一种铜掺杂二氧化钛镀层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜掺杂二氧化钛镀层及其制备方法，该镀层由以下重量份的原料制备而成：钛酸丁酯24‑32份、三乙醇胺20‑24份、草酸铜溶液10‑20份、含氟类添加剂5‑15份、导热填料10‑50份、红外反射二氧化钛1‑5份、光稳定剂0.2‑1.0份、浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液130‑170份、去离子水100‑110份。本发明专利技术提高了二氧化钛光催化抑菌效果，引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂，使得镀层具有较强的耐酸碱性能；采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低镀层的表面温度，提高了镀层的耐候性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料制备领域，具体涉及一种铜掺杂二氧化钛镀层及其制备方法。
技术介绍
不锈钢具有优异的耐腐蚀性能、综合机械性能和工艺性能，从而在医疗器械、食品加工和餐饮卫生等领域得到广泛应用。与此同时，随着人们生活水平和健康意识的不断提高，不锈钢作为日常生活洁具、厨具及餐具的主要材料之一，不仅要求其光亮、美观而且要求能够抗菌杀菌。利用表面处理技术在不锈钢表面形成抗菌涂层，是提高其抗菌性能的经济而有效的方法。然而，现有的一些表面改性技术在硬度较低的不锈钢表面应用上存在一些缺点如较薄的注入层、涂层及镀层，由于韧性不足或结合强度问题而极易导致表面改性层在承载条件下开裂、剥落而失效。从1972年发现半导体二氧化钛在紫外光照射下将水分解成氢和氧气以来，二氧化钛光催化与光电化学的研究一直十分活跃，被广泛应用于光电转换太阳能电池的开发、气体传感器、太阳能分解水制氢气、污水及废气的光催化降解、光催化杀菌、自清洁及防雾等多个方面。二氧化钛成本低、无二次污染、性能稳定，且利用太阳光就能驱动光催化反应进行。但是，TiO2的禁带宽度较大(Eg＝3.0～3.2Ev)，只能被400nm以下的紫外光激活，对可见光的吸收差，极大地限制了其应用范围，通常采用掺杂金属或非金属的方式增加其可见光活性。鉴于Cu掺杂TiO2表现出更为显著的在可见光下的光催化杀菌，同时Cu离子的适时掺杂能无限扩展到暗光或无光的条件下保持杀菌、释放负离子、净化空气、消除有害物质等作用，使其在消除室内外污染、杀菌这一新兴环保领域具有无可比拟的技术和质量优势。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种铜掺杂二氧化钛镀层及其制备方法，提高了二氧化钛光催化抑菌效果，引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂，使得镀层具有较强的耐酸碱性能；采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低镀层的表面温度，提高了镀层的耐候性。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种铜掺杂二氧化钛镀层，由以下重量份的原料制备而成：钛酸丁酯24-32份、三乙醇胺20-24份、草酸铜溶液10-20份、含氟类添加剂5-15份、导热填料10-50份、红外反射二氧化钛1-5份、光稳定剂0.2-1.0份、浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液130-170份、去离子水100-110份；草酸铜溶液的质量百分比浓度为15％-25％，所述含氟类添加剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000；所述的红外反射二氧化钛粒径为1200nm-1600nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％。优选地，所述导热填料为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种的混合物，所述导热填料的粒径在0.5um-2.0um，纯度大于98％。优选地，所述光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种铜掺杂二氧化钛镀层的制备方法，包括如下步骤：S1、取钛酸丁酯24-32份与三乙醇胺20-24份混合均匀后，加入100-110份去离子水后，加入10-20份草酸铜溶液，搅拌均匀，得混合液A；S2、向混合液A中加入130-170份的浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液，搅拌均匀；S3、将反应液置于耐热瓶中，于95-115℃陈化23-27h，形成的高粘性的胶体；S4、将形成的高粘性的胶体、含氟类添加剂5-15份、导热填料10-50份、红外反射二氧化钛1-5份、光稳定剂0.2-1.0份置于高速混合机内搅拌充分混合后，分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于135-155℃陈化72-76h，得混合液B；S5、将所得的混合液于10000-15000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性后，真空冷冻干燥，研磨。