本發(fā)明涉及無機(jī)材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種二氧化鈦的表面改性方法。

背景技術(shù)：

納米二氧化鈦是一種新型無機(jī)功能材料，廣泛應(yīng)用于屏蔽紫外線、隨角異色涂料、光電轉(zhuǎn)換、光催化等領(lǐng)域。二氧化鈦是一種n型半導(dǎo)體，當(dāng)波長小于400nm的紫外線照射二氧化鈦時(shí)，價(jià)帶上的電子可吸收紫外線而被激發(fā)到導(dǎo)帶上，同時(shí)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，部分電子-空穴對(duì)會(huì)遷移到表面，導(dǎo)致二氧化鈦表面的羥基和吸附水產(chǎn)生氫氧自由基，氫氧自由基具有很強(qiáng)的氧化能力，會(huì)使其周圍的有機(jī)物氧化分解。由于納米二氧化鈦的粒徑小，空穴和電子從晶體內(nèi)部到達(dá)晶體表面的時(shí)間縮短，降低了空穴和電子重新結(jié)合的幾率，因而納米二氧化鈦具有更高的光催化活性。但由于納米二氧化鈦粒子小、比表面積大、表面能高，處于能量不穩(wěn)定的狀態(tài)，很容易聚集在一起而形成團(tuán)聚體，特別是在有機(jī)聚合物中極易團(tuán)聚，相容性差，因此納米二氧化鈦需要對(duì)其進(jìn)行改性處理。

在如何提高納米材料在有機(jī)聚合物中的分散性能已經(jīng)做了很多相關(guān)研究。主要是在納米二氧化鈦粒子表面引入官能團(tuán)，從而改善納米二氧化鈦的分散性、耐候性和自清潔性。對(duì)納米二氧化鈦進(jìn)行改性處理的方法有如下幾種：一種方法是通過物理機(jī)械方法來打破分散團(tuán)聚的納米顆粒，比如通過超聲處理，但是此種方法效果極其有限，無機(jī)納米顆粒與有機(jī)聚合物之間的相互作用同無機(jī)納米顆粒之間的相互作用相比非常有限。另一種方法是化學(xué)鍵合接枝法，對(duì)納米顆粒表面進(jìn)行改性，增強(qiáng)納米顆粒與聚合物鏈之間的相互作用，減少納米顆粒之間的團(tuán)聚，促進(jìn)納米顆粒在聚合物基體中的分散，同時(shí)具有良好的光催化性能。但該種處理方法的工藝較復(fù)雜，控制過程困難，成本較高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前納米二氧化鈦改性存在的問題，提供一種工藝簡單、易于操作、成本低、改性后的納米二氧化鈦分散性好、與有機(jī)物相容性好的表面改性方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種二氧化鈦的表面改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入月硅酸鈉分散劑和乙醇，控制溫度在50-60℃，在轉(zhuǎn)速為100-300r/min攪拌10-20min，得納米二氧化鈦分散液；

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入甜菜堿和聚丙烯酰胺復(fù)合改性劑，在溫度為50-60℃、頻率為50-60hz下超聲20-30min，得改性納米二氧化鈦液；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過過濾，干燥，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的改性。

進(jìn)一步地，所述月桂酸鈉分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的0.5-1.5%。

進(jìn)一步地，所述納米二氧化鈦分散液的質(zhì)量濃度為20-30%。

進(jìn)一步地，所述甜菜堿和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為2-4:1。

進(jìn)一步地，所述甜菜堿和聚丙烯酰胺復(fù)合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.5-2.0%。

進(jìn)一步地，所述干燥是在溫度為80-100℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為8-12%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本方法改性后的納米二氧化鈦不僅分散性好、穩(wěn)定性好、與有機(jī)物的相容性好，還能提高二氧化鈦的耐光性和耐候性。

2、本發(fā)明采用物理攪拌和超聲波方法來打破分散團(tuán)聚的納米顆粒，超聲波能產(chǎn)生空化作用，使液體處于高頻振蕩狀態(tài)；利用超聲波的作用可使納米二氧化鈦粒子處于良好的分散狀態(tài)，減輕納米二氧化鈦粒子間的團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)可以加速反應(yīng)物在微觀尺度的混合和反應(yīng)。

3、本方法工藝簡單、易于操作、成本低、生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種二氧化鈦的表面改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入月硅酸鈉分散劑和乙醇，控制溫度在50℃，在轉(zhuǎn)速為200r/min攪拌15min，得質(zhì)量濃度為30%的納米二氧化鈦分散液；所述月桂酸鈉分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.0%;

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入甜菜堿和聚丙烯酰胺復(fù)合改性劑，在溫度為50℃、頻率為60hz下超聲30min，得改性納米二氧化鈦液；所述甜菜堿和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為3:1；復(fù)合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.5%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過過濾，在溫度為100℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為10%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的改性。

實(shí)施例2

一種二氧化鈦的表面改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入月硅酸鈉分散劑和乙醇，控制溫度在55℃，在轉(zhuǎn)速為300r/min攪拌10min，得質(zhì)量濃度為25%的納米二氧化鈦分散液；所述月桂酸鈉分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的0.5%;

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入甜菜堿和聚丙烯酰胺復(fù)合改性劑，在溫度為55℃、頻率為50hz下超聲30min，得改性納米二氧化鈦液；所述甜菜堿和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為2:1；復(fù)合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的2.0%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過過濾，在溫度為80℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為12%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的改性。

實(shí)施例3

一種二氧化鈦的表面改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入月硅酸鈉分散劑和乙醇，控制溫度在60℃，在轉(zhuǎn)速為100r/min攪拌20min，得質(zhì)量濃度為20%的納米二氧化鈦分散液；所述月桂酸鈉分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.0%;

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入甜菜堿和聚丙烯酰胺復(fù)合改性劑，在溫度為60℃、頻率為60hz下超聲20min，得改性納米二氧化鈦液；所述甜菜堿和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為4:1；復(fù)合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.8%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過過濾，在溫度為80℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為10%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的改性。

實(shí)施例4

一種二氧化鈦的表面改性方法，包括以下步驟：

（1）將納米二氧化鈦輸送至表面處理槽，然后加入月硅酸鈉分散劑和乙醇，控制溫度在60℃，在轉(zhuǎn)速為300r/min攪拌10min，得質(zhì)量濃度為25%的納米二氧化鈦分散液；所述月桂酸鈉分散劑的加入量為納米二氧化鈦重量的1.5%;

（2）將上述納米二氧化鈦分散液加入超聲波發(fā)生器，再加入甜菜堿和聚丙烯酰胺復(fù)合改性劑，在溫度為60℃、頻率為50hz下超聲30min，得改性納米二氧化鈦液；所述甜菜堿和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為3:1；復(fù)合改性劑的加入量為納米二氧化鈦重量的2.0%；

（3）再將改性納米二氧化鈦液經(jīng)過過濾，在溫度為100℃下干燥至納米二氧化鈦的含水率為8%，粉碎，過篩，即完成納米二氧化鈦的改性。