[发明专利]一种改性二氧化钛水溶胶及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于无机纳米材料与纺织材料的交叉领域，特别是涉及一种用于纺织品整理、多组分掺杂、具有可见光催化活性及多种功能的改性二氧化钛水溶胶的制备方法。

背景技术

纺织品在人们的穿着、使用过程中，不小心会沾上灰尘、污渍，而且还会沾污很多汗液、皮脂以及各种人体分泌物，这些污物不仅影响人们的使用，而且还是微生物繁殖的良好环境。随着生活节奏的加快，以及追求高质量生活的要求，对纺织品自清洁能力的要求就应运而生，但传统的方法已不能满足现代纺织品的多种需求，随着纳米技术在纺织品工业上的应用，纺织品的自清洁才成为可能。

以二氧化钛纳米材料为代表的光催化技术是近年来出现的一种新技术。当光催化材料暴露在太阳光照下，材料表面会发生电子的激发和转移，光子所携带的能力转换为电子所携带的化学能量，从而形成具有强氧化能力的各种活性基团，将吸附在材料表面的有机物质、甚至是细菌和病毒等破坏分解，发挥自清洁、抗菌等功效。

二氧化钛是无机物，与纺织材料之间几乎没有亲和性，将其作为整理剂对织物进行整理，能耗大、成本高、亲和性差、分散不均匀、易团聚等缺点，在纺织上的应用受到限制。

采用溶胶-凝胶技术，先将溶胶直接整理到纺织品上，然后再通过后处理，在纺织品表面形成一层薄而透明的、网络结构的金属氧化物薄膜，与纤维表面直接形成很好的不规则密合，具有良好的结合牢度，赋予织物功能性。

目前，大多数制备二氧化钛溶胶的工艺仍以乙醇作为溶剂，强酸（如：盐酸）作为催化剂，这不利于其在纺织品应用的工业化推广。首先，乙醇易挥发、易燃烧爆炸，增加了工业化生产的危险性；其次，盐酸是强酸，挥发性极强，给安全生产带来隐患，且纤维素纤维织物不耐强酸，强力下降显著，使得该工艺在纺织品上的应用受到很大限制。

纳米二氧化钛只有在能量较高的紫外光照射下显示出光化学活性，而太阳光中绝大部分紫外光被阻挡在大气层之外，只有很少部分能够达到地球表面，这导致其在太阳光下的光化学活性很低，因此，人们采用多种方法对纳米二氧化钛进行改性处理，以提高其在可见光下的光化学活性和催化效率。

随着人们生活水平的提高，已不再满足单一功能的服装，对纺织品多功能的要求越来越多，但传统的功能整理剂都是单一功能，要进行多功能整理需要不同功能整理剂，很多功能整理剂的整理条件相互抵触，整理难度很大，而且很难得到满意的效果。溶剂-凝胶技术为多功能整理开辟了一条新路，可以在制备溶胶的过程中，把相关的功能掺合进去，大大降低了多功能整理的难度。

在申请公布号号为CN 103397513 A的中国专利公开了一种低温制备纳米二氧化钛溶胶整理剂的方法，该方法中仍使用了大量的乙醇作为溶剂，所制得的溶胶未有任何掺杂，只能在紫外线下产生光催化作用。在授权公告号为CN 101703925 B的中国专利公开了一种制备铥掺杂二氧化钛溶胶的方法，在可见光下具有光催化效应，但在制备过程中仍使用了强酸（盐酸）和大量的乙醇溶剂。在授权公告号为CN 101474556 B的中国专利公开了一种制备氟、镧共掺杂二氧化钛溶胶的方法，在可见光下的光催化作用和效率得到提高，但仍使用乙醇作为溶剂。在申请公布号为CN 102442698 A的中国专利公开了一种制备二氧化钛溶胶的方法，该方法不使用有机溶剂和强酸，适用于防紫外线纺织品。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提供一种用于纺织品整理、多组分掺杂、具有可见光催化活性及多种功能的改性二氧化钛水溶胶及其制备方法。

技术方案：本发明所述的一种改性二氧化钛水溶胶，所述的二氧化钛水溶胶中，钛的有机化合物的重量占总重的10～30%；去离子水用量与钛的有机化合物用量的摩尔比为10～200﹕1；冰醋酸用量与钛的有机化合物用量的摩尔比为5～15﹕1；改性掺杂用的复合半导体用量与钛的有机化合物用量的摩尔比为1﹕1～100；改性掺杂用的稀土金属离子为可溶性的醋酸盐或硝酸盐化合物，其用量与钛的有机化合物用量的摩尔比为0.1～5﹕100；改性掺杂用的非金属化合物用量与钛的有机化合物用量的摩尔比为0.1～5﹕100。

作为优选，所述钛的有机化合物为钛酸丁酯。

作为优选，所述改性掺杂用复合半导体为硅的有机化合物正硅酸乙酯。

作为优选，所述改性掺杂用稀土金属离子为镧、铥或钇的醋酸盐或硝酸盐中的一种或一种以上。

作为优选，所述改性掺杂用非金属为氮的化合物脲。