颗粒在母液中的分散状况，如图4所示。由图4看出TiO2纳米颗粒分散均匀，粒径小于100nm。
实施例4与实施例1不同之处在于分散剂成份磷酸三丁酯35％；Disperbyk-166 57％；二甲苯8％。
配制好，然后将分散剂与纳米Al颗粒混合10min.，然后将混合液加入环氧树脂中，在砂磨机中研磨30min.，取研磨好的母液滴在特制的铜网上，在Philips公司EM420型分析电子显微镜下观察纳米颗粒在母液中的分散状况，如图5所示。由图5看出Al纳米颗粒分散均匀，粒径小于100nm。
本发明所述组分b还可以采用Disperbykbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbykbyk-167或Disperbykbyk-169。
对比例分散剂成份Disperbyk-160 100％将分散剂Disperbyk-160与纳米Ti颗粒混合10min.，然后将混合液加入环氧树脂中，在砂磨机中研磨30min.，取研磨好的母液滴在特制的铜网上，在Philips公司EM420型分析电子显微镜下观察纳米颗粒在母液中的分散状况，如图6所示。由图6看出Ti纳米颗粒分散不均匀，粒径大于100nm。
权利要求
1.一种纳米颗粒分散剂，其特征在于按重量百分比计，由10～50％表面活性剂作为组分a，40～80％Disperbykbyk-160系列分散剂作为组分b，5～10％芳烃化合物作为组分c。
2.按权利要求1所述纳米颗粒分散剂，其特征在于所述组分a可以是小于、等于15个碳的有机羧酸盐、磷酸酯或磺酸盐。
3.按权利要求1所述纳米颗粒分散剂，其特征在于所述组分b指Disperbykbyk-160、Disperbyk-161、Disperbykbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbyk-166、Disperbykbyk-167或Disperbykbyk-169。
4.按权利要求1所述纳米颗粒分散剂，其特征在于所述组分c指苯、甲苯或二甲苯。
5.一种纳米颗粒分散剂的配制方法，其特征在于首先将10～50％表面活性剂的组分a与5～10％芳烃化合物的组分c在常温、常压下混合，使组分a充分溶解在组分c中，然后将40～80％Disperbykbyk-160系列分散剂的组分b缓慢加入，混合均匀。
全文摘要
本发明涉及分散剂，具体地说是一种纳米颗粒分散剂及制备方法。按重量百分比计，由10～50％表面活性剂，40～80％ Disperbykbyk－160系列分散剂，5～10％芳烃化合物组成；配制方法首先将10～50％表面活性剂的组分a与5～10％芳烃化合物的组分c在常温、常压下混合，使组分a充分溶解在组分c中，然后将40～80％ Disperbykbyk－160系列分散剂的组分b缓慢加入，混合均匀。本发明具有分散均匀、储存稳定性好、工艺简单且适用性强的特点。
文档编号B01F3/12GK1718275SQ200410020948
公开日2006年1月11日 申请日期2004年7月9日 优先权日2004年7月9日
发明者王福会, 邵亚薇, 李瑛 , 杜元龙 申请人:中国科学院金属研究所