本發(fā)明涉及一種均勻硫溶膠的制備方法，具體涉及一種溶劑替換法制備均勻硫溶膠。屬于化學(xué)及無機材料類技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

硫廣泛用于日化、橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥及染料等多種領(lǐng)域，是一種重要的化學(xué)和生物學(xué)活性物質(zhì)。納米硫具有更高的化學(xué)活性，在新能源、化學(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價值，均勻硫溶膠可控制備受到研究者的廣泛關(guān)注。

凝聚法是制備高分散硫溶膠的一種方法，而溶劑替換法是凝聚法中常用的一種。溶劑替換法是利用同一物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度相差懸殊這項性質(zhì)，制備雖然簡便，但是得到溶膠通常是多分散的，且粒子較粗。非專利文獻1(微細硫磺粉的制備，中小企業(yè)科技，1999(6)：19)利用不同溫度下硫在特定溶劑中的溶解度不同，通過過飽和析出制備微米尺度的單質(zhì)高純硫粒子。CN200410084749.5采用超聲溶膠轉(zhuǎn)化法制備納米硫，在超聲條件下，將單質(zhì)硫溶解在乙醇中，再加入極性溶劑改變乙醇溶液的極性，溶解態(tài)的硫因溶解度降低而析出，并自組裝形成線狀的納米硫。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，溶劑替換法制備的硫溶膠，其顆粒尺寸、形貌一致性不易控制、不便于工業(yè)量產(chǎn)化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種均勻硫溶膠及其制備方法。本發(fā)明解決了溶劑替換法制備硫溶膠時，顆粒尺寸、形貌一致性不易控制、不便于工業(yè)量產(chǎn)化的問題。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種均勻硫溶膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)配制硫-醇溶液：在一定溫度和一定壓力條件下，通過高速剪切-破碎的方式，將一定量的升華硫粉溶解在小分子醇溶液中，得到一定濃度的硫-醇溶液。

(2)制備均勻硫溶膠：在攪拌條件下，將步驟(1)制備的硫-醇溶液以霧狀噴射至水面，可得到大小均勻的均勻硫溶膠。

其中，步驟(1)中，

所述的一定溫度，溫度在30～60℃；優(yōu)選地為，40℃。

所述的一定壓力，壓力在2～4atm；優(yōu)選地為，2.5atm。

所述的一定量的升華硫粉是指，加入小分子醇溶液中硫的量最大濃度應(yīng)低于相應(yīng)的溫度和壓力條件下升華硫粉在小分子醇溶液中的飽和溶解度；所述一定濃度的硫-醇溶液是指1～100mg/L；優(yōu)選地，為1.5～97mg/L；進一步優(yōu)選地為，1.5mg/L，5.5mg/L，60mg/L，97mg/L。

所述小分子醇選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和叔丁醇的一種或者它們的混合液；優(yōu)選地為，乙醇。

所述通過高速剪切-破碎的方式是指：配制硫-醇溶液通過以下方式實現(xiàn)，將升華硫粉和醇注入由旋渦泵和壓力容器組成的密閉裝置，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪一次性實現(xiàn)升華硫粉在醇中的增溶、硫-醇溶液升溫及增壓作用；所述高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分以上，優(yōu)選地，為2000～2800轉(zhuǎn)/分；進一步優(yōu)選地，為2800轉(zhuǎn)/分。

其中，步驟(2)中，

步驟(2)中處理的溫度為10～30℃；優(yōu)選地為，室溫(25℃)。

所述的攪拌條件為，攪拌轉(zhuǎn)速：200～300rpm。

作為優(yōu)選方案，步驟(2)所述的霧狀噴射，霧滴大小1μm～3μm。

所述霧狀噴射采用的方式可以為壓力霧化、超聲霧化。

所述硫溶膠的尺寸為80～300nm。

本發(fā)明還提出了由上述制備方法制備得到的均勻硫溶膠，粒徑可控性好、純度高、便于進一步開發(fā)。

本發(fā)明還提出了所述均勻硫溶膠在制備化妝品、低毒農(nóng)藥、殺菌劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的均勻硫溶膠的制備方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明以霧滴尺度和溶解態(tài)硫的濃度來控制制備的硫溶膠的尺寸均勻性、和形貌一致性，使制備得到的硫溶膠具有很好的尺寸均勻性和形貌一致性。在一定范圍內(nèi)，霧滴大小一定，硫在醇中的溶解度越大，得到的硫溶膠粒徑越大；硫在醇中的溶解度一定，霧滴越大，得到的硫溶膠粒徑越大。

