本发明专利技术揭示了一种复合材料，它包括作为载体的无机非金属矿物和担载在该载体上的纳米二氧化钛层，该层由多个二氧化钛纳米球组成，所述二氧化钛纳米球由多个二氧化钛纳米单颗粒组成。本发明专利技术还揭示了在所述纳米二氧化钛层上还担载有一层或多层功能层的复合材料。上述复合材料不仅能发挥纳米二氧化钛层高折射率、高遮盖力的优势，而且能发挥其小纳米单颗粒较好的光催化活性，拓宽了复合材料的应用领域，提高了最终产品的综合性能，而且更容易包覆其他功能层以制备功能加强型或多重功能的复合材料。本发明专利技术还公开了复合材料的制备方法，其工艺简单、成本低。本发明专利技术复合材料用途广泛，可作为添加剂用于各工业领域，相容性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种担载有二氧化钛层的无机非金属矿物复合材料，该复合材料的制备方法以及应用。本专利技术还涉及担载有二氧化钛层与一层或多层功能层的无机非金属矿物复合材料，该复合材料的制备方法以及应用。
技术介绍
二氧化钛是与我们生活密切相关的一种重要化工原料，当其粒径下降到纳米级时，由于其特殊的结构层次，使其具备较好的吸收紫外线的光学性能和光催化性能，因此成为近20年的研究热点。但由于纳米二氧化钛较大的比表面能，使纳米二氧化钛在涂料、塑料、纸张、橡胶、环境处理等领域中应用，不能实现真正的纳米分散，只能以微米级团聚体的 形式存在于应用体系中，不能充分展现纳米性能。如何解决纳米颗粒的团聚，有效地利用纳米材料的优异性能成为目前纳米材料制备技术的核心问题。人们提出了选择合适的微米级载体担载纳米材料来制备微纳米复合功能材料的思路，如专利CN1563183A，王相田等专利技术了以钛酸正酯为钛源，在乙醇和乙酸的混合体系中反应制备纳米纳二氧化钛包覆二氧化硅的无机抗菌复合微粉，并将该粉加入到ABS树脂中制成抗菌高分子制品；又如专利CN101077792A，只金芳专利技术的一种通过溶胶凝胶法、以正钛酸为钛源，以过氧化氢溶解正钛酸得到溶胶凝胶，在聚苯乙烯表面包覆纳米二氧化钛制备一种核壳结构的微纳米复合材料；再如专利101475215A，华东等人专利技术的在硫酸钡或硫酸锶的混悬液中直接滴加四氯化钛或硫酸钛，在硫酸钡和硫酸锶表面直接水解包覆二氧化钛水合物，再高温煅烧脱水得到复合二氧化钛。在专利CN1724145A中，汪靖等人专利技术了一种以沸石为载体、以可溶性钛盐为钛源、以浸溃焙烧的方法在沸石表面担载纳米二氧化钛制得光催化功能粉体的方法。在专利CN101108335中，郭莉等人专利技术了先以钛酸丁酯为钛源，制备纳米二氧化钛透明凝胶，再将白土与透明凝胶混合、水洗、干燥、煅烧，得到白土担载纳米二氧化钛的光催化材料。在专利CN101757937中，陈若愚等人专利技术了纳米二氧化钛插入磷酸锆层间制备插层光催化复合材料；在专利CN101293754A中，刘晓华专利技术了在硅微粉表面担载纳米二氧化钛制备钛白复合材料。在专利US20100298484中，ALLEN等人专利技术了一种在耐酸性高分子聚合物表面担载二氧化钛制备不透明颜料。在专利US20100247915中，FURUKAffAD等人专利技术了在高温氧气氛环境下，在TiN表面担载纳米二氧化钛来制备功能复合体。上述专利和文献报道均在微米级载体上担载纳米二氧化钛以制备功能复合粉体技术上作出了一些有益的探索。但这些技术总体来说，仍存在以下问题I.制备成本相对较高，工艺复杂。例如，以钛酸酯或正钛酸等为钛源的凝胶溶胶法，以可溶性钛盐为钛源直接担载于微米载体上的浸溃焙烧法，以及在高温氧气氛环境下制备担载有纳米二氧化钛的微纳米复合材料等方法，这些方法都需要高温煅烧转晶或者在高温氧气氛环境下反应，都存在制备成本较高、工艺复杂、设备要求高的问题。2.目前这些方法中，纳米二氧化钛的担载率(或包覆率)的影响因素较多，担载率偏低或担载牢固度不够。微米级载体担载纳米二氧化钛，能否形成一种牢固的结合体受到很多反应条件的限制。例如，以水溶性钛盐为钛源通过无机沉淀反应-热处理晶化工艺来制备复合材料的方法，其工艺受到PH值、杂质离子、温度、载体等众多因素的影响，往往制得的是游离的纳米二氧化钛、载体、担载有纳米二氧化钛的载体的混合物；在一定的条件下，也可以制得纳米二氧化钛与载体的复合体，如珠光云母，但二氧化钛层和载体层之间无法形成牢固的担载，该复合材料经高速分散后纳米二氧化钛容易从载体上脱落。