钛纳米颗粒功能化钛金属表面的工艺以及功能化产品制造技术

描述了一种方法，施用纳米尺寸二氧化钛悬浮液使得钛表面具有抗菌特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
-本专利技术涉及钛金属表面处理。
技术介绍
-最近钛被广泛应用于制备用于种植学(特别是口腔正畸领域)的部 件。基于这种应用，种植体各组成部件表面的杀菌和/或抑菌性能就非常重要。意大利专利申请FI2004A000252 (以本申请人的名义)描述了一种制 备二氧化钛纳米颗粒的工艺，以及该工艺所得的相关分散液，其包括将 二氧化钛纳米颗粒分散在水和适当络合溶剂(例如聚乙二醇)的混合溶 剂中。前述专利申请还提到了所述悬浮液可用于制备光催化涂层。类似的，意大利专利FI2006A000030描述了水分散液中制备二氧化 钛纳米颗粒和相应分散液的方法
技术实现思路
-本专利技术涉及用钛纳米颗粒功能化钛金属表面的工艺，其中 -将被功能化的物品被浸没在二氧化钛纳米颗粒悬浮液中； -物品完全湿润后加热以去除溶剂；-物品被热循环以便改善纳米颗粒在被处理表面上的固定。 具体实施例方式惊讶地发现，前述专利申请所描述的二氧化钛纳米颗粒分散液可以 用来处理钛表面使其可以实现杀菌或抑菌作用，而这对于由这种金属制 成的假体或其部件(特别是正畸部件)非常有用。专利申请FI2004A000252中更详细示范的制备锐钛矿型Ti02颗粒 分散液的方法可用于本专利技术，包括以下步骤-i) 钛醇盐与适当络合溶剂反应；ii) 蒸馏步骤i)所得溶剂，直到小量产物；iii) 向步骤ii)所得溶液中添加水以及所述络合溶剂以及一个或多个 缩聚抑制剂，然后回流加热反应混合物得到所需纳米颗粒分散液。钛醇盐优选为甲醇钛、乙醇钛、正丙醇钛、异丙醇钛、正丁醇钛、 异丁醇钛，优选为异丙醇钛。络合溶剂优选为聚乙二醇，其分子量为例如200-600。分子量达 10,000的长链聚乙二醇也可使用，二甘醇为优选。术语"縮聚抑制剂"是指混合物，其包括至少一个无机酸和-一个有机 酸，其中无机酸选自例如盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢溴酸和碘化 氢，有机酸优选为乙酸；缩聚抑制剂优选为盐酸和乙酸混合物。縮聚抑制剂的量为无机酸量为反应混合物总体积的0.1-10%，有 机酸的量为反应混合物总体积1-20%。前述专利申请FI2006A000030也用来示范和要求在水中制备锐钛矿 型Ti02颗粒分散液的工艺。基于这个方法，钛盐在水中在加热以及存在无机酸和非离子表面活 性剂条件下反应，所得溶液被縮减到 一 个小量。专利申请 FI2004A00025工艺中所述的普通和优选钛盐和无机酸都有效，但是"非 离子表面活性剂"是指具有醚或酯类极性官能团的，优选为曲拉通X-100 (TX-100)。钛醇盐与酸的摩尔比为0.005-15，优选为5-6，反应温度一般在15-95°C，优选45-55'C，反应时间为12-72小时，优选24小时。所述的两个申请都包括Ti可通过向步骤i)或iii)中添加金属盐而掺 杂选自过渡金属的金属，特别是。以这种方法使得所形成的掺杂有 Ag、 Cu和Ce的Ti02分散液可以在没有紫外线照射下具有催化活性。 下述的制备用于本专利技术的悬浮液的示例中，包括在络合剂中以及水 性悬浮液中(示例在前述专利申请中已经给出)。 示例从异丙醇钛起始在水/二甘醇中制备锐钛矿型Ti07纳米颗粒分散液5.53 L二甘醇被加入到一个20L烧瓶中，其中添加有5.54 L异丙醇 钛.反应混合物搅拌5分钟，然后加热到120"C蒸馏除去所形成的异丙 醇，直到得到少量产品。11.1 L 二甘醇，、125 ml的32-33%盐酸 (w/w)、 2.07L冰醋酸和125ml去离子水被加入；温度抬升到180°C，混 合物回流2小时。飽5g浓HCl、 75gTX-100，加水到750 g ，整体置于一个2 L反应器 中，通过外套油循环热透加热。温度抬升到50°C 。 50 g的 Ti4 (TIP)被迅速加入，迅速形成白色大量凝絮沉淀。