(2)本發(fā)明霧狀噴射操作時，以水做溶劑制備均勻硫溶膠，硫溶膠顆粒不會發(fā)生團聚，制備過程中無需添加表面活性劑，可有效減低生產(chǎn)成本，減少污染物排放，產(chǎn)物便于進一步開發(fā)。

(3)本發(fā)明具有方法簡單、條件溫和、顆粒大小均勻可控、且反應(yīng)批量大等特點。

附圖說明

圖1是實施例1制備的硫溶膠利用納米顆粒跟蹤分析技術(shù)(NTA)分析得到的顆粒粒度分布圖；圖1中，橫坐標為粒度大小(nm)，縱坐標為顆粒濃度(×10⁶個/mL)，內(nèi)圖為納米顆粒跟蹤分析技術(shù)得到的硫溶膠顆粒圖片。

圖2是實施例2制備的硫溶膠利用納米顆粒跟蹤分析技術(shù)(NTA)分析得到的顆粒粒度分布圖；圖2中，橫坐標為粒度大小(nm)，縱坐標為顆粒濃度(×10⁶個/mL)，內(nèi)圖為納米顆粒跟蹤分析技術(shù)得到的硫溶膠顆粒圖片。

圖3是實施例3制備的硫溶膠利用納米顆粒跟蹤分析技術(shù)(NTA)分析得到的顆粒粒度分布圖；圖3中，橫坐標為粒度大小(nm)，縱坐標為顆粒濃度(×10⁶個/mL)，內(nèi)圖為納米顆粒跟蹤分析技術(shù)得到的硫溶膠顆粒圖片。

圖4是實施例4制備的硫溶膠利用動態(tài)光散射技術(shù)(DLS)分析得到的顆粒粒度分布圖；圖4中，橫坐標為粒度大小(nm)，縱坐標為強度。

具體實施方式

結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，本發(fā)明的保護內(nèi)容不局限于以下實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護范圍。實施本發(fā)明的過程、條件、試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。

以下實施例所用的甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、叔丁醇皆為分析純，水為實驗室自制二次蒸餾水。

實施例1

稱取0.75mg升華硫粉、量取500mL乙醇，分別加入由旋渦泵和壓力容器組成的密閉裝置，打開電源，旋渦泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約2800轉(zhuǎn)/分，調(diào)控壓力控制閥，使密閉裝置內(nèi)液體的壓力達到2.5atm，開泵3分鐘，溶液溫度達到40℃，得到濃度為1.5mg/L的硫-乙醇溶液。在25℃和轉(zhuǎn)速為300rpm攪拌的條件下，將6.6mL硫-乙醇溶液以1～3μm霧滴壓力霧化的方式噴射至300mL水面，可得到平均尺寸88nm且大小均勻的均勻硫溶膠(顆粒粒度分布見圖1(A)，內(nèi)圖為納米顆粒跟蹤分析技術(shù)得到的硫溶膠顆粒圖片)，從顆粒粒度分布可以得出，膠體硫顆粒的均勻性好。

對照組(常規(guī)溶劑更換法制備硫溶膠)：配制濃度為1.5mg/L的硫-乙醇溶液，在25℃和轉(zhuǎn)速為300rpm攪拌的條件下，將6.6mL硫-乙醇溶液以每滴0.02mL滴加到300mL水中，硫溶膠顆粒粒度分布見圖1(B)。硫-乙醇溶液與水混合時，由于普通醇滴的體積較大，乙醇滴在水中被進一步分散成更小的液滴，同時硫分子因其在水中的溶解度低于醇而析出，兩個過程同時發(fā)生，因此，得到的硫溶膠的均勻性較差。

