纳米二氧化钛及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米二氧化钛，其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％。本发明专利技术还涉及制备上述纳米二氧化钛的方法，其包括以下步骤：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。本发明专利技术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特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米二氧化钛，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。本专利技术进一步涉及所述纳米二氧化钛的制备方法。
技术介绍
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 达到纳米尺度均勻分散和复合、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，使其以纳米尺度均勻分散和复合 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。
技术实现思路
鉴于上述现有技术状况，本申请的专利技术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勻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。本专利技术正是基于上述发现得以 完成。本专利技术的目的是提供一种纳米二氧化钛。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述纳米二氧化钛的方法。本专利技术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-lOOnm，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％。本专利技术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 混勻，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l-100nm。本专利技术纳米二氧化钛具有亲油性、低极性、低表面能、不易团聚和均勻分散等应用特性，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。本专利技术的这些和其它目的、特征和优点在结合如下附图整体考虑本专利技术后，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Ch2 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Ch2 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Ch2 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。具体实施例方式本专利技术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。在本专利技术中用作基体的纳米二氧化钛颗粒的粒径为1-lOOnm，优选为 l-60nm,更优选为l-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。适用于本专利技术的非离子表面活性剂的亲水亲油平衡值为1-10，优选为2-8，更 优选为2-5.8。本专利技术所用非离子表面活性剂可为单月桂酸甘油酯、失水山梨醇三硬脂酸 酯、单硬脂酸丙二醇酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、丙二醇脂肪酸 酯、二乙二醇脂肪酸酯或单硬脂酸甘油酯，例如失水山梨醇三硬脂酸酯Span65(HLB为 2.1)、乙二醇脂肪酸酯Emcol EO-50 (HLB为2.7)、乙二醇脂肪酸酯Emcol EL-50 (HLB为 3.6)、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物Atlas G-1704CHLB为3.0)、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生 物 AriasG_1727(HLB 为 4.0)、丙二醇脂肪酸酯 Emcol PO-50 (HLB 为 3.4)、二乙二醇脂肪 酸酯Emcol DQ-50 (HLB为4.7)或单硬脂酸甘油酯Aldo 28 (HLB为5.5)。基于纳米二氧化钛基体的重量，在本专利技术纳米二氧化钛中，非离子表面活性剂 的含量为1-20重量％，优选为2-10重量％，更优选为3-8重量％。本专利技术利用非离子表面活性剂表面改性后的纳米二氧化钛在有机溶剂中达到了 很好的分散状态。纳米二氧化钛表面亲水或亲油的不同极性状态，可通过测试其表面与水的润 湿性即纳米二氧化钛与水的接触角来表征。测试所用溶剂为水，所用玻璃管的内径为 5mm,并将其下端用滤纸封闭。称取一定量的纳米二氧化钛并将其装入玻璃管中，然后 压紧至某固定刻度。在20°C的温度下将玻璃管浸入水中，观察并记录水浸湿纳米二氧化 钛的高度(h)和相应的时间(t)。 用于计算接触角的Washburn方程如下所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
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％。

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化钛，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-IOOnm,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％。2.根据权利要求1的纳米二氧化钛，其中纳米二氧化钛基体的粒径为l-60nm，非离 子表面活性剂的亲水亲油平衡值为2-8，其含量基于纳米二氧化钛基体的重量为2-10重 量％。3.根据权利要求2的纳米二氧化钛，其中纳米二氧化钛基体的粒径为l-40nm，非离 子表面活性剂的亲水亲油平衡值为2-5.8，其含量基于纳米二氧化钛基体的重量为3-8重量％。4.根据权利要求1-3中任一项的纳米二氧化钛，其中非离子表面活性剂选自单月桂酸 甘油酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸丙二醇酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨 醇蜂蜡衍生物、丙二醇脂肪酸酯、二乙二醇脂肪酸酯或单硬脂酸甘油酯。5.根据权利要求1-3中任一项的纳米二氧化钛，其中所述纳米二氧化钛与水的接触角 为80-90°，优选为85-90°，更优选为89-90°。6.一种制备根据权利要求1-5中任一项的纳米二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞芬，于义龙，马卓尔，解双英，
申请(专利权)人：江苏考普乐新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32