一種以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于無(wú)機(jī)功能材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】的一種以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法。本發(fā)明采用成核晶化隔離法合成粒徑分布均一的不同層板組成的水滑石，然后利用多種酸性溶液與水滑石表面金屬進(jìn)行酸處理，在水滑石粒子表面或內(nèi)部形成晶體缺陷，利用形成的晶體缺陷增加微粒對(duì)紫外光的反射和散射作用，制備出了對(duì)紫外光有良好的屏蔽作用的紫外阻隔材料。
【專利說(shuō)明】一種以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)功能材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法。
技術(shù)背景: [0002]水滑石是具有二維層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料，對(duì)紫外線具有化學(xué)吸收作用以及反射、散射等物理屏蔽作用，可降低紫外線對(duì)高聚物等基體的破壞，其獨(dú)特的超分子層狀結(jié)構(gòu)使其成為良好的紫外阻隔材料。
[0003]水滑石對(duì)紫外光的物理屏蔽作用主要是由于反射和散射作用，而粒子的表面形貌是影響粒子對(duì)紫外光反射和散射作用的一個(gè)重要因素，因此，以水滑石為前體，改變其表面形貌，有望提高其對(duì)紫外光的屏蔽作用。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]為了提高水滑石的紫外屏蔽能力，本發(fā)明提供一種以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:首先采用成核晶化隔離法合成粒徑分布均一的不同層板組成的水滑石，然后利用多種酸性溶液與水滑石表面金屬進(jìn)行酸處理，在水滑石粒子表面或內(nèi)部形成晶體缺陷，利用形成的晶體缺陷增加微粒對(duì)紫外光的反射和散射作用，獲得一種新型的紫外阻隔材料。
[0006]本發(fā)明所述的以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法為:將可溶性二價(jià)金屬鹽M2+和可溶性鋁鹽溶于去離子水中配成混合鹽溶液，其中[M2+]=0.l-4mol/L ;按11(他20)3)/n (Al3+) =1-3，n (NaOH) / [n (M2+) +η (Al3+) ] =1.8-2.5 的比例，將 NaOH 和 Na2CO3 溶于去離子水中配成混合堿溶液，該混和堿溶液的體積為混合鹽溶液體積的0.5-2倍，n (NaOH)、n (M2+)、n (Al3+)、n (Na2CO3)分別為Na0H、M2+、Al3+、Na2C03的摩爾數(shù)；將混合鹽溶液和混和堿溶液同時(shí)加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器中快速成核，得到的漿液在80-200°C水熱條件下晶化0.l_72h，洗滌、干燥后得到粒徑分布均一的水滑石，將得到的水滑石研磨成粉狀，然后浸泡在酸溶液中，最后洗滌，過(guò)濾，干燥，即得到紫外阻隔材料。
[0007]所述的可溶性二價(jià)金屬鹽M2+為Zn2+，且Ζη2+/Α13+的摩爾比為2_10，得到的水滑石的粒徑范圍分布在0.1-0.5 μ mo
[0008]所述的可溶性二價(jià)金屬鹽M2+為Mg2+，且Mg2+/Al3+的摩爾比為1.6_10，得到的水滑石的粒徑范圍分布在0.1-1 μ m。
[0009]所述的可溶性二價(jià)金屬鹽M2+為Mg2+和Zn2+，且Mg2+/Zn27Al3+的摩爾比為(1:1:1)-(1:8:10),得到的水滑石的粒徑范圍分布在0.5-3 μ m。
[0010]所述的酸溶液為pH=2-5的鄰苯二甲酸氫鉀溶液,浸泡時(shí)間為l_30min。
[0011]所述的酸溶液為pH=l-6的醋酸-醋酸鈉溶液,浸泡時(shí)間為0.1-lh。
[0012]所述的酸溶液為ρΗ=0.5-6的硫酸溶液,浸泡時(shí)間為l_60min。[0013]所述的酸溶液為ρΗ=0.3-5的硝酸溶液,浸泡時(shí)間為0.l_6h。
