[发明专利]一种改性纳米氧化锌及其在光固化涂料中的应用

说明书

本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及一种改性纳米氧化锌及其在光固化涂料中的应用。本发明提供一种改性纳米氧化锌，由光引发剂、聚乙二醇、马来酸酐反应制得，解决了作为白色颜料的纳米氧化锌在聚酯涂料中易团聚、沉降的问题，本发明所制备的改性纳米氧化锌分子结构上含有光引发活性的基团，可以直接作为光固化涂料的光引发剂使用，相比普通的光引发剂，具有较低的比表面能，光引发效果也有所提高；改性纳米氧化锌分子结构上分子量较大的烷基，使得纳米氧化锌表面由亲水疏油性能变为亲油疏水，增强了纳米氧化锌在有机溶剂中的稳定性；提高了无机材料纳米氧化锌与聚酯基体的相容性，进一步提高了光固化涂层的表面附着力。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及一种改性纳米氧化锌及其在光固化涂料中的应用。

背景技术

纳米氧化锌是一种白色颜料，其粒径大小处于1-100nm范围内，使得其比表面和比表面积能较大，因而产生一系列奇异的物理效应，如表面效应、小尺寸效应、库伦阻塞效应和量子隧道效应等，在化学、电学、光学、磁学等方面具有许多奇特的性质，因而在橡胶工业、日化工业、催化剂工业以及涂料工业等众多领域有着广泛的应用。

纳米氧化锌在应用的过程中，由于本身的特性，无论是在水溶液中还是在有机溶剂中，不可避免的都会出现团聚现象。在水溶液中，由于纳米氧化锌粒子颗粒粒径小，比表面积大，表面自由能较高，并且存在有不饱和悬键，处于热力学非稳定状态，因而在静电、氢键以及分子力等作用下，极易吸附一个H原子形成Zn-O-H型结构，容易产生团聚。同样地，在有机溶液中，由于纳米氧化锌颗粒表面亲水疏油，呈强极性，在有机介质中极其不易分散，从而难以与基料实现良好的互溶，容易使得界面产生缺陷，导致材料性能下降，因此为充分发挥纳米氧化锌的作用，必须对其进行表面改性。

李海旺等人公开了一种CDI活化纤维素改性纳米氧化锌（李海旺.CDI活化纤维素改性纳米氧化锌及其在涂料中的应用[D].重庆大学, 2012.），具体的公开了其所制备的CDI活化纤维素改性纳米氧化锌在有机溶液中具有良好的分散性，不易团聚，将CDI活化纤维素改性纳米氧化锌超声分散在环己烷有机溶剂，静置72h后，CDI活化纤维素改性纳米氧化锌在环己烷中也没有明显沉降。陈鑫等人公开了不同改性剂改性的纳米氧化锌（陈鑫.纳米氧化锌改性水性丙烯酸涂料的制备与研究[D].长春:长春理工大学,2011.），并进一步公开了采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氧基硅烷作为改性剂所制备的改性纳米氧化锌在乙醇水溶液中具有较好的稳定性，静置72h后的沉降率为59%。

在光固化涂料的3D打印过程中，作为白色颜料的纳米氧化锌能否在涂料中保持较长时间的均匀分散，紧密关系到3D打印模型的精度和产品的质量，因此，实际的生产过程对纳米氧化锌在溶剂中的分散稳定性提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：光固化涂料在3D打印过程中，作为白色颜料的纳米氧化锌易团聚，从而在涂料体系中发生沉降，导致3D打印的精度下降。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本法提供一种改性纳米氧化锌，由2-氯噻吨酮与聚乙二醇（PEG）、马来酸酐（MAH）、纳米氧化锌（Nano-ZnO）分步反应制得，所述聚乙二醇的聚合度n=8或9，所述纳米氧化锌的粒径大小为40-60nm，具体反应过程如下：

，

其中R的结构式为，n=8或9；

所述的改性纳米氧化锌的制备方法，其特征在于：