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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810899947.9 (22)申请日 2018.08.09 (71)申请人 华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 蒋翔赵飞田蒙蒙孙敬知 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 何淑珍冯振宁 (51)Int.Cl. C09C 1/36(2006.01) C09C 3/12(2006.01) C09D 163/00(2006.01) C09D 127/12(2006.01) C09D 183/0。
2、4(2006.01) C09D 7/62(2018.01) (54)发明名称 一种改性纳米二氧化钛及其制备方法与在 有机涂料中的应用 (57)摘要 本发明公开了一种改性纳米二氧化钛及其 制备方法与在有机涂料中的应用， 包括以下步 骤： 1） 将纳米二氧化钛浸渍于十七氟癸基三乙氧 基硅烷的正己烷溶剂中超声分散， 得混合液； 2） 将混合液静置后过滤得沉积FAS-17的纳米二氧 化钛； 3） 将沉积FAS-17的纳米二氧化钛干燥固 化， 得改性的纳米二氧化钛； 4)将改性的纳米二 氧化钛添加到有机树脂中， 研磨均匀后得改性纳 米二氧化钛-有机树脂复合涂料。 本发明在纳米 二氧化钛的表面进行疏水改性。
3、， 大大降低了纳米 二氧化钛的表面能， 从而显著提高了纳米二氧化 钛在有机涂料中的分散性和稳定性。 而且本发明 不涉及常用的高温或强酸处理等复杂工艺， 具有 操作过程简单、 无毒、 无污染、 分散性好等优点。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 108864768 A 2018.11.23 CN 108864768 A 1.一种改性纳米二氧化钛的制备方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 1） 将纳米二氧化钛浸渍于十七氟癸基三乙氧基硅烷的正己烷溶剂中， 超声分散， 制得 混合液； 2） 将步骤1） 制得的混合液静置后过滤并用水洗涤， 制得沉积FAS-17的纳米二氧化钛； 3） 将步骤2）。
4、 制得的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于干燥箱中， 进行干燥固化， 使得 FAS-17中的疏水基团键接到纳米二氧化钛表面， 得改性纳米二氧化钛。 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， 步骤1） 所述 超声分散的时间为15min。 3.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， 步骤1） 所述 纳米二氧化钛与十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量比为 （1020） :1。 4.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， 步骤1） 所述 的十七氟癸基三乙氧基硅烷与正己烷的体积比为0.1:11。 5.根据权利要求1所述的一种改。
5、性纳米二氧化钛的制备方法， 其特征在于， 步骤2） 所述 静置是将混合液在避光条件下静置12小时。 6.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， 步骤3） 所述 干燥固化是将步骤2） 制得的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于100150的干燥箱中干 燥固化12小时。 7.由权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的一种改性纳米二氧化钛。 8.权利要求7所述的一种改性纳米二氧化钛的应用， 其特征在于， 将改性纳米二氧化钛 添加到有机树脂中， 在高速砂磨机中研磨1545min后， 获得改性纳米二氧化钛-有机树脂 复合涂料。 9.根据权利要求8所述的应用， 其特征在于， 所述。
6、有机树脂为环氧树脂、 有机硅树脂和 聚氨酯树脂中的一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108864768 A 2 一种改性纳米二氧化钛及其制备方法与在有机涂料中的应用 技术领域 0001 本发明涉及精细化工领域， 特别是涉及一种改性纳米二氧化钛及其制备方法与在 有机涂料中的应用。 背景技术 0002 纳米二氧化钛是一种附加值很高的功能精细无机材料， 具有良好的纳米材料小尺 寸效应、 光催化性能、 表面活性大、 耐高温性能优良等基本特征， 同时具备良好的抗紫外线 性能、 耐候性、 耐化学腐蚀性、 耐热性、 热稳定性等优势， 被广泛应用于耐高温涂料、 橡胶、 塑 料、 造纸等行业， 同时还作。