[0014]上述得到的鋅鋁紫外阻隔材料，對(duì)紫外光的屏蔽能力在80-99%之間，與未處理的水滑石前體相比，紫外屏蔽能力提高了 10-30%。
[0015]上述得到的鎂鋁紫外阻隔材料，對(duì)紫外光的屏蔽能力在85.5-99.6%之間，與未處理的水滑石前體相比，紫外屏蔽能力提高了 8-25%。
[0016]上述得到的鋅鎂鋁紫外阻隔材料，對(duì)紫外光的屏蔽能力在80.3-99.9%之間，與未處理的水滑石前體相比，紫外屏蔽能力提高了 10-45%。
[0017]本發(fā)明使用酸處理的方法，使水滑石前體微粒形成多種晶體缺陷，增強(qiáng)微粒對(duì)紫外光的反射和散射作用，制備出了對(duì)紫外光有良好的屏蔽作用的紫外阻隔材料。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0018]圖1是不同層板組成的水滑石XRD譜圖；(a) Mg4Al2 - CO3 _ LDH，(b) Mg3ZnAl2 -CO3 - LDH, (c)Mg2Zn2Al2 - CO3 - LDH, (d) MgZn3Al2 - CO3 - LDH, and (e) Zn4Al2 - CO3 - LDH。
[0019]圖2是實(shí)施例1制備的Zn-Al水滑石及酸處理后得到的紫外阻隔材料的紫外-可見(jiàn)吸收光譜圖(測(cè)試條件為溶液)。
【具體實(shí)施方式】:
[0020]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
`[0021]實(shí)施例1:
[0022]將Zn (NO3) 2 和 Al (NO3) 3 按 Ζη/Α1=2 的比例配成混合鹽溶液，使[Zn2+] =0.8mol/L ；將 NaOH 和 Na2CO3 按 n (Na2CO3) /n (Al3+) =2、n (NaOH) / [n (Zn2+) +n (Al3+) ] =2 的比例配成混合堿溶液，混和堿溶液的體積與混合鹽溶液體積相同，將兩種溶液同時(shí)加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器，得到的漿液置于燒瓶中攪拌加熱至80°C反應(yīng)4h，洗滌、干燥后得到粒徑分布均一的水滑石，其粒徑為242nm，其具體組成為=Zna67Ala33(OH)2(CO3)ai7.0.6H20，經(jīng)紫外-可見(jiàn)光測(cè)試，其對(duì)紫外線的阻隔率為88.2% ;將得到的水滑石研磨成粉狀，然后加入pH=4的稀硝酸溶液中進(jìn)行酸化處理，浸泡15min，最后洗滌，過(guò)濾，干燥，即得到具有表面缺陷的紫外阻隔材料，進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光吸收測(cè)試，其對(duì)紫外線的阻隔率為95.8%。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]將MgSO4和Al2 (SO4) 3按Mg/Al=3的比例配成混合鹽溶液，使[Mg2+] =0.6mol/L,將NaOH 和 Na2CO3 按 n (Na2CO3) /n (Al3+) =2、n (NaOH) / [n (Mg2+) +n (Al3+) ] =2.4 的比例配成混合堿溶液，混和堿溶液的體積為混合鹽溶液體積的1.5倍，然后將兩種溶液同時(shí)加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器，得到的漿液置于燒瓶中攪拌加熱至100°C，晶化6h，洗滌、干燥后得到粒徑分布均一的水滑石，其粒徑為218nm，其具體組成為=Mga75Ala25(OH)2(CO3)ai2.1.2H20，經(jīng)紫外-可見(jiàn)光譜儀測(cè)試，其對(duì)紫外線的阻隔率為80.6% ;將得到的水滑石研磨成粉狀，然后加入pH=3的醋酸-醋酸鈉溶液中進(jìn)行酸化處理，攪拌30min，最后洗滌，過(guò)濾，干燥，即得到具有表面缺陷的紫外阻隔材料，進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光吸收測(cè)試，其對(duì)紫外線的阻隔率為98.8%。
[0025]實(shí)施例3:
