納米二氧化鈦改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種納米二氧化鈦改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米二氧化鈦具有銳鈦型、金紅石型和板礦型三種晶型，其中，銳鈦型光催化性最 強，金紅石型熱穩(wěn)定性和抗紫外能力最好，均強于無定形納米二氧化鈦。
[0003] 因為納米顆粒的表面積/粒徑比極大，在有機聚合物中極易團聚，相容性差導致 分散性不好，會大大降低納米-聚合物復合材料的性能。因此納米材料的分散性一直是影 響其性能的關(guān)鍵性因素。向聚合物基體中加入納米二氧化鈦的難點問題在于如何使納米二 氧化鈦分散性良好，不集聚，且穩(wěn)定分散，同時具有良好的光催化性能。
[0004] 在如何提高納米材料在有機聚合物中的分散性能已經(jīng)做了很多相關(guān)研究。 CN201210128728. 3涉及一種納米二氧化鈦的改性方法，主要是在納米二氧化鈦粒子表面引 入官能團，從而改善納米二氧化鈦的分散性、耐候性和自清潔性。其中一種方法是通過物理 機械方法來打破分散團聚的納米顆粒，比如通過超聲處理，但是此種方法效果極其有限，無 機納米顆粒與有機聚合物之間的相互作用同無機納米顆粒之間的相互作用相比非常有限。 另一種方法是化學鍵合接枝法，對納米顆粒表面進行改性，增強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聚，促進納米顆粒在聚合物基體中的分散，同時具有良 好的光催化性能。因此為擴大納米二氧化鈦的使用范圍，有效解決了納米二氧化納無法在 聚合物基體中穩(wěn)定分散、均勻分散，且具有光催化性能的問題，必須對其進行表面改性。但 是截止到目前，尚未有與本發(fā)明相同的方法完成納米二氧化鈦顆粒的表面改性。
[0005] 本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中納米二氧化鈦無法在聚合物基體中穩(wěn) 定分散、均勻分散、不具有光催化性能的問題，提供一種新的納米二氧化鈦改性方法。該方 法用于納米二氧化鈦改性中，具有納米二氧化鈦能在聚合物基體中穩(wěn)定分散、均勻分散、具 有光催化性能的優(yōu)點。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種納米二氧化鈦改性方法，將 煅燒后的納米二氧化鈦與干燥后的2,2_二羥甲基丙酸放置在醇類溶劑中，超聲分散處理 0. 5~1. 5小時，然后在氮氣保護下，在70~90°C下連續(xù)反應(yīng)20~30小時后，將固體顆粒 在離心機中進行分離，將分離出的顆粒重新溶解到甲醇或二甲基甲酰胺中，再次分離，最終 分離得到的2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦放置在真空烘箱中干燥處理。
[0008] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述納米二氧化鈦由銳鈦礦和金紅石組成，銳鈦礦與金 紅石的重量比例從10:90到90:10。
[0009] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述納米二氧化鈦的平均粒徑在1~500nm之間。
[0010] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述納米二氧化鈦被過渡金屬、陰離子、鋅氧化物及上 述物質(zhì)任意組合摻雜，過渡金屬為鐵、鉻、釩、氮和鈷元素任一種及組合，陰離子為氮、硫、氟 陰離子的任一種及組合。
[0011] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述醇類溶劑包括但不限于乙醇、異丙醇的任一種及組 合。
[0012] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述2,2-二羥甲基丙酸與異丙醇的重量比為0.08~ 0. 13 :1，2,2_二羥甲基丙酸與甲醇的重量比為0. 14~0. 19 :1。
[0013] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述2, 2-二羥甲基丙酸與納米二氧化鈦的重量比為 2 ~4 :1〇
[0014] 本發(fā)明所述的2, 2-二羥甲基丙酸與納米二氧化鈦表面發(fā)生的配位反應(yīng)方程式如 下：
[0015]
[0016] 本發(fā)明可提供一種納米二氧化鈦表面改性方法，在納米二氧化鈦顆粒與含有C00H 官能團的化合物表面之間形成有效的化學鍵，其他官能團可發(fā)生聚合反應(yīng)，納米二氧化鈦 在聚合物基體中穩(wěn)定分散、均勻分散，且具有光催化性能，通過該方法所制得改性納米二氧 化鈦在聚合物中的穩(wěn)定性及均勻分散性都遠遠超過將納米二氧化鈦物理共混于聚合物中， 取得了較好的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0017] 圖1為反應(yīng)前的2,2_二羥甲基丙酸電鏡圖。
[0018] 圖2為配位反應(yīng)后的2, 2-二輕甲基丙酸-n-二氧化鈦電鏡圖。
[0019] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0020] 【實施例1】
[0021] 2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦的制備方法：
