一種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，包括偶聯(lián)劑表面修飾改性和將改性后的納米二氧化鈦負(fù)載于硅藻土的步驟。本發(fā)明還公開了一種上述方法所獲得的改性納米二氧化鈦在涂料中的應(yīng)用。采用本發(fā)明的方法獲得的納米二氧化鈦，其有益效果是：生產(chǎn)成本低，工藝簡單，且改性后的納米二氧化鈦的分散性能好，同時，將改性后的納米二氧化鈦負(fù)載于硅藻土上，可以避免因納米二氧化鈦產(chǎn)生活性羥基對涂料的粉化影響。
【專利說明】
一種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是關(guān)于一種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法及 其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，環(huán)境污染問題己日趨嚴(yán) 重，各國政府都將環(huán)境污染治理列為頭等大事，紛紛投入巨資用于環(huán)境凈化材料及環(huán)境治 理技術(shù)等方面的研究和開發(fā)。其中以室內(nèi)空氣污染問題，尤為受人們的關(guān)注。國內(nèi)外大量調(diào) 查資料證實(shí)，室內(nèi)空氣污染程度往往比室外高出許多倍。室內(nèi)裝修時，不可避免的會用到油 漆、涂料、家具等，這些都會產(chǎn)生對人體有害的氣體，如甲醛、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)等。并且 由于涂料、油漆等的覆蓋作用，相當(dāng)一部分家具會持續(xù)緩慢的釋放有害氣體，其中僅人造板 材中甲醛的釋放期就長達(dá)3-15年。長期接觸低劑量甲醛可引發(fā)許多致命的疾病。此外，裝 飾材料中釋放的苯是國際衛(wèi)生組織確認(rèn)的致癌物，可引起白血病和再生障礙性貧血?？梢?， 室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著人們的身體健康。由于室內(nèi)環(huán)境污染給人們造成的不良影 響越來越多，因此有必要開發(fā)一種可解決室內(nèi)涂料污染的方案。
[0003] 近年來，半導(dǎo)體多相光催化作為一種環(huán)境友好的催化新技術(shù)，在環(huán)境治理、新能源 開發(fā)、有機(jī)合成等領(lǐng)域日益受到重視。尤其在環(huán)境治理方面，光催化降解技術(shù)正逐漸成為傳 統(tǒng)治污技術(shù)的補(bǔ)充和完善，顯示出誘人的前景，該技術(shù)在常溫常壓下就可進(jìn)行，能徹底破壞 空氣污染物，并使之完全氧化為⑶ 2、H20等無害物質(zhì)，避免了二次污染。進(jìn)入20世紀(jì)90年代 后，由于納米科技的高速發(fā)展，為納米光催化技術(shù)的應(yīng)用提供了極好的機(jī)遇。
[0004]而在眾多的納米材料中，納米二氧化鈦(Ti02)以其具有高活性、安全無毒、化學(xué)性 質(zhì)穩(wěn)定(耐化學(xué)和光腐蝕）、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為環(huán)境治污領(lǐng)域最具開發(fā)前途的環(huán)保型 光催化材料。二氧化鈦光催化劑現(xiàn)已被譽(yù)為"環(huán)境催化劑"。在排氣、脫臭、水處理、建材等領(lǐng) 域，有著廣闊的應(yīng)用前景，市場規(guī)模正在迅速擴(kuò)大。因此，在研制二氧化鈦光催化劑方面，眾 多國家米取了積極的行動。
[0005]為了解決室內(nèi)空氣污染問題，研究人員嘗試將具有良好光催化效果的納米二氧化 鈦顆粒加入現(xiàn)有的涂料體系中，在家具裝修中使用時，會持續(xù)的分解吸附有害氣體，保證室 內(nèi)空氣的清潔。但并沒有取得理想的效果，一方面由于納米二氧化鈦的表面積/顆粒粒徑極 大，具有極強(qiáng)的表面活性，使它們很容易團(tuán)聚在一起，從而形成帶有若干弱連接界面的尺寸 較大的團(tuán)聚體，喪失光催化能力，這大大降低甚至消除了納米顆粒的實(shí)際應(yīng)用效果。現(xiàn)有工 藝制備的納米二氧化鈦表面親水疏油，在有機(jī)高分子樹脂中難以均勻分散，界面上會出現(xiàn) 空隙，當(dāng)空氣中的水份進(jìn)入空隙中就會引起界面處高聚物的降解、脆化，導(dǎo)致材料性能下 降。另一方面，由于納米二氧化鈦的良好光催化效果，在光照下會產(chǎn)生活性羥基，具有較高 的氧化活性，會對二氧化鈦周邊的有機(jī)成膜樹脂產(chǎn)生氧化作用，使涂料發(fā)生"粉化"現(xiàn)象，嚴(yán) 重影響涂料的使用效果。
[0006]正是由于納米二氧化鈦在涂料中使用存在易團(tuán)聚，分散能力差，存在"粉化"問題 等大大的限制了納米二氧化鈦在涂料中的應(yīng)用，所以必須對二氧化鈦進(jìn)行化學(xué)表面改性， 以有效改善其化學(xué)性能，拓展應(yīng)用范圍。