本申请的专利技术人在CN101676030A和CN101676031A中揭示了在盐酸和高分子化合物的协同作用下对四氯化钛进行二次水解，在耐酸性非金属矿石表面上包覆纳米二氧化钛层，该方法无需高温煅烧。在该方法中，由于四氯化钛水解过程中盐酸抑制了纳米颗粒的生长，使得所形成的二氧化钛纳米颗粒的尺寸集中在10纳米的范围内，因而纳米二氧化钛呈高度透明状态，从而限制了二氧化钛高折射率、高遮盖力性能的发挥。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种纳米二氧化钛层担载在无机非金属矿物载体上的·复合材料。本专利技术的另一个目的是提供一种在无机非金属矿物载体上担载纳米二氧化钛层的复合材料的制备方法，该方法工艺简单、制备成本低。本专利技术的再一个目的是提供一种组合物，该组合物包含二氧化钛层担载在无机非金属矿物载体上的复合材料。本专利技术还有一个目的是提供二氧化钛层担载在无机非金属矿物载体上的复合材料的应用。在本专利技术的第一方面，提供了一种复合材料，它包括作为载体的无机非金属矿物和担载在该载体上的纳米二氧化钛层，该层由多个二氧化钛纳米球组成，所述二氧化钛纳米球由多个二氧化钛纳米单颗粒组成。本专利技术还提供了一种复合材料，它包括作为载体的无机非金属矿物、担载在该载体上的纳米二氧化钛层、以及担载在所述纳米二氧化钛层上的一层或多层功能层，所述纳米二氧化钛层由多个二氧化钛纳米球组成，所述二氧化钛纳米球由多个二氧化钛纳米单颗粒组成。在上述复合材料中，所述作为载体的无机非金属矿物是耐酸性的。在上述复合材料中，作为载体的无机非金属矿物是选自高岭土、云母、滑石粉、硫酸钡、硅藻土、膨润土、蒙脱土、白炭黑、硅灰石、沸石、海泡石、凹凸棒、磁石中的一种或多种物质。在上述复合材料中，所述作为载体的无机非金属矿物的粒径在0. 2-100 iim的范围内。在上述复合材料中，所述作为载体的无机非金属矿物的粒径在1-40 iim的范围内。在上述复合材料中，所述二氧化钛纳米单颗粒的直径尺寸在1-20纳米的范围内，所述二氧化钛纳米球的直径尺寸为所述二氧化钛纳米单颗粒直径尺寸的2-100倍。在上述复合材料中，所述二氧化钛纳米单颗粒的直径尺寸在2-10纳米的范围内，所述二氧化钛纳米球的直径尺寸为所述二氧化钛纳米单颗粒直径尺寸的5-50倍。在上述复合材料中，所述纳米二氧化钛层的担载量为所述无机非金属矿物载体层重量的1_50%。在上述复合材料中，所述纳米二氧化钛层的担载量优选为所述无机非金属矿物载体层重量的5-30%。在上述复合材料中，所述纳米二氧化钛层的担载量更优选为所述无机非金属矿物载体层重量的5-20%。在上述复合材料中，所述功能层的担载量为所述无机非金属矿物载体层重量的0. 1-20%。在上述复合材料中，所述纳米二氧化钛层牢固地担载于所述无机非金属矿物载体 层之上。在上述复合材料中，所述纳米二氧化钛层的牢固担载可用以下方法证实将I克复合材料用20克乙醇配制成5%的混悬液，用转速为10000转/分的高速分散均质机分散4小时，再用乙醇将混悬液的浓度稀释为0. 05%，取0. 02ml稀释液作为样本，用透射电子显微镜检测，选择颗粒明显、均匀且集中的区域，分别以5，000倍和20，000倍的放大倍率拍摄电镜照片，从所得的各张电镜照片可见，所述复合材料经高速分散均质机分散后，均未出现游离的二氧化钛纳米球。在上述复合材料中，所述功能层选自紫外线屏蔽防护层、阻燃层、光催化增强层、抗菌层或光催化抗菌增强层。所述紫外线屏蔽防护层包含选自氧化硅、水合氧化硅、氧化铝、水合氧化铝、氧化锆的一种或多种氧化物。所述阻燃层包含氢氧化镁。所述光催化增强层包含氧化锌。所述抗菌层包含本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合材料，它包括作为载体的无机非金属矿物和担载在该载体上的纳米二氧化钛层，该层由多个二氧化钛纳米球组成，所述二氧化钛纳米球由多个二氧化钛纳米单颗粒组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范莉，许晓峻，
申请(专利权)人：上海世展化工科技有限公司，上海世景国际贸易有限公司，范莉，
类型：发明
国别省市：
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