[發(fā)明專利]一種氟硅烷改性二氧化鈦納米材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410669702.9 | 申請日： | 2014-11-20 |
| 公開（公告）號： | CN104403374A | 公開（公告）日： | 2015-03-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 黃劍文;李彬誠 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣州乾程化工科技發(fā)展有限公司 |
| 主分類號： | C09C1/36 | 分類號： | C09C1/36;C09C3/12 |
| 代理公司： | 廣州廣信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44261 | 代理人： | 李玉峰 |
| 地址： | 510663 廣東省廣州市高*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 硅烷 改性 氧化 納米 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氟硅烷改性二氧化鈦納米材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著人們生活水平的提高，多功能材料越來越受到人們的重視，其中納米二氧化鈦(TiO2)因具有殺菌、自清潔等性能而日益受到青睞。納米二氧化鈦具有氧化活性高、殺菌能力強、紫外線屏蔽能力強等優(yōu)異性能，因而在廢水降解、消除有害氣體、殺菌、凈化空氣和制作防紫外線涂料等領(lǐng)域得到了廣泛的重視。
然而，納米二氧化鈦比表面積大、表面能高，處于熱力學(xué)的非穩(wěn)定狀態(tài)，顆粒間受范德華力的作用，使它們很容易團聚在一起而形成帶有若干弱連接界面的尺寸較大的團聚體，這樣便大大降低甚至消除了納米顆粒的實際應(yīng)用效果，使其在工業(yè)領(lǐng)域上的應(yīng)用受到了很大限制，因此，對納米二氧化鈦進行表面改性是很有必要的。
目前，現(xiàn)有技術(shù)納米二氧化鈦材料的表面改性，主要是通過納米顆粒與表面活性劑以吸附力粘結(jié)而實現(xiàn)，但材料性能的改善仍然有限，尤其是用于基材表面的處理。由于應(yīng)用環(huán)境日益復(fù)雜化，因而對表面處理材料的要求也越來越高，需要具備多功能性且性能優(yōu)異，否則難以適應(yīng)更高更復(fù)雜的應(yīng)用需求。因此，如何對材料進行改性處理使其具備多功能性，并提供簡單的生產(chǎn)工藝和安全的使用環(huán)境，一直是材料工作者致力于研究的方向和課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有疏水、疏油、防紫外線和防菌等多功能性且性能優(yōu)異的氟硅烷改性二氧化鈦納米材料。本發(fā)明的另一目的在于提供上述氟硅烷改性二氧化鈦納米材料的制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
本發(fā)明提供的一種氟硅烷改性二氧化鈦納米材料，通過在二氧化鈦表面接枝氟改性烷基硅烷制備而成，其反應(yīng)原料如下：
鈦醇鹽，結(jié)構(gòu)式為Ti(OR)4，R＝CxH2x+1，其中，2≤x≤8；
氟改性烷基硅烷，結(jié)構(gòu)式為Rf-(CH2)n-Si(OR1)3，其中，R1為甲基或乙基，Rf為CmF2m+1或C6F5，0≤n≤3，1≤m≤13，n、m均為整數(shù)；
所述反應(yīng)原料按質(zhì)量比鈦醇鹽∶氟改性烷基硅烷＝1～10∶1；
所述制備過程為：通過水解鈦醇鹽合成制備二氧化鈦溶膠溶液；然后在二氧化鈦表面接枝氟改性烷基硅烷而得到氟硅烷改性二氧化鈦納米材料。
本發(fā)明氟硅烷改性二氧化鈦納米材料為無色透明溶液，且具有良好的穩(wěn)定性，其活性成分為納米級的氟硅烷改性二氧化鈦粒子。
本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
本發(fā)明提供的上述氟硅烷改性二氧化鈦納米材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將鈦醇鹽加入溶劑中攪拌混合得到混合溶液A；按質(zhì)量比鈦醇鹽∶溶劑＝1∶3～8；
(2)將水、溶劑、抑制劑攪拌混合得到混合溶液B；按質(zhì)量比水∶溶劑∶抑制劑＝1～5∶4～18∶0.5～2；
(3)在35～55℃溫度下，將混合溶液B加入到混合溶液A后，調(diào)節(jié)pH值為1～3，攪拌反應(yīng)1.5～6h，制得呈透明的二氧化鈦溶膠溶液；
(4)在所述二氧化鈦溶膠溶液中加入氟改性烷基硅烷，在35～55℃溫度下攪拌反應(yīng)2～6h，過濾反應(yīng)產(chǎn)物即得到氟硅烷改性二氧化鈦納米材料。
進一步地，本發(fā)明制備方法所述溶劑為乙醇、乙二醇、異丙醇、異丙二醇中的一種或其組合。所述抑制劑為硝酸、鹽酸、硫酸、冰醋酸、乙酰丙酮、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或其組合。
本發(fā)明上述氟硅烷改性二氧化鈦納米材料的應(yīng)用，適用于玻璃、陶瓷、金屬、塑料及電子元器件等的表面處理。
本發(fā)明具有以下有益效果：
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