[0007] 目前，大多數(shù)的改性實(shí)驗(yàn)是在有機(jī)溶劑中，采用偶聯(lián)劑對無機(jī)材料進(jìn)行有機(jī)表面 改性。在有機(jī)溶劑中進(jìn)行表面改性，主要有兩點(diǎn)不足:一方面由于無機(jī)材料表面呈極性，在 有機(jī)溶劑中很難分散，實(shí)際有機(jī)表面改性劑大都反應(yīng)或附著在納米粒子的團(tuán)聚體上，因此， 改性效果并不理想;另一方面成本高、污染大、不便于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008] 中國專利CN 105062149 A提供了一種納米二氧化鈦的改性方法，通過沉積甲基硅 油，高溫煅燒制備二氧化硅包覆的納米二氧化鈦顆粒。本方法不失為一種快速的制備改性 包覆納米二氧化鈦的方法，但是在制備中沒有對二氧化鈦顆粒進(jìn)行預(yù)分散，單一的攪拌均 勻，很難有效分散二氧化鈦顆粒，使改性包覆后的二氧化鈦仍存在較多的團(tuán)聚體，達(dá)不到改 性目的，同時二次煅燒操作，會進(jìn)一步導(dǎo)致納米二氧化鈦易團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生，更加難以分 散。采用有機(jī)溶劑作為反應(yīng)液，污染大，安全性差。
[0009] 中國專利CN 102660153 A提供了一種KH550改性納米二氧化鈦的方法，但該法在 偏堿性條件下進(jìn)行，偶聯(lián)劑快速水解，聚合，只有很少一部分與納米二氧化鈦接枝，更多的 是聚合后的偶聯(lián)劑覆蓋于納米二氧化鈦顆粒上，導(dǎo)致分散性能并沒有太大提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中納米二氧化鈦在涂料中使用易團(tuán)聚，不能穩(wěn)定 分散，同時易產(chǎn)生"粉化"的問題，提供一種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法。該方法通過偶聯(lián)劑 改性納米二氧化鈦顆粒有效提高了納米顆粒的分散性，提高了納米二氧化鈦與高分子聚合 物或粉體的良好接觸混合，更好的確保了納米二氧化鈦的光催化能力。因此，該方法用于納 米二氧化鈦改性中，有效提升改善納米二氧化鈦在涂料中穩(wěn)定分散、均勻分散，并緩解克服 其在涂料中應(yīng)用時出現(xiàn)的"粉化"問題。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0012] -種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，包括偶聯(lián)劑表面修飾改性和將改性后的納米二 氧化鈦負(fù)載于硅藻土的步驟，所述偶聯(lián)劑表面修飾改性的步驟包括：
[0013] A、將納米二氧化鈦分散于30%的過氧化氫溶液中，攪拌30min，過濾，使用丙酮洗 滌，烘干；
[0014] B、將步驟A烘干后的納米二氧化鈦加入水溶液中，加入分散劑聚乙二醇，接著用有 機(jī)酸調(diào)節(jié)溶液pH至3.0-5.0，然后用高速剪切及超聲破碎儀進(jìn)行分散均勻；
[0015] C、將偶聯(lián)劑:水:醇= 1:1:18進(jìn)行水解，采用有機(jī)酸調(diào)節(jié)偶聯(lián)劑水解液的pH至3.0- 5.0,水解30-60min。
[0016] D、將步驟C水解完成的偶聯(lián)劑加入步驟B分散好的納米二氧化鈦水溶液中，在60-75 °C下反應(yīng)4-5小時，接著進(jìn)行兩次離心分離，獲得改性納米二氧化鈦，烘干備用。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，所述負(fù)載于硅藻土的步驟包括：
[0018] E、將步驟C烘干后的改性納米二氧化鈦與硅藻土、適量水放入研磨機(jī)中研磨 30min；
[0019] F、接著，往步驟E研磨機(jī)內(nèi)滴加單體和引發(fā)劑，繼續(xù)研磨2-3h，過濾、醇洗、烘干、研 磨，獲得納米級粉末，從而獲得適用于涂料的改性納米二氧化鈦。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，所述步驟A中的納米二氧化鈦為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)，粒徑范圍為10-50nm。 [0021 ] 較佳的，納米二氧化鈦的粒徑范圍選擇在10-30nm。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟B的聚乙二醇為聚乙二醇200、聚乙二醇400等。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟C的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等，所述偶聯(lián)劑的 加入量為納米二氧化鈦的5%-15%。