[发明专利]一种分散剂、其制备方法及其在纳米氧化铝分散中的应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料、分散技术领域，具体涉及一种分散剂、其制备方法及其在纳米 氧化铝分散中的应用。

背景技术

纳米颗粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺寸大于原子簇，小于普通 的微粉，当其粒子尺寸进入纳米量级时，具有许多与众不同的性质，在很多领域都有良好的 应用前景。纳米氧化铝由于颗粒小、纯度高且分布均匀，其表面电子结构和晶体结构发生较 大的变化，因而具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应、宏观量子隧道效应及体积效应等 特殊性能，因此，比常规材料具有一些更优异的特性和广泛地应用前景。目前，已被广泛应 用于轻工、化工、建材等传统产业以及新材料、微电子、宇航工业等高科技领域。

但就纳米颗粒本身的性质而言，由于其具有粒度小、比表面积大、表面能高、表面 原子数增多及原子配位数不足等特点，因而使得这些纳米颗粒具有很高的活性，极不稳定， 易团聚形成更稳定的、尺寸较大的团聚体。与此同时，纳米颗粒形成团聚体之后就不能以单 一颗粒形态分散开来，同时也就不再具有相应的纳米特性，所以纳米颗粒的团聚是制约纳 米氧化铝应用性能的重要因素，因此，急需开发出一种分散剂对纳米氧化铝进行分散处理。

中国发明专利“一种纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分散的处理方法” (CN101215430B)公开了一种纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分散的处理方法。此发明是以高 速球磨为分散方式，并在纳米氧化铝投入有机溶剂稳定分散时，加入钛酸酯偶联剂，利用钛 酸酯偶联剂对纳米氧化铝进行有机表面处理，以提高纳米氧化铝在有机溶剂中的分散性和 稳定性，使纳米氧化铝在有机溶剂中稳定分散。该发明是对纳米氧化铝进行表面改性，工艺 较为复杂，要用到球磨机等机器，且该发明并未提及纳米氧化铝粉体材料在水溶液中的分 散效果。

中国发明专利“纳米氧化铝浆组合物及其制备方法”(CN1242001C)公开了一种纳 米氧化铝浆组合物及其制备方法，其制备方法是将高分子分散剂加入溶剂中，再加入纳米 氧化铝用高速分散机分散10-60分钟，所得的纳米氧化铝浆研磨20分钟-24小时，制成纳米 氧化铝浆成品。该方法同样存在使用球磨机等能耗高且耗时问题。

中国发明专利“一种水分散性良好的纳米氧化铝浆料的制备方法” (CN102659152B)公开了一种在水中可稳定分散的纳米氧化铝浆料的制备方法，即首先采用 溶胶-凝胶法制备粒径为25-30nm的纳米氧化铝粉末，然后将得到的纳米氧化铝粉末与有机 分散剂混合均匀后即得到在水中可稳定分散的纳米氧化铝浆料。该发明首先采用特殊工艺 制备的纳米氧化铝颗粒，这对进一步广泛应用有一定的局限性，且在分散过程中仅添加小 分子分散剂，对今后的长期分散稳定性有一定的影响，最后该发明并未提及纳米氧化铝粉 体材料在水溶液中分散后的粒径大小。

发明内容

针对现有技术中纳米氧化铝分散工艺复杂，耗能耗时较多，以及分散后的粒径很 难达到纳米级别等问题。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。

与现有技术不同的是，本发明中所使用到的分散剂仅为单一有机无机杂化材料， 且并非常见的脂肪酸或者偶联剂等，分散剂的制备过程较为简便，且分散操作的过程耗时 较短。所得到的纳米氧化铝分散体系稳定分散性较强，不会为今后的应用造成阻碍，且分散 所得到的纳米氧化铝的尺寸可以控制在90纳米范围内。

本发明提供了一种分散剂，该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：

式中R₁为H或CH₃，R₂为H、CH₃，R₃为H、CH₃，M表示碱金属离子或者铵离子，其中x:y＝1 ～1.1，y:z＝1～1.5，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，n为乙氧基链节平均重复单元数；

多金属氧簇化合物B用通式(Ⅱ)表示：