7小时后得到非常稳定透明溶胶。这样所得的悬浮液然后用于功能化钛金属部件表面。将被功能化的物品被浸没在悬浮液中，旋转以使其表面完全湿润。 然后加热，最后进行热循环以改善纳米颗粒在被处理表面上的固定。用于初始浴的悬浮液通常含有0.1%-15% (优选1%)的纳米二氧化 钛，0.005%-0.5% (优选0.05%)的银，所用浓度以在溶液中重量计。 初始加热的单一功能是加速移除溶剂，并且优选在大约120'C的烤炉中 进行。随后热循环包括从环境温度以温度梯度0.1-10"C/分钟提升到400-85(TC，然后保持在这个温度30-240分钟，被处理的物品自然冷却到室温o本专利技术的工艺可以应用于基础表面，但是优选表面可以根据现有工 艺根据其用途在浸没在二氧化钛悬浮液前进行腐蚀浸蚀。下面描述的基于本专利技术的一些例子用于处理钛物品具有杀菌特性。例3用于正畸种植体的钛螺钉用酸混合物腐蚀浸蚀(现有技术)以便获得 非光滑表面结构。然后浸没在含有1% (重量比)的二氧化钛纳米颗粒 的二甘醇中，旋转5秒。螺钉然后被置于烤炉中，120°C， 1小时，以促使溶剂蒸发。在这 一步骤，二氧化钛纳米颗粒沉积在螺钉表面。螺钉然后在高温下处理以 稳定纳米颗粒在金属上的固定。热循环包括持续2小时的爬坡期，温度 达到65(TC，然后2小时平台期，然后自然冷却到室温。用于的正畸种植体基础钛螺钉浸没在含有吸附在二氧化钛那纳米颗 粒上的银纳米颗粒的二甘醇中，其中二氧化钛总浓度为1% ，银纳米颗 粒浓度为0.05%，旋转5秒。螺钉然后被置于烤炉中，120°C， 1小时，以促使溶剂蒸发。在这 --步骤，二氧化钛纳米颗粒沉积在螺钉表面。螺钉然后在高温下处理以 稳定纳米颗粒在金属上的固定。热循环包括持续2小时的爬坡期，温度 达到65(TC，然后2小时平台期，然后自然冷却到室温。例5用于的正畸种植体腐蚀浸蚀过的钛螺钉浸没在含有吸附在二氧化钛 那纳米颗粒上的银纳米颗粒的水中，其中二氧化钛总浓度为0.1% ，银 纳米颗粒浓度为0.005% ，旋转5秒。螺钉然后被置于烤炉中，120°C， 1小时，以促使溶剂蒸发。在这 一步骤，二氧化钛纳米颗粒沉积在螺钉表面。螺钉然后在高温下处理以 稳定纳米颗粒在金属上的固定。热循环包括持续2小时的爬坡期，温度 达到75(TC，然后2小时平台期，然后自然冷却到室温。含有1% (重量比)氧化物的二氧化钛纳米颗粒水溶液被喷到光滑 钛板的一侧。小板在烤炉中干燥，120°C， l小时，促使溶剂政府。小板然后高温处理以固定纳米颗粒到金属上。热循环包括持续2小时的爬坡期，温度达到800。C，然后2小时平台期，然后自然冷却到室温。权利要求1. 一种用钛纳米颗粒功能化钛金属表面的方法，其中-将被功能化的物品被浸没在二氧化钛纳米颗粒悬浮液中；-当物品完全湿润后被加热以去除溶剂；-物品经历热循环以改善纳米颗粒在被处理表面上的固定。2. 如权利要求l所述的方法，其中在浸没到二氧化钛悬浮液之前物 品表面被腐蚀浸蚀。3. 如权利要求1和2所述的方法，其中用于初始浴的悬浮液含有 0.1%-15%的二氧化钛纳米颗粒。4. 如权利要求3所述的方法，其中悬浮液含有P/。的二氧化钛。5. 如权利要求l-4所述的方法，其中悬浮液含有0.005%-0.5%，优选 0.05%的银。6. 如权利要求l-5所述的方法，其中所述热循环包括 -抬升梯度为0.1-l(rC/分钟，起始温度为室温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用钛纳米颗粒功能化钛金属表面的方法，其中：　－将被功能化的物品被浸没在二氧化钛纳米颗粒悬浮液中；　－当物品完全湿润后被加热以去除溶剂；　－物品经历热循环以改善纳米颗粒在被处理表面上的固定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉奥瓦尼巴迪，马克比托斯，安德雷巴赞迪，
申请(专利权)人：卡罗比亚意大利共同股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]