[发明专利]一种包覆PS的Gd2O3粒子制备方法及其复合材料

说明书

技术领域

本发明属于功能型高分子材料制备领域，尤其涉及复合屏蔽材料的制备。

背景技术

中国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首^[1]。大多数稀土元素呈现顺磁性且具有可塑性。目前稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。由于稀土元素的特殊价电子构型为4f^0-145d^0-16S²6p⁰，形成化合物时4f，5d，6s，6P均可以作为价轨道，即价电子在多空间方向上均有伸展，具有多种用途。根据Gd₂O₃颗粒尺寸达到纳米量级时具有较宽的Stokes位移、较窄的线性发射谱带以及长时间发光特性（1～2ms），Gd元素现有应用于发光材料，而为了提高其发光性能，通常对其进行改性得到参杂型的Gd₂O₃纳米核壳粒子，例如通过参杂发光材料Eu，提高发光性能，表面包覆一层或多层惰性材料（液相法在Gd₂O₃：Eu表面包覆SiO₂的研究），如SiO₂、Al₂O₃或其它的金属氧化物，在颗粒表面包覆一层惰性保护膜，避免荧光粉和水溶液直接作用，反应结束后的产物需要在高温下进行焙烧，从而有效提高和改善荧光粉材料的物理和发光性能。又或者参杂发光材料Tb³⁺，在颗粒表面包覆聚硅氧烷层（核壳结构纳米颗粒Gd₂O₃：Tb³⁺/SiO_x的制备及发光性能研究），虽然表面包覆后不改变Gd₂O₃：Tb³⁺纳米颗粒的发光性质，但是包覆后的粒子发光强度较包覆前降低。

将其应用屏蔽材料时，常用的屏蔽元素铅只有6s，6p作价轨道，而Gd形成化合物时4f，5d，6s，6P均可以作为价轨道，其价电子的空间“覆盖”范围较大，因此会增加康普顿散射的几率，对低能和中能射线的吸收能力优于铅。目前基本都是将其氧化物与高分子树脂材料共混得到复合屏蔽材料。但Gd₂O₃是无机填料，其颗粒表面具有亲水性，而树脂材料的表面显示憎水性，因此共混时存在相容性不好的缺陷，影响复合材料的屏蔽性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备条件温和的，得到的复合屏蔽材料屏蔽性能高的Gd₂O₃@PS粒子制备方法及其复合材料。

本发明提供一种Gd₂O₃@PS粒子制备方法，

①制备Gd(OH)₃的醇溶液；

②将硅烷偶联剂KH-570的醇溶液加入到Gd(OH)₃的醇溶液中，得到KH-570-Gd(OH)₃；

③制备SDS（十二烷基硫酸钠）和吐温-80的混合乳液，将混合乳液分为两份，向其中分别加入KH-570-Gd(OH)₃和St（苯乙烯）；

④将加有St的混合乳液与加有KH-570-Gd(OH)₃的混合乳液混合，加入引发剂进行乳液聚合反应，破乳，得到Gd₂O₃@PS粒子。

优选地，硅烷偶联剂KH-570与Gd(OH)₃的摩尔比为1:1.1。

进一步优选地，步骤②的具体操作是：将KH-570硅烷偶联剂的醇液逐滴加入到超声分散的Gd(OH)₃醇液中，N₂气氛保护下，50～80℃反应8～15h，过滤洗涤，35℃真空干燥得到KH-570-Gd(OH)₃。

更优选地，硅烷偶联剂KH-570的醇溶液的质量浓度为0.05%。

优选地，SDS和吐温-80的质量比为6:1。

步骤③中将混合乳液均分为两份，其中混合乳液未分为两份前的总质量与St的质量比为1:0.2～0.4，KH-570-Gd(OH)₃与St的质量比为2:3。