一种改性纳米二氧化钛的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性纳米二氧化钛的制备方法，涉及新材料技术领域。本发明专利技术在制备的改性纳米二氧化钛时，先将钛酸四丁酯水解自聚，并用碳酸氢铵致孔制得多孔纳米二氧化钛，将多孔纳米二氧化钛依次和烯丙基三甲氧基硅烷、五甲基二硅氧烷反应制得预改性纳米二氧化钛，将预改性纳米二氧化钛和四甲基四乙烯基环四硅氧烷、D4H环四硅氧烷反应后负载过硫酸钾和氯铂酸制得改性纳米二氧化钛。本发明专利技术制备的改性纳米二氧化钛具有优异的抗拉性能。改性纳米二氧化钛具有优异的抗拉性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性纳米二氧化钛的制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体为一种改性纳米二氧化钛的制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化钛又称钛白粉，是一种白色粉末状金属氧化物，它的熔点很高。二氧化钛在自然界中分布广泛，具有很多无机填料和无机金属氧化物的优势，如白度、遮盖力、光学性能和物理化学稳定性等。纳米二氧化钛作为一种常用的无机填料，是粒径更小的一类白粉。纳米二氧化钛的比表面积要更大，具有更优异的光学性能，还能有效提高高分子材料力学性能，热性能和加工性能，降低生产成本和加工成本。作为纳米粒子，往往还具有一些特殊性能，如光催化特性导致的自消毒和自清洁功能、无毒、良好的生物相容性，抗菌、抗炎和抗紫外等特性。这些独特性质的存在使其在塑料、合成橡胶、防晒护肤品、自清洁面料、电器、半导体等领域有广泛的应用，在环境治理、材料防护等众多领域也能发挥越来越大的作用。
[0003]因此，纳米二氧化钛本身具有强极性，这就使得纳米二氧化钛这种无机材料在非极性的介质中极难分散，如各种的有机材料。即使将这种极性材料成功的分散在了有机相中，也是极其容易发生凝聚的，这就会直接影响纳米二氧化钛的性能发挥。因此本申请对纳米二氧化钛进行改性，不仅解决了有机相中的分散问题，同时具有大量的反应基团，作为填料时可以有效提高材料抗拉性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种改性纳米二氧化钛的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]一种改性纳米二氧化钛的制备方法，所述改性纳米二氧化钛是将多孔纳米二氧化钛依次和烯丙基三甲氧基硅烷、五甲基二硅氧烷反应制得预改性纳米二氧化钛，将预改性纳米二氧化钛和四甲基四乙烯基环四硅氧烷、D4H环四硅氧烷反应后负载过硫酸钾和氯铂酸制得。
[0006]作为优化，所述多孔纳米二氧化钛是由钛酸四丁酯水解自聚，并用碳酸氢铵致孔制得。
[0007]作为优化，主要包括以下制备步骤：
[0008](1)将钛酸四丁酯、无水乙醇按质量比1:6～1:10混合均匀后，在10～30℃，200～300r/min搅拌条件下，以0.1～0.2mL/s滴定到钛酸四丁酯质量30～40倍的去离子水中，滴定结束后继续搅拌30～40min，过滤并用无水乙醇洗涤3～5次，放入以聚四氟乙烯为内衬反应釜中，再添加钛酸四丁酯质量0.5～0.8倍的碳酸氢铵并混合均匀，封闭反应釜并在50～60℃恒温加热6～8h，冷却至室温后过滤并依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，在60～70℃干燥4～6h，制得多孔纳米二氧化钛；
[0009](2)将多孔纳米二氧化钛和烯丙基硅烷水解液按质量比1:8～10混合均匀，在20～30℃，30～40kHz超声1～2h，离心分离并用无水乙醇洗涤3～5次，在60～70℃干燥6～8h，再
和五甲基二硅氧烷、正庚烷按质量比1:1:15～20混合均匀，再加入多孔纳米二氧化钛质量0.01～0.02倍的氯铂酸，在70～80℃，500～800r/min搅拌回流4～6h，离心分离并用无水乙醇洗涤3～5次，在60～70℃干燥6～8h，预改性纳米二氧化钛；
[0010](3)将预改性纳米二氧化钛、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、D4H环四硅氧烷、正庚烷按质量比1:2～3:2～3:10～14混合均匀，在70～80℃，300～500r/min搅拌条件下，在4～6min内匀速滴加预改性纳米二氧化钛质量0.1～0.2倍的三氟甲烷磺酸，滴加结束后继续搅拌反应60～80min，冷却至室温后离心分离并用纯水和无水乙醇各洗涤3～5次，再置于预改性纳米二氧化钛质量6～8倍的浸渍负载液中，在10～20℃，30～40kHz超声3～4h，过滤并在10～20℃，10～50Pa干燥6～8h，制得改性纳米二氧化钛。
