磷酸鋅是一種重要的無機鹽功能材料，除了可以用作防銹顏料、牙齒黏結(jié)劑、鋼鐵磷化劑外，還可用作磷光劑和阻燃劑［1-3］，此外，將其制成介孔或微孔材料還可以用作分子篩、玻璃材料、生物材料等［4-6］。用于涂料工業(yè)的磷酸鋅較為常見的制備方法是氧化鋅和磷酸通過固-液反應(yīng)而獲得，但研究［7-8］發(fā)現(xiàn)，這種方法制備的磷酸鋅為微米級顆粒、磚塊形貌，在涂料中的分散差、粒度大等特點導(dǎo)致涂料的細度控制困難，直接影響其性能的發(fā)揮；而磷酸鋅顆粒細化后，表面活性點多，勢必會其功能，進而擴大其用途。超細/納米磷酸鋅的合成方法主要有液相反應(yīng)［9-11］和固相反應(yīng)［12-13］。在液-液相反應(yīng)，以氨水為沉淀劑的均勻沉淀法可以明顯降低磷酸鋅的顆粒尺寸，實驗［14］發(fā)現(xiàn)，該法得到的產(chǎn)物常為無定形物，因為反應(yīng)體系中存在氨水易導(dǎo)致磷酸鋅銨的生成。液相法生產(chǎn)磷酸鋅存在工藝冗長、廢液污染大等缺點，主要的是產(chǎn)物易團聚、粒徑大且分布不均勻，這都嚴重影響著磷酸鋅制漆性能。另外，室溫固相法制備納米磷酸鋅由于結(jié)晶度低，往往需要采用微波、電加熱來提高其晶化程度［15］。目前，工業(yè)化的超細磷酸鋅產(chǎn)品，多采用多級粉碎或在粉碎過程添加表面活性劑改性處理等方法以達到減小其顆粒尺寸、改善顆粒軟團聚的目的。
在之前的研究中，筆者采用機械力化學修飾制備了微細磷酸鋅，改善其潤濕分散性能，但是仍無法實現(xiàn)粒徑及窄分布的有效控制［16］。為了得到無軟團聚、分布范圍窄的納米磷酸鋅，本實驗仍以傳統(tǒng)的氧化鋅-磷酸作為反應(yīng)體系，在表面活性劑的作用下，通過研磨反應(yīng)，不斷新氧化鋅顆粒與磷酸的接觸反應(yīng)面，制備顆粒大小均勻即粒徑分布窄、無團聚的納米磷酸鋅顆粒，以期為納米磷酸鋅實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供理論參考。

1實驗部分

1.1實驗材料及儀器

原料與試劑：氧化鋅（ZnO）、磷酸（H3PO4）、十二烷基苯磺酸鈉（CTAB）、OP-10、span80、PEG-1000、PEG-4000等，均為分析純。儀器：SUPRA55Sapphire型場發(fā)射掃描電子顯微鏡、smartlab型XRD衍射儀、ZetasizerNanoZS動態(tài)光散射儀、JEM-1200型透射電子顯微鏡、Magna-FT-IR550Ⅱ傅里葉變換紅外光譜儀。

1.2合成方法

ZnO和H3PO4按照物質(zhì)的量比2∶3，將ZnO加入水中，再加入表面活性劑攪拌均勻，放入研磨機中，磷酸加水稀釋成50%（質(zhì)量分數(shù)），緩緩加入研磨機中，研磨一段時間，取出、過濾洗滌，105℃烘干，粉碎得到白色粉末。

2結(jié)果與討論

2.1不同處理方法對產(chǎn)物純度的影響

在氧化鋅-磷酸的固液反應(yīng)體系中，按照n（ZnO）∶n（H3PO4）=2∶3，分別采用4種工藝：直接法不加活性劑（工藝1）、直接法加表面活性劑反應(yīng)（工藝2）、先直接法反應(yīng)后研磨（工藝3）、研磨不加活性劑（工藝4），比較4種工藝獲得產(chǎn)物的SEM、XRD測定結(jié)果，分別見圖1和圖2。將圖1中XRD譜圖進行比對發(fā)現(xiàn)，4種產(chǎn)品主要成分為不同結(jié)晶水的磷酸鋅，但在不加活性劑的情況下，直接法的產(chǎn)品有大量的未反應(yīng)的氧化鋅（譜圖a），而先直接反應(yīng)后再研磨的產(chǎn)品，氧化鋅的峰會降低較多（譜圖c）；在有表面活性劑存在的前提下，直接法仍然含有少量氧化鋅（譜圖b），而研磨法則為純磷酸鋅產(chǎn)品，不含氧化鋅（譜圖d）。實驗說明，直接法工藝不管是否加表面活性劑，或是攪拌反應(yīng)后再研磨，產(chǎn)物都會不同程度含有未反應(yīng)的氧化鋅，而研磨法可以促使氧化鋅反應(yīng)完全，這是本實驗采用研磨反應(yīng)代替攪拌反應(yīng)的主要原因之一。