[发明专利]纳米二氧化钛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米二氧化钛，更具体地，涉及用非离子表面活性剂表面改性的纳米二氧化钛。本发明进一步涉及所述纳米二氧化钛的制备方法。

背景技术

目前，纳米二氧化钛的实验室制备技术层出不穷，但是，能在油性有机材料中达到纳米尺度均匀分散和复合、表现出显著功能性的纳米二氧化钛却数量甚少。其原因在于纳米二氧化钛本身具有强亲水性、强极性、高表面能以及极易相互团聚的特点，没有经过改性的纳米二氧化钛极易相互团聚形成大颗粒，并在有机复合材料中失去纳米尺寸效应，几乎不表现纳米二氧化钛的功能性。由于纳米二氧化钛以较大的团聚颗粒形式存在，其甚至还降低有机聚合物材料原有的性能如强度、致密性和光泽度等。为了将纳米二氧化钛的功能性应用于宏观应用领域，必须通过表面接枝包覆修饰的手段对纳米二氧化钛进行表面改性，改变其表面的极性和易团聚性，使其以纳米尺度均匀分散和复合到有机聚合物中，从而制备出具有纳米二氧化钛功能性的无机/有机复合材料。

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本申请的发明人在纳米二氧化钛表面改性领域进行了广泛深入的研究，以期得到一种能以纳米尺度均匀地分散和复合在油性有机材料中且表现出相应显著功能性的纳米二氧化钛。结果发现通过利用非离子表面活性剂将纳米二氧化钛颗粒表面改性可获得满足上述要求的纳米二氧化钛。本发明正是基于上述发现得以完成。

本发明的目的是提供一种纳米二氧化钛。

本发明的另一目的是提供一种制备上述纳米二氧化钛的方法。

本发明一方面提供了一种纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛含有作为基体的纳米二氧化钛颗粒以及包覆在纳米二氧化钛基体表面上的非离子表面活性剂，其中纳米二氧化钛基体的粒径为1-100nm，非离子表面活性剂的亲水亲油平衡值为1-10，其含量基于纳米二氧化钛基体的重量为1-20重量％。

本发明另一方面提供了一种制备上述纳米二氧化钛的方法，所述方法包括以下步骤：

a)利用润湿剂将作为基体的纳米二氧化钛颗粒润湿；

b)将非离子表面活性剂与来自步骤a)的纳米二氧化钛基体在润湿剂中的分散体混匀，其中非离子表面活性剂的亲水亲油平衡值为1-10，其用量基于纳米二氧化钛基体的重量为1-20重量％；和

c)干燥；

其中纳米二氧化钛基体的粒径为1-100nm。

本发明纳米二氧化钛具有亲油性、低极性、低表面能、不易团聚和均匀分散等应用特性，从而允许基于其制备无机纳米二氧化钛与有机聚合物达到纳米尺度结构复合的功能性材料。

本发明的这些和其它目的、特征和优点在结合如下附图整体考虑本发明后，将易于为普通技术人员所明白。

附图说明

图1为未改性的纳米二氧化钛的透射电镜图。

图2为利用非离子表面活性剂将纳米二氧化钛改性的示意图。

图3为纳米二氧化钛改性前后在水中润湿高度和时间(h²～t)的关系图，其中■表示未改性的纳米二氧化钛，●表示经非离子表面活性剂改性后的纳米二氧化钛(实施例1)。

图4为实施例1的纳米二氧化钛的透射电镜图。

图5为纳米二氧化钛改性前后在水中润湿高度和时间(h²～t)的关系图，其中■表示未改性的纳米二氧化钛，●表示经非离子表面活性剂改性后的纳米二氧化钛(实施例2)。

图6为实施例2的纳米二氧化钛的透射电镜图。

图7为纳米二氧化钛改性前后在水中润湿高度和时间(h²～t)的关系图，其中■表示未改性的纳米二氧化钛，●表示经非离子表面活性剂改性后的纳米二氧化钛(实施例3)。

图8为实施例3的纳米二氧化钛的透射电镜图。

图9为对比实施例1的纳米二氧化钛的透射电镜图。

图10为对比实施例2的纳米二氧化钛的透射电镜图。

图11为对比实施例3的纳米二氧化钛的透射电镜图。

具体实施方式

本发明纳米二氧化钛含有作为基体的纳米二氧化钛颗粒以及包覆在纳米二氧化钛基体表面上的非离子表面活性剂。

作为基体的纳米二氧化钛颗粒可以是市售的，也可以通过本领域技术人员熟知的方法制备。在本发明中用作基体的纳米二氧化钛颗粒的粒径为1-100nm，优选为1-60nm，更优选为1-40nm。表面改性前的纳米二氧化钛如图1透射电镜图所示，其呈团聚状态。