[0011]作为优化，步骤(2)所述烯丙基硅烷水解液是将烯丙基三甲氧基硅烷、纯水和无水乙醇按质量比1:2～3:8～10混合均匀，在20～30℃，600～800r/min搅拌20～25min，配制而成。
[0012]作为优化，步骤(3)所述浸渍负载液是将过硫酸钾、氯铂酸、纯水、无水乙醇按质量比1:1:6～8:6～8混合均匀配制而成。
[0013]作为优化，所述改性纳米二氧化钛应用于橡胶，涂料中。
[0014]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0015]本专利技术在制备的改性纳米二氧化钛时，
[0016]将多孔纳米二氧化钛依次和烯丙基三甲氧基硅烷、五甲基二硅氧烷反应制得预改性纳米二氧化钛，将预改性纳米二氧化钛和四甲基四乙烯基环四硅氧烷、D4H环四硅氧烷反应后负载过硫酸钾和氯铂酸制得改性纳米二氧化钛。
[0017]首先，将钛酸四丁酯水解自聚，并用碳酸氢铵致孔制得多孔纳米二氧化钛，多孔纳米二氧化钛具有丰富的孔隙结构，可以提高对过硫酸钾、氯铂酸的负载效果，从而提高使用时引发自由基不饱和键聚合和催化硅氢加成反应的效果，并且丰富的孔隙结构有利于其余组分分子链的穿插缠绕，从而提高了抗拉性能。
[0018]其次，用四甲基四乙烯基环四硅氧烷、D4H环四硅氧烷进行改性，四甲基四乙烯基环四硅氧烷和D4H环四硅氧烷开环并相互链接在多孔纳米二氧化钛表面形成聚硅氧烷支链，提高了多孔纳米二氧化钛的分散性，同时四甲基四乙烯基环四硅氧烷和D4H环四硅氧烷引入了大量的碳碳双键和碳氢键，可以在过硫酸钾、氯铂酸的作用下引发自由基不饱和键聚合和催化硅氢加成反应，形成有机硅交联网络结构，从而提高了抗拉性能。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]为了更清楚的说明本专利技术提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制备的改性纳米二氧化钛的各指标测试方法如下：
[0021]应用并制备试样：向双酚A型环氧树脂添中加乙酸乙酯将粘度调节至420cp，加入环氧树脂质量0.3倍的各实施例所得的改性纳米二氧化钛与对比例材料并以800r/min搅拌
6min后，再加入环氧树脂质量0.1倍的乙二胺继续搅拌2min，倒入模具中，在75℃静置6h，冷却至室温后裁剪成所需大小的试样。
[0022]抗拉性能：将各试样按照GB/T2567标准，测试抗拉强度。
[0023]实施例1
[0024]一种改性纳米二氧化钛的制备方法，所述改性纳米二氧化钛的制备方法主要包括以下制备步骤：
[0025](1)将钛酸四丁酯、无水乙醇按质量比1:8混合均匀后，在10℃，200r/min搅拌条件下，以0.1mL/s滴定到钛酸四丁酯质量30倍的去离子水中，滴定结束后继续搅拌30min，过滤并用无水乙醇洗涤3次，放入以聚四氟乙烯为内衬反应釜中，再添加钛酸四丁酯质量0.5倍的碳酸氢铵并混合均匀，封闭反应釜并在50℃恒温加热8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛是将多孔纳米二氧化钛依次和烯丙基三甲氧基硅烷、五甲基二硅氧烷反应制得预改性纳米二氧化钛，将预改性纳米二氧化钛和四甲基四乙烯基环四硅氧烷、D4H环四硅氧烷反应后负载过硫酸钾和氯铂酸制得。2.根据权利要求1所述的一种改性纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述多孔纳米二氧化钛是由钛酸四丁酯水解自聚，并用碳酸氢铵致孔制得。3.根据权利要求1所述一种改性纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将钛酸四丁酯、无水乙醇按质量比1:6～1:10混合均匀后，在10～30℃，200～300r/min搅拌条件下，以0.1～0.2mL/s滴定到钛酸四丁酯质量30～40倍的去离子水中，滴定结束后继续搅拌30～40min，过滤并用无水乙醇洗涤3～5次，放入以聚四氟乙烯为内衬反应釜中，再添加钛酸四丁酯质量0.5～0.8倍的碳酸氢铵并混合均匀，封闭反应釜并在50～60℃恒温加热6～8h，冷却至室温后过滤并依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，在60～70℃干燥4～6h，制得多孔纳米二氧化钛；(2)将多孔纳米二氧化钛和烯丙基硅烷水解液按质量比1:8～10混合均匀，在20～30℃，30～40kHz超声1～2h，离心分离并用无水乙醇洗涤3～5次，在60～70℃干燥6～8h，再和五甲基二硅氧烷、正庚烷按质量比1:1:15～20混合均匀，再加入多孔纳米二氧化钛质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙志，李超超，赵永超，李建伟，陈科，苗雷，牛彭彭，
申请(专利权)人：河南龙兴钛业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：