ZnO纳米球的微波水热合成及纯丙乳液改性研究.pdfVIP

朱振峰 等 ：ZnO纳米球的微波水热合成及纯丙乳液改性研究 ZnO纳米球的微波水热合成及纯丙乳液改性研究 朱振峰，王小枫 ，刘 辉，刘俊莉，杜 娟 (陕西科技大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 710021) 摘 要 ： 以六水合硝酸锌和三 乙醇胺为原料 ，采用微 中，并测试 了其涂膜的机械性能和耐水性能。 波水热法快速合 成 出形貌规 则的 ZnO 纳米球 。利 用 2 实 验 XRD、SEM、TEM等分析手段对样品进行表征。结果 表明ZnO纳米球直径 约 150nm 且单分散性 良好 ； 2．1 实验药品 TEM 分析显示 ZnO纳米球是 由10～20nm 的晶粒堆 硝酸锌 (Zn(NO。) ·6H O，99．096／)郑州市派尼 积而成的疏松球形结构；在较大的水热温度和水热时 化学试剂厂 ；三乙醇胺 (N(CHCH2OH)。，85．0 )天 间范 围 内，所得 产物 均 为 100～200nm 的颗 粒 。将 津市 红 岩 化 学 试 剂 厂 ；无 水 乙醇 (cH。cH 0H， ZnO纳米粒子改性后掺入到纯丙乳液 中形成复合乳 99．7 )西安化学试剂厂；所用纯丙乳液为参照文献 液，其涂膜的抗张强度和断裂伸长率均有较大提高，涂 [1，11]自制，试验 中所用水均为去离子水。 膜浸泡 48h后的吸水率也 降低约 1O 。 2．2 ZnO纳米球的制备 关键词 ： ZnO；纳米球 ；微波水热法 ；三乙醇胺 ；纯丙 称取 1．2gZn(NO。)2·6HzO溶于 40mL三乙醇 乳液 胺 、160mL无水乙醇和40mL水的混合溶液中，磁力搅 中图分类号： TB34；O64 文献标识码 ：A 拌 1h后再超声分散 10min，将混合溶液分别转入 4个 文章编号 ：1001-973l(2Ol1)l2-2285—04 带有聚 四氟 乙烯 内衬 的反应釜 中(填充 比为 6O )， 180。C微波水热反应 15min；水热反应结束后冷却至室 1 引 言 温 ，收集 白色沉淀并用去离子水 、无水乙醇分别洗涤数 纯丙乳液是由多种丙烯酸 、甲基丙烯酸 、甲基丙烯 次 ，置于真空干燥箱 中 6O。C干燥 12h，即可获得 ZnO 酸 甲酯，丙烯酸酯类单体 以及功能性助剂共聚而成的 纳米球 。 乳液，其在建筑涂料、皮革涂饰剂等领域有着广泛的应 2．3 ZnO纳米球 的改性及复合乳液的制备 用口]。在乳液体系中，乳化剂含量升高(10 )将导 称取一定量的ZnO纳米球 ，与分散剂和水混合形 致微乳液的耐水性、附着力降低 ，从而限制了其涂膜性 成均匀体系；在 ZnO水体系中加入丙烯酸类单体和引 能的进一步提高[3]。利用纳米 TiO。、SiO 和 ZnO等 发剂聚合生成聚丙烯酸酯 (PA)包裹 ZnO 的复合粒 无机材料对纯丙乳液进行改性是当前涂料改性研究的 子 ；取一定量 的PA／ZnO复合粒子与纯丙乳液共混 ， 又一热点。纳米复合材料由于具有纳米尺寸效应、表 将复合乳液在干净的表面皿上静置成膜 ，然后置于烘 面效应以及纳米粒子与基体界面间强的相互作用，使 箱 中50℃下干燥至恒重 (ZnO纳米球含量为0．295／)。 其力学性能、热学性能等 明显优于其它常规复合材 2．4 ZnO纳米球的表征 料 ]。六方纤锌矿 ZnO是一种性能优异的半导体材 X射线衍射(XRD)分析在 日本 Rigaku的D／max- 料 ，其禁带宽度为3．4eV，被广泛应用于橡胶 、涂料、催 2200型 X 射