Page 107 - 《精细化工》2021年第3期
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第 3 期 倪璟怡，等: 油基纳米氧化锌分散浆的制备及其流变性能 ·527·
积为 5 μL 不变，在水滴与样品接触 30 s 后测量此时 筒中倒入等体积分散浆，剪切速率的变化范围设定
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的静态水接触角，同时改变测量位置重复操作 3 次， 为 1~100 s ，25 ℃下测定样品黏度和剪切应力随剪
取平均值。 切速率的变化曲线。
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1.3.2 热重分析（TG） 固定频率 1 Hz，恒定剪切速率（50 s ）下，设
采用同步热分析仪测定疏水性纳米 ZnO 粉体的 定温度扫描范围为 25~80 ℃，以 5 ℃/min 升温，记
包覆量。空气气氛下，以 10 min/℃的升温速率，从 录黏度随温度变化曲线。
50 ℃升温至 800 ℃进行测试。 1.6.2 触变性
1.3.3 TEM 测试 通过剪切速率的增加与下降，形成剪切速率-
采用高分辨率透射电子显微镜观察疏水性纳米 剪切应力的滞后环，依据环形区域包围的面积进行
ZnO 粉体的形貌。取少许粉末于无水乙醇，超声分 触变性的评估。在常温（25 ℃）下，剪切速率从 5 s –1
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散 10 min，用胶头滴管取 1~2 滴混合悬浮液于铜网 逐渐增加到 131 s ，在 131 s 下停留 5 min，再从
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上，自然晾干后进行 TEM 观察。 131 s 下降到 5 s ，获得样品的触变性曲线。
1.3.4 FTIR 分析
采用傅里叶变换红外光谱仪分析疏水性纳米 2 结果与讨论
ZnO 粉体的 FTIR 谱图。采用 KBr 压片法，称取少
2.1 纳米 ZnO 的表面改性
量样品与溴化钾混合，在研钵中充分研磨均匀，置
2.1.1 改性剂用量对粉体疏水性能的影响
于模具中 20 MPa 下压成透明薄片后，进行测定（测 纳米 ZnO 表面含有大量羟基，亲水性强，材料
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试范围 4000~400 cm ，扫描速率 0.4747 cm/s）。
表面疏水链的包覆不仅增强了材料与有机溶剂的相
1.3.5 粒径分析 [17]
容性，而且在一定程度上防止了纳米颗粒的团聚 。
采用纳米粒度及 Zeta 电位分析仪测定粉体及分
图 1 为不同硬脂酸钠包覆量的疏水性纳米 ZnO 粉体
散浆的粒径分布。取疏水纳米 ZnO（包覆量 6%）和
的水接触角。由图 1 可知，疏水性纳米 ZnO 粉体的
分散浆溶于环十五硅氧烷硅油中，配成质量分数为 水接触角随着硬脂酸钠包覆量的增加而逐渐增大。
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5×10 的溶液，超声分散 10 min 后进行测试。
当硬脂酸钠包覆量为 6%时，水接触角达到最大值，
1.4 防晒性能测试
约为 145.4°，即疏水性能最佳。继续增加硬脂酸钠
采用防晒性能分析仪测定模拟防晒乳液的 SPF
包覆量，粉体的水接触角并没有发生大幅度变化，
值，以此来评估粉体和浆料的紫外防晒性能。以有
有略微减小趋势，因为粉体表面包覆的硬脂酸钠达
效成分 ZnO 含量为 10%，凡士林含量为 90%（均为
到饱和状态，此时多余的硬脂酸钠可能会游离在外，
质量分数），进行混合研磨，制备模拟防晒乳液。称
在材料表面形成双分子层，暴露亲水链。因此，硬
取 0.1 g 粉末（或 0.2 g 浆料），加入 0.9 g（或 0.8 g）
脂酸钠最佳包覆量为 6%。
凡士林，研磨均匀至无颗粒状。佩戴一次性乳胶指套，
取 32.5 mg 乳液快速且均匀地涂抹在干净的 PMMA 板
上，依据 Colipa 标准进行防晒指数测定 [16] 。每个样
品测试 3 次，取平均值。
1.5 稳定性测试
采用高速离心机测定分散浆的稳定性。稳定性
是表征分散剂性能的重要指标，析出率与分散浆的
稳定性呈反比，数值越小，表明分散浆的稳定性越
高。在离心管中称取 10 g 分散浆记作 m 1 ，静置 5 min
后，高速离心 30 min，称量底部析出固体质量记作
m 2 ，根据公式（1）计算析出率。
m 图 1 不同硬脂酸钠包覆量的疏水性纳米 ZnO 粉体的水
柬剖珣 / % 2 100 （1）
m 接触角
1 Fig. 1 Water contact angles of hydrophobic nano ZnO
式中：m 1 为离心管中加入的分散浆初始质量，g； powders with different sodium stearate coating
m 2 为离心析出物质量，g。 amount
1.6 流变性测试
1.6.1 黏度 图 2 为不同硬脂酸钠包覆量的疏水性纳米 ZnO
采用旋转流变仪进行流变学测定。在圆柱测量 粉体的 TG 曲线。可以看出，在 150 ℃以下，主要