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟C和步驟D的有機(jī)酸為冰醋酸或草酸。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟D的兩次離心分離為:將反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，將分離出的 顆粒重新溶解分散到水中，再次離心分離，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為10000-15000r/min。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟D的納米二氧化鈦的反應(yīng)濃度為5%-10%。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，所述步驟E中的改性納米二氧化鈦與硅藻土、水量的質(zhì)量比為10-40: 100:150-200。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟F的單體為丙烯酸單體，使用量為納米二氧化鈦的0.5%-1.0%〇
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟F的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀，加入量為納米二氧化鈦 的 0·02%-0·05%。
[0030] 本發(fā)明的第二個目的在于提供一種上述方法所獲得的改性納米二氧化鈦在涂料 中的應(yīng)用。
[0031 ]本發(fā)明的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法及其應(yīng)用，其有益效果是：
[0032] 1、通過對納米二氧化鈦先行表面處理，使得納米二氧化鈦的改性可以在水溶液中 進(jìn)行，克服了傳統(tǒng)采用有機(jī)溶劑改性中存在的改性不理想，成本高，工藝繁瑣等問題，有效 提高了改性接枝率，改性后的樣品具有更優(yōu)異的分散能力。
[0033] 2、通過將改性后的納米二氧化鈦負(fù)載于硅藻土，通過硅藻土的包覆作用，避免了 因納米二氧化鈦產(chǎn)生活性羥基對涂料的粉化影響。
[0034] 3、本發(fā)明工藝簡，單易于操作，成本低，已與工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0035]圖1為未改性納米二氧化鈦的透射電子顯微鏡觀察圖；
[0036]圖2為改性后納米二氧化鈦的透射電子顯微鏡觀察圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本 發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0038] 實(shí)施例1
[0039]將200g粒徑為15±5nm的銳鈦礦型納米二氧化鈦分散于1L30%過氧化氫溶液中， 100r/min，攪拌30min，過濾，使用丙酮洗滌，105°C下烘干2小時。
[0040] 取上述處理后二氧化鈦50g溶于1L水中，加入PEG400 20g，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至 3.0，采用超聲及高速剪切分別處理20min。
[00411 將硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷KH550與水、乙醇按1:1:18比例水解，采用冰 醋酸調(diào)節(jié)pH值4.0，水解30min，將水解完成的硅烷偶聯(lián)劑5g加入分散好的二氧化鈦反應(yīng)液 中，在60 °C下反應(yīng)4小時，對反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，離心轉(zhuǎn)速為lOOOOr/min，將分離出的顆粒 重新溶解分散到水中，再次離心分離，所得改性納米二氧化鈦于40°C烘箱中烘干。
[0042] 取改性后的納米顆粒10g、粒徑為15±5μηι的娃藻土 100g與150g水，在研磨機(jī)中研 磨45min，30min內(nèi)滴加完成丙稀酸單體0.05g和引發(fā)劑過硫酸鉀0.003g，繼續(xù)研磨反應(yīng)2小 時。過濾，醇洗，烘干，研磨為納米級粉末，得所制備的適用于涂料的改性納米二氧化鈦。 [0043] 實(shí)施例2
[0044] 將200g粒徑為30±5nm的銳鈦礦型二氧化鈦分散于1L30%過氧化氫溶液中，100r/ min，攪拌30min，過濾，使用丙酮洗滌，105 °C下烘干2小時。
[0045] 取上述處理后二氧化鈦75g溶于1L水中，加入PEG200 40g，采用草酸調(diào)節(jié)pH至5.0， 采用超聲及高速剪切分別處理25min。
