[发明专利]一种纳米二氧化硅二氧化钛复合微粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化硅材料领域，具体涉及一种纳米二氧化硅二氧化钛复 合微粒子以及其制备方法。

背景技术

一直以来，二氧化硅粒子在科技领域中是具有特殊意义的有价值的重要 材料。从现有技术，例如从W.STOBER等人在“胶体和界面科学杂志”(1968， Vol 26，62-69)上发表文章以及美国专利3,634,588号，已知可通过对四 烷氧基硅烷进行水解缩聚得到球形二氧化硅。日本专利JP2006248845公开了 一种通过自组装制备规整性排列的超细纳米二氧化硅粒子，平均粒径在4- 15nm。

二氧化钛由于其高的折光指数，作为白色颜料得到了广泛的应用，但是单 纯二氧化钛的折射率不宜调节。为了得到可以用来涂膜以改变膜的折光指数 的二氧化硅二氧化钛复合粒子，我们开发了具有规整粒径纳米二氧化硅二氧 化钛复合微粒子。中国专利CN1673188A提到通过调节pH值，使二氧化硅微 球和二氧化钛胶体颗粒在溶液中带相反的电荷，从而使二氧化钛胶体颗粒依 靠静电吸引力而沉积在二氧化硅微球的表面而得到单分散二氧化硅与二氧化 钛复合粒子。不过其复合微球的粒径很大，且没有说明粒子粒径的规整性。 中国专利CN1086362C公告了一种制备二氧化硅二氧化钛复合的纳米材料的 方法，该发明通过在硅溶胶或钛溶胶沉积制备二氧化硅二氧化钛相互包覆的 复合材料。中国专利CN1732235A公开了一种用二氧化硅包覆的二氧化钛核的 粉末，但它是种粉末和分散体，没有指明具体的粒径大小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有规整粒径的纳米二氧化硅二氧化钛复合 微粒子。

本发明的另一目的在于提供一种上述复合微粒子的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种纳米二氧化硅二氧化钛复合微粒子，该复合微粒子为球形，其网状 结构链中含有以下四种结构单元的一种或几种：

其中二氧化硅的重量百分比为10％～60％，复合微粒子的比表面积为300～ 400m²/g，该复合微粒子的粒径范围为10～100nm，粒径分布的标准偏差系数 为0.01～0.2。

本发明采用溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅二氧化钛复合微粒子：先将催 化剂和水搅拌预热后，再加入含硅化合物搅拌反应，接着加入含有钛酸酯的 有机溶液进行水解缩合，最后经过熟化分离(过滤，离心)，干燥，烧结，即制 得纳米二氧化硅二氧化钛复合微粒子；其中从加入含硅化合物到水解缩合结 束的反应温度为40～100℃，反应时间为30min～48h，搅拌转速为50～ 3000rpm。加入含硅化合物后优选反应18～22h，含有钛酸酯的有机溶液优选 分批缓慢加入，每批加入后停止搅拌并反应0.1～2小时，再打开搅拌并继续 缓慢加入，如此重复1～5次直至加完。一种具体的方法为：在搅拌下，将水 和催化剂加入到三口烧瓶中，搅拌预热，再加入含硅化合物，搅拌下反应，再 升高搅拌速度，逐滴加入部分含有钛酸酯的有机溶液后停止搅拌，反应0.1～ 2h，继续加入剩余含有钛酸酯的有机溶液并反应，如此二至三次，再在90～ 150℃下熟化10～26h，分层，过滤，干燥，在590～750℃下烧结得到纳米二 氧化硅二氧化钛复合微粒子。

其中各原料的加入量按重量份计如下：

含硅化合物    0.01～20份

钛酸酯        0.01～10份

催化剂        0.01～1份

有机溶剂      0.01～10份

水            50～200份。

钛酸酯选自钛酸乙酯、钛酸正丙酯、钛酸正丁酯、钛酸四丁酯、钛酸异丁 酯或钛酸异丙酯中的一种或几种。

含硅化合物选自硅酸酯或硅烷中的一种或几种，其中硅酸酯为正硅酸乙 酯、硅酸正丙酯、硅酸正丁酯、硅酸异丁酯或硅酸异丙酯，硅烷为四氯硅烷、 甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷或三甲基一氯硅烷。

氨基酸为赖氨酸或精氨酸的一种或它们的混合物。

有机溶剂选自正辛烷、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、戊 酮、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡 咯烷酮中的一种或几种组合。