【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化钛，具体为一种功能化二氧化钛的制备方法及其应用。
技术介绍
1、纳米二氧化钛廉价易得，机械强度大，耐热性能好，可以作为光催化剂、填料、阻燃剂、抗菌剂等，广泛应用在环境保护、电化学能源、功能性高分子材料等领域；但是纳米二氧化钛容易发生团聚，并且与高分子材料基体的相容性不好，限制了纳米二氧化钛的实际应用，因此需要对其进行表面功能化改性，拓展其应用范围。例如公告号为cn112521660b的专利公开了将二氧化钛纳米颗粒、含磷化合物vp3和含氮硅化合物dpasi进行缩合聚合反应，得到含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂，可应用于高分子材料的阻燃改性中。但是该二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂没有改善高分子材料的耐高温、抗冲击等性能
2、环氧树脂虽然具有很好的绝缘性能、防腐性能，但是其存在抗冲击性能较差，耐高温性能较差，容易燃烧等缺点。聚芳酰胺是一种功能性聚合物，具有很高的耐热性，力学强度等优点，可以作为高分子材料的助剂，提高材料的耐高温、力学等性能。
技术实现思路
1、解决的技术问题是：不仅实现了纳米二氧化硅的表面功能化改性，同时以其作为填料，增强环氧树脂的抗冲击性能、耐高温和阻燃等性能。
2、技术方案是：
3、一种功能化二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤s1、将二胺单体、磷酰胺吡嗪二酸单体加入到反应釜中，通入氮气进行聚合反应，冷却出料，乙醇洗涤，干燥，将产物加入到熔融的吡啶盐酸盐中，搅拌均匀，升温至210-220℃，反
5、制备反应机理如下：
6、
7、其中二胺单体为对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺中的任意一种；
8、步骤s2、利用甲苯二异氰酸酯对纳米二氧化钛进行表面改性，得到异氰酸酯改性纳米二氧化钛，然后分散到n,n-二甲基甲酰胺中，加入含羟基磷酰胺吡嗪聚芳酰胺，氮气范围中，在80-110℃的温度下反应6-18h，过滤溶剂，用水、乙醇洗涤产物，干燥，得到功能化二氧化钛。
9、进一步的，二胺单体、磷酰胺吡嗪二酸单体比例为1mol:(0.95-1.1)mol。
10、进一步的，s1中聚合反应然后升温至200-225℃，控制反应釜内压力为0.3-0.5mpa，反应2-3h；再升温至240-260℃，控制反应釜内压力为0.1-0.15mpa，反应3-4h。
11、进一步的，异氰酸酯改性纳米二氧化钛、含羟基磷酰胺吡嗪聚芳酰胺的比例为1g:(1-15)g。
12、进一步的，磷酰胺吡嗪二酸单体的制备方法包括如下步骤：
13、步骤(1)、向1,4-二氧六环中加入吡嗪-2,5-二甲醛、4-氨基-2-甲氧基苯甲酸，75-100℃的温度中反应4-8h，冷却后加入硼氢化钠，反应2-4h，浓缩除去1,4-二氧六环，加入水和二氯甲烷，振荡均匀，静置分层，萃取分离得到二氯甲烷有机层，浓缩，干燥，得到亚氨基吡嗪二酸单体。
14、步骤(2)、向反应溶剂中加入亚氨基吡嗪二酸单体、吡啶，冰水浴下加入氯磷酸二甲酯，然后升温至35-50℃反应4-10h，浓缩除去溶剂，产物在二氯甲烷中重结晶，得到磷酰胺吡嗪二酸单体。反应路线如下：
15、
16、进一步的，吡嗪-2,5-二甲醛、4-氨基-2-甲氧基苯甲酸的比例为1mol:(1.8-2.8)mol。
17、进一步的，反应溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环中的任一种。
18、进一步的，亚氨基吡嗪二酸单体、吡啶、氯磷酸二甲酯的比例为(2-2.4)mol:(2.5-3.2)mol:1mol。
19、进一步的，功能化二氧化钛在环氧树脂中的应用，将功能化二氧化钛、环氧树脂按照(0.5-10)g:100g的比例混匀，加入固化剂进行热固化，得到抗冲击阻燃环氧树脂复合材料。
