[发明专利]一种球形二氧化钛制备方法及其在自清洁涂层方面的应用

说明书

本发明属于表面工程与材料防护领域，具体涉及了一种球形二氧化钛制备方法及其在自清洁涂层方面的应用。所述球形二氧化钛为同时具有微米和纳米尺寸的球形二氧化钛粒子；由以下原料制备得到：钛源，乙醇，尿素水溶液和/或尿素乙醇溶液；所述钛源为钛的有机盐类或者无机盐类；所述尿素水溶液浓度为25wt.％～35wt.％；尿素乙醇溶液浓度为5wt.％～10wt.％。由本发明球形二氧化钛制备得到的涂层，具有优良的自清洁能力，尤其是可有效减少微生物及其分泌物的粘结；并且同时具有很好的防腐蚀效果。本发明涂层对金属等材料的自清洁和防腐蚀能力强，尤其适用于水中或海水中金属材料的自清洁和防腐蚀。

技术领域

本发明属于表面工程与材料防护领域，具体涉及了一种球形二氧化钛制备方法及其在自清洁涂层方面的应用。

背景技术

在海洋资源开发过程中和海洋环境下使用的海洋工程(大海中的桥梁、轮船、码头、舰船，海洋开发平台)等多为金属材料(碳钢)，金属材料在海洋环境下由于腐蚀造成的损失占约占钢铁腐蚀损失总量的三分之一(据统计钢铁造成的损失约2万亿元)，在海洋腐蚀中浪花飞溅区的腐蚀尤为严重。这是因为浪花飞溅区位于海—气交换界面，金属受到海水的周期性润湿，处于频繁的干湿交替状态，材料表面聚集了高浓度的盐粒子，并且在该区域供氧充分、日照充足、温度升高等，这些因素共同作用造成了在浪花飞溅区工作的材料腐蚀较为严重。阴极保护在该区域几乎不起作用，即使世界著名的重防腐涂料在该区域的防护也只能保障3～5年的防腐蚀效果。随着科学技术的进步，结合当今世界的科研前沿，开发高技术水平的涂层材料是解决上述问题的重要途径之一。

在海洋环境下使用的金属材料不仅受到无机盐离子化学腐蚀和电化学腐蚀的影响，还会受到海洋微生物或者其代谢产物腐蚀的影响，因此在保护浪花飞溅区的金属材料不受腐蚀时，也需考虑到海洋微生物或者其代谢产物附着对其腐蚀和涂层寿命的影响，并且将这种影响去除，是在开发海洋飞溅区涂料中需要解决的问题。传统的重防腐涂料注重涂层的封闭性，但是没有将防污和防腐两者有机结合在一起。

自清洁涂层是目前涂层研发的主要方向，主要是因为自清洁涂层对微生物的粘附和微生物残骸以及微生物分泌的粘液具有抵抗和不易粘附的能力，也就是常说的防污涂层，目前关于微生物对材料的腐蚀或者是防污涂层的研究较少，而对防腐涂层的研究较多，为了开发防污涂层可以在土层中添加杀菌剂，但是该类涂层的持久性是需要解决的一个难题，并且杀菌剂对环境有不利的影响，且长期使用杀菌剂还会使产生抗药性。另外一个方式就是利用自然界中特殊的自清洁现象构建特殊的表面结构，目前常见的自清洁涂层多为以有机涂层作为粘合剂，添加稳定性较好的氧化物粒子。但是目前常见的研究资料中和技术中添加的无机氧化物粒子多为市售，或者纳米尺度的氧化物粒子，纳米尺度的粒子团聚较严重，还有就是纳米氧化物粒子的合成步骤较复杂，有的需要酸碱环境，有的需要特殊的压力条件，对环境和对生产者都有不利的影响。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种球形二氧化钛制备方法及其在自清洁涂层方面的应用。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

本发明第一个方面，提供一种球形二氧化钛，为同时具有微米和纳米尺寸的球形二氧化钛粒子；由以下原料制备得到：钛源，乙醇，尿素水溶液和/或尿素乙醇溶液；所述钛源为钛的有机盐类或者无机盐类；所述尿素水溶液浓度为25wt.％～35wt.％；尿素乙醇溶液浓度为5wt.％～10wt.％。

本发明第二个方面，提供一种以上所述球形二氧化钛的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将钛源和乙醇按体积比1:1～3进行混合；

(2)向步骤(1)混合液中加入尿素水溶液和/或尿素乙醇溶液；

(3)将步骤(2)混合溶液搅拌均匀，室温下发生溶胶向凝胶的转变；

(4)将步骤(3)凝胶在空气中干燥2～5天；