[发明专利]利用超临界二氧化碳改性超细氧化物粉体的方法

摘要

本发明涉及一种在超临界二氧化碳条件下偶联超细氧化物粉体的改性方法。超临界二氧化碳具有与液体相近的溶解能力和传热系数，又具有与气体相近的粘度系数和扩散系数，在此条件下偶联剂和溶剂的溶解性能都得到了很大的提升，从而使粉体和偶联剂在溶剂中有更好的分散性和均匀性，最终加大了偶联剂分子和粉体颗粒的接触面积和几率，提高了包覆效果。方法涉及工艺简单，原料环保无毒，所得改性粉体普遍可以达到110°以上的接触角，疏水效果明显。

主权项

一种利用超临界二氧化碳改性超细氧化物粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)浆料配制称取偶联剂加入到少量的溶剂中搅拌均匀，得到溶液A；将超细粉体加入到溶剂中，溶剂种类和前述溶剂保持一致，超细粉体和溶剂的质量比为1:2‑20，使用高速剪切设备对浆料进行预处理，剪切速度为10000‑40000rpm，处理10‑20分钟，得到浆料B；偶联剂和超细粉体的质量比为0.2‑3:100；(2)超临界改性将溶液A加入到预处理釜体A1中，开始升温，预设温度35℃‑150℃，并将高纯CO2泵入釜A1中溶解偶联剂溶液，预设压力高于7.2MPa；同时将浆料B移入反应釜B2中，以适当的速度搅拌并对B2开始加热，预设温度35℃‑150℃，温度到位后将高纯CO2泵入B2中溶解浆料B，目标压力高于7.2MPa；釜体A1和釜体B2用管道连通，通过阀门控制开关，预处理釜体A1的压力值要高于B2釜体0.2‑2MPa，釜体A1和釜体B2的容积比为1:3‑50；当釜A1和釜B2的压力和温度升到预设值后，打开两釜体之间的阀门，A1中的偶联剂溶液A会被超临界CO2流体裹挟带入B2中，在搅拌的作用下跟氧化物粉体浆料充分混合并反应；继续向A1泵入CO2，保持A1和B2连通，以达到釜B2预期的保压值7.5MPa‑50MPa，搅拌速度维持在300‑700rpm，反应时间0.5‑2小时；反应结束后，泄压收料，根据需要使用相应的溶剂洗涤后烘干，研磨后得到改性粉体；所述的超细粉体为氧化锌(ZnO)，氧化钛(TiO)，氧化硅(SiO2)，氧化铜(CuO)，氧化亚铜(Cu2O)，氧化钇(Y2O3)，氧化铝(Al2O3)，氧化铁(Fe2O3)，四氧化三铁(Fe3O4)；所述的超细粉体粒径范围在0.01μm‑6.5μm；所述的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇；所述的偶联剂类型为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆铝酸盐偶联剂；其中硅烷偶联剂是指乙烯基三乙氧基硅烷A‑151，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550，γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH‑570；钛酸酯偶联剂是指单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯UP‑105，焦磷酸型钛酸酯UP‑201，三异硬酯酸钛酸异丙酯UP‑130；铝锆酸盐偶联剂是指APG型有机官能团为氨基铝锆酸盐偶联剂和M型有机官能团为甲基丙烯酸铝锆酸盐偶联剂；所述的二氧化碳要求纯度≥99.9%；所得的改性粉体通过接触角测试，接触角维持在110°以上。