20、技术效果是：本专利技术利用磷酰胺吡嗪二酸作为功能性单体，与对苯二胺等二胺单体进行聚合反应，然后脱除甲基，得到含羟基磷酰胺吡嗪聚芳酰胺，再利用其羟基，与异氰酸酯改性纳米二氧化钛表面的异氰酸酯基团进行反应，从而将磷酰胺吡嗪聚芳酰胺聚合物接枝到纳米二氧化钛表面，实现了对二氧化钛的表面功能化改性，改善了纳米二氧化钛的团聚问题，增强了纳米二氧化钛在环氧树脂中的分散性，使纳米二氧化钛起到更好的增强改性效果，同时聚芳酰胺具有很好的力学性能，也可以提高环氧树脂的力学强度，使环氧树脂表现出更高的冲击强度和抗冲击性能。
21、纳米二氧化钛耐热性优良，同时接枝的聚芳酰胺聚合物具有很高的热分解温度和优异的耐高温性，显著提高了环氧树脂的起始分解温度，并且聚芳酰胺聚合物中含有磷酰胺阻燃结构，可以促进环氧树脂脱水成炭，提高环氧树脂在高温下的质量剩余率；聚芳酰胺聚合物分子链中的磷酰胺和吡嗪形成氮磷膨胀阻燃剂，促进环氧树脂形成炭层，同时纳米二氧化钛镶嵌在炭层中，形成坚固稳定的膨胀炭层，起到协效阻燃效果，增加了环氧树脂的极限氧指数，使环氧树脂具有优异的耐高温能和阻燃性。
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1.一种功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述功能化二氧化钛的制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述二胺单体、磷酰胺吡嗪二酸单体比例为1mol:(0.95-1.1)mol。
3.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S1中聚合反应然后升温至200-225℃，控制反应釜内压力为0.3-0.5MPa，反应2-3h；再升温至240-260℃，控制反应釜内压力为0.1-0.15MPa，反应3-4h。
4.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯改性纳米二氧化钛、含羟基磷酰胺吡嗪聚芳酰胺的比例为1g:(1-15)g。
5.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述磷酰胺吡嗪二酸单体的制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述吡嗪-2,5-二甲醛、4-氨基-2-甲氧基苯甲酸的比例为1mol:(1.8-2.8)mol。
7.根据权利要求5所述的功能
8.根据权利要求5所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述亚氨基吡嗪二酸单体、吡啶、氯磷酸二甲酯的比例为(2-2.4)mol:(2.5-3.2)mol:1mol。
9.一种如权利要求1-8任一项所述制备方法得到的功能化二氧化钛在环氧树脂中的应用，其特征在于，将功能化二氧化钛、环氧树脂按照(0.5-10)g:100g的比例混匀，加入固化剂进行热固化，得到抗冲击阻燃环氧树脂复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述功能化二氧化钛的制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述二胺单体、磷酰胺吡嗪二酸单体比例为1mol:(0.95-1.1)mol。
3.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述s1中聚合反应然后升温至200-225℃，控制反应釜内压力为0.3-0.5mpa，反应2-3h；再升温至240-260℃，控制反应釜内压力为0.1-0.15mpa，反应3-4h。
4.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯改性纳米二氧化钛、含羟基磷酰胺吡嗪聚芳酰胺的比例为1g:(1-15)g。
5.根据权利要求1所述的功能化二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述磷酰胺吡嗪二酸单体的...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙志，贾亮，牛彭彭，程国礼，李超超，赵永超，苗雷，
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：
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