本专利技术具有以下有益效果：选择与钛离子半径相近的+2价的铜离子作为掺杂物，提高了二氧化钛光催化抑菌效果，引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，该添加剂的迁移效率极高，在制备过程中即可完全迁移到表面形成一种保护膜，这层保护膜和水不相容且具有较强的耐酸碱的性能；采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低镀层的表面温度，从而大大提高了镀层的耐候性。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1S1、取钛酸丁酯24份与三乙醇胺20份混合均匀后，加入100份去离子水后，加入10份草酸铜溶液，搅拌均匀，得混合液A；S2、向混合液A中加入130份的浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液，搅拌均匀；S3、将反应液置于耐热瓶中，于95℃陈化23h，形成的高粘性的胶体；S4、将形成的高粘性的胶体、含氟类添加剂5份、导热填料10份、红外反射二氧化钛1份、光稳定剂0.2份置于高速混合机内搅拌充分混合后，分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于135℃陈化72h，得混合液B；S5、将所得的混合液于10000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性后，真空冷冻干燥，研磨。实施例2S1、取钛酸丁酯32份与三乙醇胺24份混合均匀后，加入110份去离子水后，加入20份草酸铜溶液，搅拌均匀，得混合液A；S2、向混合液A中加入170份的浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液，搅拌均匀；S3、将反应液置于耐热瓶中，于115℃陈化27h，形成的高粘性的胶体；S4、将形成的高粘性的胶体、含氟类添加剂15份、导热填料50份、红外反射二氧化钛5份、光稳定剂1.0份置于高速混合机内搅拌充分混合后，分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于155℃陈化76h，得混合液B；S5、将所得的混合液于15000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性后，真空冷冻干燥，研磨。实施例3S1、取钛酸丁酯28份与三乙醇胺22份混合均匀后，加入105份去离子水后，加入15份草酸铜溶液，搅拌均匀，得混合液A；S2、向混合液A中加入150份的浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液，搅拌均匀；S3、将反应液置于耐热瓶中，于105℃陈化25h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜掺杂二氧化钛镀层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：钛酸丁酯24‑32份、三乙醇胺20‑24份、草酸铜溶液10‑20份、含氟类添加剂5‑15份、导热填料10‑50份、红外反射二氧化钛1‑5份、光稳定剂0.2‑1.0份、浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液130‑170份、去离子水100‑110份；草酸铜溶液的质量百分比浓度为15％‑25％，所述含氟类添加剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000‑10000；所述的红外反射二氧化钛粒径为1200nm‑1600nm，TiO2含量为85％‑95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5‑15％。

【技术特征摘要】
1.一种铜掺杂二氧化钛镀层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
钛酸丁酯24-32份、三乙醇胺20-24份、草酸铜溶液10-20份、含氟类
添加剂5-15份、导热填料10-50份、红外反射二氧化钛1-5份、光稳定剂
0.2-1.0份、浓度为0.13mol/L的碳酸钠溶液130-170份、去离子水100-110
份；
草酸铜溶液的质量百分比浓度为15％-25％，所述含氟类添加剂为含有全氟
烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000；所述的红外反射二氧化钛粒
径为1200nm-1600nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为
5-15％。
2.如权利要求1所述的一种铜掺杂二氧化钛镀层，其特征在于，所述导热
填料为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种的混合物，所述导热填料的粒径在
0.5um-2.0um，纯度大于98％。
3.如权利要求1所述的一种铜掺杂二氧化钛镀层，其特征在于，所述光稳
定剂为水杨酸酯、二苯甲酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢锦娟，刘琳，张艳萍，许家胜，刘娇，辛丽莹，苏红玉，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21