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纳米ZnO是一种新型多功能精细化工产品,用途十分广泛,但由于纳米ZnO的团聚问题,使其应用性能受到很大影响。本文采用多种方法对纳米ZnO进行表面修饰,以期使纳米ZnO 在有机介质中获得良好的分散性,并对表面修饰纳米ZnO的性能及应用进行探讨。
1.用正硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷(DEDMS)为共前驱体,通过溶胶-凝胶反应得到有机修饰氧化硅杂化材料,并用其对纳米ZnO 粉体进行表面修饰,在纳米ZnO 微粒表面形成厚度约为4 nm的修饰层,同时对修饰机理进行了简要阐述。用有机修饰氧化硅进行表面修饰,可同时把有机成分和无机成分引入ZnO表面。经表面修饰后纳米ZnO 粉体表现出强憎水亲油性,可有效提高其与有机物的相容性;使纳米ZnO的光催化活性得到有效地抑制;保持紫外屏蔽效果的同时,可见光透过率得以提高;表面修饰后纳米ZnO 粉体的稳定性提高,用其配制防晒配方,可有效减小纳米ZnO 微粒向水相的转移。用表面修饰纳米ZnO 制备的W/O 型防晒乳液具有良好的UVA 防护性能,而且与UVB 防晒剂对甲氧基肉桂酸辛酯(OMC)同时使用,对提高防晒指数有明显的协同效应。说明用本方法制备的表面修饰纳米ZnO 作为UVA 防晒剂在防晒化妆品中具有良好的应用前景。
2.用原位表面修饰法制备了有机修饰氧化硅修饰的纳米ZnO。这一路线,用有机修饰氧化硅直接对ZnO的前驱体—碱式碳酸锌进行表面修饰,并把碱式碳酸锌向ZnO的转化过程和表面修饰后产品的热处理过程合二为一,由于表面修饰层的作用,热处理后得到一种片状表面修饰纳米ZnO。原位修饰所得片状纳米ZnO的表面性质与直接表面修饰所得纳米ZnO的表面性质相似,即,具有良好的稳定性和与有机相的相容性。对用原位表面修饰纳米ZnO 制备的W/O 型防晒乳液进行UVA 防晒评价表明,原位表面修饰法制备的表面修饰纳米ZnO 在防晒化妆品中具有优良的使用性能。
3.以汇聚式气流粉碎机为基础,用机械力化学法对纳米ZnO 进行干法表面修饰。通过对气流粉碎机的改造,实现了对纳米ZnO 粉体粉碎和表面修饰的一体化。以硬脂酸为表面修饰剂,用气流粉碎表面修饰一体化工艺对纳米ZnO进行表面修饰,结果表明,经过粉碎和表面修饰一体化处理后,对纳米ZnO 微粒的解团聚效果显著,粉体的二次粒径明显减小,并且硬脂酸修饰在纳米ZnO的表面,有效地提高了纳米ZnO 粉体在有机介质中的分散稳定性。
4.将机械力化学法表面修饰纳米ZnO 应用于天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁/天然并用胶中,结果表明,与未修饰纳米ZnO 相比,硬脂酸修饰的纳米ZnO 与橡胶的亲和性增强,在胶料中分散更加均匀,使胶料的焦烧硫化起步延迟,提高了胶料的加工安全性,对硫化胶的物理机械性能也有一定提高。而且在橡胶性能提高的前提下,与普通ZnO 相比,纳米ZnO的用量明显减少,可达到降低生产成本的目的。