[0022] 經(jīng)過煅燒后，將lg納米二氧化鈦（平均粒徑為500nm)與4g干燥后的2, 2-二羥 甲基丙酸（電鏡如圖1所不）放置在45ml異丙醇（35. 35g)中，超聲分散處理1小時；
[0023] 在干燥氮氣保護下，在80°C下連續(xù)反應(yīng)24小時；
[0024] 將固體顆粒在離心機中進行分離，然后將分離出的顆粒重新溶解到 30ml(23. 754g)甲醇中，再次分離，直到溶液清澈為止；
[0025] 將最終分離得到的2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦放置在真空烘箱中干燥 處理。
[0026] 得到的配位反應(yīng)后的2, 2-二羥甲基丙酸-n-二氧化鈦電鏡圖如圖2所示。
[0027] 【實施例2】
[0028] 2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦的制備方法：
[0029] 經(jīng)過煅燒后，將2g納米二氧化鈦（平均粒徑為300nm)與6g干燥后的2, 2-二羥 甲基丙酸放置在60ml異丙醇中，超聲分散處理0. 5小時；
[0030] 在干燥氮氣保護下，在70°C下連續(xù)反應(yīng)30小時；
[0031] 將固體顆粒在離心機中進行分離，然后將分離出的顆粒重新溶解到50ml甲醇中， 再次分離，直到溶液清澈為止；
[0032] 將最終分離得到的2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦放置在真空烘箱中干燥 處理。
[0033] 【實施例3】
[0034] 2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦的制備方法：
[0035] 經(jīng)過煅燒后，將1. 5g納米二氧化鈦（平均粒徑為500nm)與5g干燥后的2, 2-二 羥甲基丙酸放置在50ml異丙醇中，超聲分散處理1. 5小時；
[0036] 在干燥氮氣保護下，在90°C下連續(xù)反應(yīng)20小時；
[0037] 將固體顆粒在離心機中進行分離，然后將分離出的顆粒重新溶解到45ml甲醇中， 再次分離，直到溶液清澈為止；
[0038] 將最終分離得到的2, 2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦放置在真空烘箱中干燥 處理。
【主權(quán)項】
1. 一種納米二氧化鈦改性方法，將煅燒后的納米二氧化鈦與干燥后的2, 2-二羥甲基 丙酸放置在醇類溶劑中，超聲分散處理〇. 5~1. 5小時，然后在氮氣保護下，在70~90°C下 連續(xù)反應(yīng)20~30小時后，將固體顆粒在離心機中進行分離，將分離出的顆粒重新溶解到甲 醇或二甲基甲酰胺中，再次分離，最終分離得到的2,2_二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦放 置在真空烘箱中干燥處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米二氧化鈦改性方法，其特征在于所述納米二氧化鈦由銳鈦 礦和金紅石組成，銳鈦礦與金紅石的重量比例從10:90到90:10。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米二氧化鈦改性方法，其特征在于所述納米二氧化鈦的平均 粒徑在1~500nm之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米二氧化鈦改性方法，其特征在于所述納米二氧化鈦被過渡 金屬、陰離子、鋅氧化物及上述物質(zhì)任意組合摻雜，過渡金屬為鐵、鉻、釩、氮和鈷元素任一 種及組合，陰離子為氮、硫、氟陰離子的任一種及組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米二氧化鈦改性方法，其特征在于所述醇類溶劑包括但不限 于乙醇、異丙醇的任一種及組合。6. 根據(jù)權(quán)利要求1、5所述納米二氧化鈦改性方法，其特征在于所述2, 2-二羥甲基丙酸 與醇類溶劑的重量比為〇. 08~0. 13 :1，2,2_二羥甲基丙酸與甲醇或二甲基甲酰胺的重量 比為 0? 14 ~0? 19 :1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米二氧化鈦改性方法，其特征在于所述納米二氧化鈦與2， 2-二羥甲基丙酸的重量比為2~4 :1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米二氧化鈦改性方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中納米二氧化鈦無法在聚合物基體中穩(wěn)定分散、均勻分散、不具有光催化性能的問題。本發(fā)明通過采用一種納米二氧化鈦改性方法，將煅燒后的納米二氧化鈦與干燥后的2，2-二羥甲基丙酸放置在醇類溶劑中，超聲分散處理0.5～1.5小時，然后在氮氣保護下，在70～90℃下連續(xù)反應(yīng)20～30小時后，將固體顆粒在離心機中進行分離，將分離出的顆粒重新溶解到甲醇或二甲基甲酰胺中，再次分離，直到溶液清澈為止，將最終分離得到的2，2-二羥甲基丙酸改性納米二氧化鈦放置在真空烘箱中干燥處理的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于納米二氧化鈦改性中。
【IPC分類】C09C3/08, C09C1/36
【公開號】CN105131656
【申請?zhí)枴緾N201510669822
【發(fā)明人】王林, 董國勝, 王志強
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年10月13日