[0046] 將硅烷偶聯(lián)劑丙基三甲氧基硅烷KH570與水、乙醇按1:1:18比例水解，采用草酸調(diào) 節(jié)pH至5.0，水解40min，將水解完成的硅烷偶聯(lián)劑3.75g加入分散好的二氧化鈦反應(yīng)液中， 在70°C下反應(yīng)5小時，對反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，離心的轉(zhuǎn)速為12000r/min，將分離出的顆粒 重新溶解分散到水中，再次離心分離，所得改性納米二氧化鈦于40°C烘箱中烘干。
[0047] 取改性后納米顆粒40g、粒徑為35±5μηι娃藻土 100g與170g水，在研磨機(jī)中研磨 60min，30min內(nèi)滴加完成丙稀酸單體0.4g和引發(fā)劑過硫酸銨0.008g，繼續(xù)研磨反應(yīng)3小時。 過濾，醇洗，烘干，研磨為納米級粉末，得所制備的適用于涂料的改性納米二氧化鈦。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] 將200g粒徑為45±5nm的銳鈦礦納米二氧化鈦分散于1L30%過氧化氫溶液中， 100r/min，攪拌30min，過濾，使用丙酮洗滌，105°C下烘干2小時。
[0050] 取上述處理后二氧化鈦100g溶于1L水中，加入PEG400 60g，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至 4.0, 采用超聲及高速剪切分別處理30min。
[00511 將丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯偶聯(lián)劑TC201與水、乙醇按1:1:18比例水 解，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值4.0，水解30min，將水解完成的鈦酸酯偶聯(lián)劑15g加入分散好的二 氧化鈦反應(yīng)液中，在75°C下反應(yīng)4小時，對反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，離心的轉(zhuǎn)速為15000r/min， 將分離出的顆粒重新溶解分散到水中，再次離心分離，所得改性納米二氧化鈦于40°C烘箱 中烘干。
[0052] 取改性后納米顆粒25g、粒徑為95 ± 5μηι娃藻土 100g與200g水，在研磨機(jī)中研磨 30min，30min內(nèi)滴加完成丙烯酸單體0.18g和引發(fā)劑過硫酸鉀0.0125g，繼續(xù)研磨反應(yīng)2小 時。過濾，醇洗，烘干，研磨為納米級粉末，得所制備的適用于涂料的改性納米二氧化鈦。
[0053] 實(shí)施例4
[0054] 將200g粒徑為45±5nm的銳鈦礦納米二氧化鈦分散于1L30%過氧化氫溶液中， 100r/min，攪拌30min，過濾，使用丙酮洗滌，105°C下烘干2小時。
[0055] 取上述處理后二氧化鈦130g溶于1L水中，加入PEG400 60g，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至 4.0, 采用超聲及高速剪切分別處理30min。
[0056] 將丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯偶聯(lián)劑TC201與水、乙醇按1:1:18比例水 解，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值4.0，水解30min，將水解完成的鈦酸酯偶聯(lián)劑15g加入分散好的二 氧化鈦反應(yīng)液中，在75°C下反應(yīng)4小時，對反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，離心的轉(zhuǎn)速為15000r/min， 將分離出的顆粒重新溶解分散到水中，再次離心分離，所得改性納米二氧化鈦于40°C烘箱 中烘干。
[0057] 取改性后納米顆粒25g、粒徑為95±5μηι娃藻土 100g與200g水，在研磨機(jī)中研磨 30min，30min內(nèi)滴加完成丙烯酸單體0.18g和引發(fā)劑過硫酸鉀0.0125g，繼續(xù)研磨反應(yīng)2小 時。過濾，醇洗，烘干，研磨為納米級粉末，得所制備的適用于涂料的改性納米二氧化鈦。
[0058] 實(shí)施例5
[0059] 將200g粒徑為45±5nm的銳鈦礦納米二氧化鈦分散于1L30%過氧化氫溶液中， 100r/min，攪拌30min，過濾，使用丙酮洗滌，105°C下烘干2小時。
[0060] 取上述處理后二氧化鈦35g溶于1L水中，加入PEG400 60g，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至 4.0,采用超聲及高速剪切分別處理30min。
