納米Sb2O3的制備方法綜述＊

蘇加強，牛 磊，劉 燁

(1.蘭州工業(yè)研究院,甘肅 蘭州 730050；2.蘭州理工大學，甘肅 蘭州 730050）

高效、低毒及環(huán)保型阻燃劑是阻燃領域研究與開發(fā)的主要方向，納米級阻燃劑與微米級的阻燃劑相比具有小尺寸效應、量子尺寸效應以及表面效應等特性，由于納米顆粒的粒徑較?。ㄐ∮?00nm）、易于分散，被用作聚合物材料阻燃劑時，由于其填充數(shù)量少，與基體材料具有較好的相容性，可以增強聚合物材料的阻燃性能和力學性能等，在聚合物材料的應用中具有較為理想的效果。因此，新型納米阻燃劑的開發(fā)與應用也逐漸成為阻燃劑研究領域重要的發(fā)展方向。目前，關于nano-Sb2O3顆粒的制備方法主要有液相法、氣相法及固相法等。

1 液相法

采用液相法制備納米顆粒一般可分為微乳液法、水解沉淀法以及溶膠-凝膠法等。杜兆芳等人[1]在超聲場中的醇鹽水解的方法，將SbCl3的晶體溶解于無水乙醇之中，在45℃條件下進行醇解1 個小時，再加入表面改性劑，緩慢地加入氨水并采用超聲儀進行攪拌，攪拌一段時間后再進一步進行離心分離和過濾，使用乙醇以及去離子水洗滌制備的樣品，過濾、干燥和研磨后便制備了nano-Sb2O3顆粒。制備出的nano-Sb2O3顆粒采用X 射線衍射儀進行表征分析，可以明顯觀察到nano-Sb2O3顆粒的特征衍射峰，與衍射峰標準卡片中特征衍射峰的位置相符，說明成功制備出了nano-Sb2O3顆粒，nano-Sb2O3顆粒的X 衍射峰比較尖銳，說明了nano-Sb2O3顆粒具有較高的結(jié)晶度。張琳等人[2]同樣選用醇鹽水解的方法，采用了非離子表面活性劑（TX-10），同時以異丙醇為醇化的試劑，設定并控制反應的溫度為35℃，同樣成功制備出粒徑在20-30nm 的nano-Sb2O3顆粒。研究中發(fā)現(xiàn)采用正丁醇共沸的方法去制備nano-Sb2O3顆粒能有效地減少納米粒子團聚程度，而且制備的nano-Sb2O3顆粒粒徑更小，具有更好的分散性。同時發(fā)現(xiàn)當nano-Sb2O3顆粒粒徑尺寸為20～30nm 時，nano-Sb2O3顆粒單位質(zhì)量吸熱量明顯增大，這種明顯的吸熱效應可以有效地降低復合材料的分解速度，進而可以達到更好地阻燃效果。鄭榮波等人[3]以水-乙二胺混合液作為溶劑，Sb2O3顆粒作為銻源，在室溫條件下成功地合成了形貌和晶型可以調(diào)控的nano-Sb2O3顆粒。Yunxia Zhang 等人[4]在恒溫瓶中加入乙醇和SbCl3，并將制備的混合液在高壓釜中進行攪拌處理，再將NaBH4加入混合液中共混攪拌，混合液在連續(xù)攪拌30min 后，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯作為內(nèi)襯的恒溫高壓釜之中，最后自然冷卻至室溫，再將收集的樣品，采用無水酒精和蒸餾水進行洗滌后，在80℃條件下干燥8h，同樣成功制備出形貌可控nano-Sb2O3顆粒。

2 氣相法

采用氣相的制備方法制備nano-Sb2O3顆粒主要包括等低壓制備法[5,6]、離子法[7]、以及弧光放電制備法等。黎明等人[8,9]采用高頻等離子體作為熱源，Sb2O3顆粒作為原料，通過高溫加熱和快速驟冷的工藝，可以制備出nano-Sb2O3粉末，對制備粉末的化學成分、物相、粒徑以及形貌等進行了表征分析。

結(jié)果表明，高頻等離子方法制備出的nano-Sb2O3顆粒為立方晶系，顆粒的形貌為球形，納米顆粒的平均粒徑30nm。C.H.Xu[10]同樣采用蒸發(fā)和冷凝的制備方法，將粒徑為1.5μm 的銻粉放置在氧化坩堝中在管式爐中進行加熱。爐子的溫度控制在550℃左右，在氣流的下游放置基板，冷凝沉積Sb2O3顆粒的溫度控制在250℃左右，通過4 個小時的冷凝沉積后，制備出粒徑尺寸在10-100nm 的nano-Sb2O3顆粒，當沉積時間再增長，nano-Sb2O3顆粒的尺寸會繼續(xù)增加，沉積時間為20 個h，nano-Sb2O3顆粒的尺寸變?yōu)?50～250nm，而且顆粒形貌有三角形，六角形和矩形等。這個實驗說明在制備nano-Sb2O3顆粒的過程中通過控制動力學和反應熱力學等條件可以成功地制備出尺寸可控的nano-Sb2O3顆粒。

3 固相法

徐建林等人[11,12]采用機械化學法制備了nano-Sb2O3顆粒，并系統(tǒng)分析了球磨的時間、球磨的轉(zhuǎn)速以及球料比等工藝參數(shù)對制備的nano-Sb2O3顆粒粒徑和形貌的影響，同時研究了不同表面改性劑對制備的nano-Sb2O3顆粒分散性能的影響等。在球磨的過程中加入液體石蠟等，可以防止nano-Sb2O3粉末粘附在磨罐上，同時改善粉末顆粒均勻性，在球磨的轉(zhuǎn)速為400r/min，球磨的時間為30h 等實驗條件下，成功制備出平均粒徑尺寸100nm 的nano-Sb2O3顆粒。

4 結(jié)束語

我國的銻資源儲量豐富，深化銻資源的應用逐步成為研究的熱點，銻的氧化物作為阻燃協(xié)效劑在復合材料阻燃領域中使用廣泛。但在銻資源逐漸減少的今天，將阻燃領域中的銻資源進行納米化是節(jié)約資源和提高使用效率有效途徑之一。目前，氣相法、液相法與固相法制備三氧化二銻顆粒均取得較好的效果。在聚合物阻燃領域的應用中，通過將三氧化二銻進行納米化處理可有效地提高了其與鹵素阻燃劑協(xié)同阻燃的效率，同時可以減少三氧化二銻添加量，這對于節(jié)約現(xiàn)有的銻資源以及保護環(huán)境等都具有重要現(xiàn)實意義。