將圖1(A)和圖1(B)兩者對照，本發(fā)明得到的硫溶膠，均勻性優(yōu)于常規(guī)溶劑更換法，當(dāng)硫-乙醇溶液濃度為1.5mg/L時，本發(fā)明得到的硫溶膠平均尺寸約為88nm，且顆粒均勻好，而采用常規(guī)溶劑更換法得到的硫溶膠出現(xiàn)了三個明顯的峰，顆粒均勻差。

實施例2

稱取2.75mg升華硫粉、量取500mL乙醇，分別加入由旋渦泵和壓力容器組成的密閉裝置，打開電源，旋渦泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約2800轉(zhuǎn)/分，調(diào)控壓力控制閥，使密閉裝置內(nèi)液體的壓力達到2.5atm，開泵3分鐘，溶液溫度達到40℃，得到配制濃度為5.5mg/L的硫-乙醇溶液，在25℃和轉(zhuǎn)速為300rpm攪拌的條件下，將6.6mL硫-乙醇溶液以1～3μm霧滴壓力霧化方式噴射至300mL水面，可得到平均尺寸102nm且大小均勻的均勻硫溶膠(顆粒粒度分布見圖2，內(nèi)圖為納米顆粒跟蹤分析技術(shù)得到的硫溶膠顆粒圖片)，從顆粒粒度分布可以得出，膠體硫顆粒的均勻性好。

實施例3

稱取30.0mg升華硫粉、量取500mL乙醇，分別加入由旋渦泵和壓力容器組成的密閉裝置，打開電源，旋渦泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約2800轉(zhuǎn)/分，調(diào)控壓力控制閥，使密閉裝置內(nèi)液體的壓力達到2.5atm，開泵3分鐘，溶液溫度達到40℃，得到濃度為60mg/L的硫-乙醇溶液，在25℃和轉(zhuǎn)速為300rpm攪拌的條件下，將6.6mL硫-乙醇溶液以1～3μm霧滴壓力霧化方式噴射至300mL水面，可得到平均尺寸120nm且大小均勻的硫溶膠(顆粒粒度分布見圖3(A)，內(nèi)圖為納米顆粒跟蹤分析技術(shù)得到的硫溶膠顆粒圖片)，從顆粒粒度分布可以得出，膠體硫顆粒的均勻性好。

對照組(常規(guī)溶劑更換法制備硫溶膠)：配制濃度為60mg/L的硫-乙醇溶液，在25℃和轉(zhuǎn)速為300rpm攪拌的條件下，將6.6mL硫-乙醇溶液以每滴0.02mL滴加到300mL水中，硫溶膠顆粒粒度分布見圖3(B)。硫-乙醇溶液與水混合時，由于普通醇滴的體積較大，乙醇滴在水中被進一步分散成更小的液滴，同時硫分子因其在水中的溶解度低于醇而析出，兩個過程同時發(fā)生，因此，得到的硫溶膠的均勻性較差。

將圖3(A)和圖3(B)兩者對照，本發(fā)明得到的硫溶膠，均勻性優(yōu)于常規(guī)溶劑更換法，當(dāng)硫-乙醇溶液濃度為60mg/L mg/L時，本發(fā)明得到的硫溶膠平均尺寸約為120nm，且顆粒均勻好，而采用常規(guī)溶劑更換法得到的硫溶膠出現(xiàn)了五個明顯的峰，顆粒均勻差。

實施例4

稱取48.5mg升華硫粉、量取500mL乙醇，分別加入由旋渦泵和壓力容器組成的密閉裝置，打開電源，旋渦泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約2800轉(zhuǎn)/分，調(diào)控壓力控制閥，使密閉裝置內(nèi)液體的壓力達到2.5atm，開泵3分鐘，溶液溫度達到40℃，得到濃度為97mg/L的硫-乙醇溶液，在25℃和轉(zhuǎn)速為300rpm攪拌的條件下，將6.6mL硫-乙醇溶液以1～3μm霧滴壓力霧化方式噴射至300mL水面，可得到平均尺寸220nm且大小均勻的硫溶膠(顆粒粒度分布見圖4)。