[00611 將丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯偶聯(lián)劑TC201與水、乙醇按1:1:18比例水 解，采用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值4.0，水解30min，將水解完成的鈦酸酯偶聯(lián)劑15g加入分散好的二 氧化鈦反應(yīng)液中，在75°C下反應(yīng)4小時，對反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，離心的轉(zhuǎn)速為15000r/min， 將分離出的顆粒重新溶解分散到水中，再次離心分離，所得改性納米二氧化鈦于40°C烘箱 中烘干。
[0062] 取改性后納米顆粒25g、粒徑為95 ± 5μηι娃藻土 100g與200g水，在研磨機(jī)中研磨 30min，30min內(nèi)滴加完成丙烯酸單體0.18g和引發(fā)劑過硫酸鉀0.0125g，繼續(xù)研磨反應(yīng)2小 時。過濾，醇洗，烘干，研磨為納米級粉末，得所制備的適用于涂料的改性納米二氧化鈦。
[0063]實(shí)施例6改性后的納米二氧化鈦粒徑和改性前的納米二氧化鈦粒徑對比 [0064]將改性前后的納米二氧化鈦粉末分散于無水乙醇中，用透射電子顯微(TEM)觀察 納米粒子的形貌；圖1為未改性納米二氧化鈦的透射電子顯微鏡觀察圖，圖2為改性后納米 二氧化鈦的透射電子顯微鏡觀察圖；從圖中可明顯看出，改性前的納米二氧化鈦團(tuán)聚明顯， 顆粒粒徑遠(yuǎn)大于100nm以上，基本不具備納米顆粒的納米效應(yīng);改性后的納米二氧化鈦粒子 能較好的分散于有機(jī)溶劑中，顆粒粒徑保持在10_40nm附近，通過有機(jī)改性有效降低了納米 粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0065] 實(shí)施例7納米二氧化鈦的光催化效果實(shí)驗(yàn)
[0066] 本實(shí)施例采用光催化降解甲基橙來考察改性后的納米二氧化鈦的光催化性能以 及改性前的納米二氧化鈦的光催化性能。結(jié)果見表1。
[0067] 配制濃度為100mg/L的甲基橙溶液，然后逐級稀釋至濃度為20、15、10、5、1、0 · 2mg/ L。使用分光光度計(jì)在464nm處，測定甲基橙濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0068]將適量的二氧化鈦粉末加入裝有30mg/L的適量甲基橙溶液中，二氧化鈦濃度為 50-100mg/L，分別在20min、50min適量取樣，離心分離，取清液測定其在464nm出吸光度，測 定降解效率。
[0069] 表1光催化性能對比
[0070]
[0071] 結(jié)論：
[0072] (1)從實(shí)施例1-3可以看出，改性后的納米二氧化鈦光催化能力獲得明顯的提升， 說明納米二氧化鈦的反應(yīng)濃度為5%_10%時，改性后的二氧化鈦粒徑及分散性有了質(zhì)的提 高，有效解決了現(xiàn)有納米二氧化鈦易團(tuán)聚的難題；
[0073] (2)從實(shí)施例1-3可以看出，改性前二氧化鈦原始粒徑越小，改性后的催化效果越 好，較佳的選擇為初始粒徑為10-30nm;
[0074] (3)從實(shí)施例4-5可以看出，當(dāng)納米二氧化鈦的反應(yīng)濃度為大于10%或小于5%時， 改性后的納米二氧化鈦光催化能力有所提升，但光催化能力略低于實(shí)施例1-3的光催化能 力；這說明了二氧化鈦的反應(yīng)濃度對改性效果有著顯著的影響，高于10%的反應(yīng)濃度會導(dǎo) 致偶聯(lián)劑與二氧化鈦的羥基接枝不均勻，反應(yīng)不徹底，致使改性后的二氧化鈦分散及催化 效果大大折扣;而過低的反應(yīng)濃度（即低于5%)時，反應(yīng)液中羥基濃度低，同樣不利于接枝 反應(yīng)進(jìn)行，并且存在產(chǎn)率低，不利于規(guī)?；a(chǎn)的問題。
[0075]實(shí)施例7粉化率漆膜實(shí)驗(yàn)
[0076]將改性前后的納米二氧化鈦顆粒與市售的乳膠漆混合使用，按0.5%_1%加入乳 膠漆中。采用漆膜粉化率測定儀進(jìn)行制備漆膜試片，并與標(biāo)準(zhǔn)粉化等級樣品對比。結(jié)果見表 2〇
[0077] 表2粉化等級對比
[0079]
[0080] 結(jié)論：
[0081 ] (1)當(dāng)納米二氧化鈦的反應(yīng)濃度為5%-10 %時，改性后的納米二氧化鈦應(yīng)用于涂 料中，不會使涂料發(fā)生粉化現(xiàn)象，有效解決了現(xiàn)有納米二氧化鈦易"粉化"的難題。
[0082] (2)當(dāng)納米二氧化鈦的反應(yīng)濃度小于5%或大于10%時，改性后的納米二氧化鈦應(yīng) 用于涂料中，會使涂料發(fā)生輕度粉化現(xiàn)象。
[0083]綜上所述，本發(fā)明通過對二氧化鈦表面改性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究，先將納米二氧化 鈦顆粒進(jìn)行了表面處理，通過過氧化氫的活性羥基，有效提高了納米二氧化鈦顆粒的表面 羥基數(shù)量，改善其水中的分散狀態(tài)，使得在水中改性得以進(jìn)行，同時更多的羥基數(shù)量，大大 提高了偶聯(lián)劑改性的接枝率，同時克服了以往需要在有機(jī)溶劑中進(jìn)行改性的弊端;然后再 通過偶聯(lián)劑改性納米二氧化鈦顆粒有效提高了納米顆粒的分散性，提高了納米二氧化鈦與 高分子聚合物或粉體的良好接觸混合，更好的確保了納米二氧化鈦的光催化能力。