[0026]將Mg(NO3)2, Zn(NO3)JP Al (NO3)3 按 Mg/Zn/Al=l:1:1 的比例配成混合鹽溶液，使[Mg2+] = [Zn2+] = [Al3+] =1.3mol/L,將 NaOH 和 Na2CO3 按 n (Na2CO3)/n (Al3+) =2、n (NaOH) /[n (Mg2+) +n (Zn2+) +n (Al3+) ] =2.4的比例配成混合堿溶液，混和堿溶液的體積與混合鹽溶液體積相同，然后將兩種溶液同時(shí)加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器，得到的漿液置于燒瓶中攪拌加熱至120°C，晶化10h，洗滌、干燥后得到粒徑分布均一的水滑石，其粒徑為575nm，其具體組成為Wga34Zna31Ala35(OH)2(CO3)ai2.1.8H20，經(jīng)紫外-可見(jiàn)光譜儀測(cè)試，其對(duì)紫外線的阻隔率為89.8% ;將得到的水滑石研磨成粉狀，然后加入pH=5的稀硝酸溶液中進(jìn)行酸化處理，攪拌6h，最后洗滌，過(guò)濾，干燥，即得到具有表面缺陷的紫外阻隔材料，進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光吸收測(cè)試，其對(duì)紫外線的阻隔率為99.6%。
【權(quán)利要求】
1.一種以水滑石為前體制備紫外阻隔材料的方法，其特征在于，其具體操作步驟為:將可溶性二價(jià)金屬鹽M2+和可溶性鋁鹽溶于去離子水中配成混合鹽溶液，其中[M2+] =0.l-4mol/L ;按 n (Na2CO3) /n (Al3+) =1-3, n (NaOH) / [n (M2+) +n (Al3+) ] =1.8-2.5 的比例，將NaOH和Na2CO3溶于去離子水中配成混合堿溶液，該混和堿溶液的體積為混合鹽溶液體積的 0.5-2 倍，n (NaOH)、n (M2+)、n(Al3+)、n (Na2CO3)分別為 Na0H、M2+、Al3+、Na2C03 的摩爾數(shù)；將混合鹽溶液和混和堿溶液同時(shí)加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器中快速成核，得到的漿液在80-200°C水熱條件下晶化0.l_72h，洗滌、干燥后得到粒徑分布均一的水滑石，將得到的水滑石研磨成粉狀，然后浸泡在酸溶液中，最后洗滌，過(guò)濾，干燥，即得到紫外阻隔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可溶性二價(jià)金屬鹽M2+為Zn2+，且Zn2VAl3+的摩爾比為2-10，得到的水滑石的粒徑范圍分布在0.1-0.5 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可溶性二價(jià)金屬鹽M2+為Mg2+，且Mg2VAl3+的摩爾比為1.6-10，得到的水滑石的粒徑范圍分布在0.1-1 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可溶性二價(jià)金屬鹽M2+為Mg2+和Zn2+，且Mg2+/Zn2+/A 13 +的摩爾比為(1:1:1)_ (1:8:10)，得到的水滑石的粒徑范圍分布在0.5-3 μ mD
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液為pH=2-5的鄰苯二甲酸氫鉀溶液，浸泡時(shí)間為l_30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液為pH=l-6的醋酸-醋酸鈉溶液，浸泡時(shí)間為0.1-lh。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液為ρΗ=0.5-6的硫酸溶液，浸泡時(shí)間為l_60min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液為ρΗ=0.3-5的硝酸溶液，浸泡時(shí)間為0.l-6h。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK103723748SQ201310745834
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】林彥軍, 王桂榮, 李凱濤, 寧波 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)