[0084]本發(fā)明的改性后的納米二氧化鈦顆粒表面有良好接枝能力，與丙烯酸單體，在引 發(fā)劑作用下嵌入負(fù)載于娃藻土孔徑內(nèi)，以穩(wěn)定的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)負(fù)載于娃藻土結(jié)構(gòu)內(nèi)，相比傳 統(tǒng)的單一嵌入方式，通過接枝嵌入方式的硅藻土負(fù)載納米二氧化鈦結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，擁有更 廣泛的使用環(huán)境和使用條件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，包括偶聯(lián)劑表面修飾改性和將改性 后的納米二氧化鈦負(fù)載于硅藻土的步驟，所述偶聯(lián)劑表面修飾改性的步驟包括： A、 將納米二氧化鈦分散于30 %的過氧化氫溶液中，攪拌，過濾，使用丙酮洗滌，烘干； B、 將步驟A烘干后的納米二氧化鈦加入水溶液中，加入分散劑聚乙二醇，接著用有機(jī)酸 調(diào)節(jié)溶液pH至3.0-5.0，然后分散均勻； C、 將偶聯(lián)劑:水:醇=1:1:18進(jìn)行水解，采用有機(jī)酸調(diào)節(jié)偶聯(lián)劑水解液的pH至3.0-5.0， 水解30-60min。 D、 將步驟C水解完成的偶聯(lián)劑加入步驟B分散好的納米二氧化鈦水溶液中，在60-75Γ 下反應(yīng)4-5小時，接著進(jìn)行兩次離心分離，獲得改性納米二氧化鈦，烘干備用。2. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述負(fù)載于硅藻土的 步驟包括： E、 將步驟C烘干后的改性納米二氧化鈦與娃藻土、適量水放入研磨機(jī)中研磨30min; F、 接著，往步驟E研磨機(jī)內(nèi)滴加單體和引發(fā)劑，繼續(xù)研磨2-3h，過濾、醇洗、烘干、研磨， 獲得納米級粉末，從而獲得適用于涂料的改性納米二氧化鈦。3. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟A中的納米 二氧化鈦為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)，粒徑為10_50nm。4. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟B的聚乙二 醇為聚乙二醇200或聚乙二醇400。5. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟C的偶聯(lián)劑 為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑的加入量為納米二氧化鈦的5%-15%。6. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟C和步驟D的 有機(jī)酸為冰醋酸或草酸。7. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟D的兩次離 心分離為:將反應(yīng)物進(jìn)行離心處理，將分離出的顆粒重新溶解分散到水中，再次離心分離。8. 如權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟D的納米二 氧化鈦的反應(yīng)濃度為5%-10%。9. 如權(quán)利要求2所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟E中的改性 納米二氧化鈦與硅藻土、水量的質(zhì)量比為10-40:100:150-200。10. 如權(quán)利要求2所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟F的單體為 丙烯酸單體，使用量為納米二氧化鈦的〇.5%-1.0%。11. 如權(quán)利要求2所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法，其特征在于，所述步驟F的引發(fā)劑 為過硫酸銨或過硫酸鉀，加入量為納米二氧化鈦的0.02%-0.05%。12. 如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的納米二氧化鈦改性負(fù)載方法所獲得的改性納米二氧 化鈦在涂料中的應(yīng)用。
【文檔編號】C09D7/12GK106046913SQ201610612868
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】王宇, 朱廣東, 陳占, 熊俊超
【申請人】上海宇昂水性新材料科技股份有限公司