7、为光催化剂纳米分子器件、 催化、 吸附、 分离等被广泛应用。 但在 实际应用中， 未经处理的二氧化钛表面一般被极性基团 （如OH） 所包裹， 处于非热力学稳 定态， 粒子间容易因极性吸附或吸湿而产生团聚， 成为带有若干弱连接界面的尺寸较大的 团聚体， 同时由于纳米二氧化钛表面的强极性使其具有较高的亲水性和疏油性， 在有机相 中难以浸润导致较差的分散性和稳定性， 大大降低纳米材料的性能。 因此对纳米二氧化钛 进行修饰， 提高其在溶剂中的分散性、 减少团聚现象是非常重要的。 我国纳米二氧化钛产量 虽然较大但质量不高， 与一些国外知名企业的产品还有一定差距， 所以研发一种高品质纳 米二氧化钛的方法十。
8、分必要。 0003 因此， 提供一种操作简单， 材料廉价易得， 且亲油性较好的纳米二氧化钛表面改性 处理是今后的发展方向。 常用的改性方法具有操作复杂的缺点， 如： 需要高温以及繁杂的辅 助处理工艺和复杂的处理设备。 存在处理成本高、 费时等缺点。 发明内容 0004 针对上述现有技术， 本发明的目的在于提供一种改性纳米二氧化钛及其制备方法 与在有机涂料中的应用， 以提高纳米二氧化钛的分散性、 耐候性、 抗紫外线性能等。 0005 十七氟癸基三乙氧基硅烷 （FAS-17） 改性纳米二氧化钛的反应过程分为四步， 第一 步是FAS-17中与Si相连的3个水解基团与水反应， 生成硅醇； 第二步是硅醇。
9、之间脱水缩合合 成Si-OH的低聚硅氧烷； 第三步是低聚硅氧烷的Si-OH与纳米二氧化钛颗粒表面上的OH反 应， 形成氢键； 第四步是加热的过程中产生脱水及固化， 达到纳米二氧化钛颗粒形成牢固的 共价键结合。 0006 为达到发明目的本发明采用如下的技术方案。 0007 一种改性纳米二氧化钛的制备方法， 包括如下步骤： 1） 将纳米二氧化钛浸渍于十七氟癸基三乙氧基硅烷 （FAS-17） 的正己烷溶剂中， 超声分 散， 制得混合液； 2） 将步骤1） 制得的混合液静置后过滤并用水洗涤， 制得沉积FAS-17的纳米二氧化钛； 3） 将步骤2） 制得的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于干燥箱中， 进。
10、行干燥固化， 使得 FAS-17中的疏水基团键接到纳米二氧化钛表面， 得改性纳米二氧化钛。 0008 优选的， 步骤1） 所述超声分散的时间为15min。 说明书 1/3 页 3 CN 108864768 A 3 0009 优选的， 步骤1） 所述纳米二氧化钛与十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量比为 （10 20） :1。 0010 优选的， 步骤1） 所述的十七氟癸基三乙氧基硅烷与正己烷的体积比为0.1:11。 0011 优选的， 步骤1） 所述的十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量分数97%。 0012 优选的， 步骤2） 所述静置是将混合液在避光条件下静置12小时。 0013 优选的， 步骤3） 所述。
11、干燥固化是将步骤2） 制得的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于 100150的干燥箱中干燥固化12小时。 0014 由以上所述的制备方法制得的一种改性纳米二氧化钛。 0015 以上所述的一种改性纳米二氧化钛的应用， 将改性纳米二氧化钛添加到有机树脂 中， 在高速砂磨机中研磨1545min后， 获得改性纳米二氧化钛-有机树脂复合涂料。 0016 优选的， 所述有机树脂为环氧树脂、 有机硅树脂和聚氨酯树脂中的一种。 0017 与现有技术相比， 本发明的优点在于： 1、 本发明在纳米二氧化钛的表面进行疏水改性， 大大降低了纳米二氧化钛的表面能， 从而提高了纳米二氧化钛在有机涂料中的分散性和稳定性。 。
12、0018 2、 本发明不涉及常用的高温或强酸处理等复杂工艺， 具有操作过程简单、 无毒、 无 污染、 分散性好等优点。 附图说明 0019 图1为本发明制备改性纳米二氧化钛的反应原理图； 图2为制得的改性纳米二氧化钛的XPS谱图。 具体实施方式 0020 下面结合实例及附图对本发明作进一步的说明， 但本发明的实施方式不限于此。 0021 本发明制备改性纳米二氧化钛的反应原理图如图1所示。 0022 实施例1 将1.5g纳米二氧化钛浸渍于十七氟癸基三乙氧基硅烷 （FAS-17） 的正己烷溶剂中， 其中 FAS-17的体积为0.1ml， 正己烷溶剂的体积为11ml， 超声1min使分散均匀， 制得。
13、混合液M1； 将 混合液M1密封避光静置1h， 过滤并用蒸馏水洗涤， 制得沉积FAS-17的纳米二氧化钛； 将制得 的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于120干燥箱中， 干燥固化1小时， 经研磨后， 得到表面改 性的纳米二氧化钛产品。 称取所得到的纳米二氧化钛1.5g， 与15g有机硅树脂混合后在高速 研磨机中研磨20min后， 获得改性纳米二氧化钛-有机硅树脂复合涂料。 0023 如图2所示， 从表面改性的纳米二氧化钛的XPS谱图可见， 可知含F元素的疏水基团 成功接入到纳米二氧化钛表面， 实现了FAS-17对纳米二氧化钛的改性。 0024 本实施例改性的纳米二氧化钛-有机硅树脂复合涂料经过。
14、20天放置， 无沉淀。 而未 经改性的纳米二氧化钛-有机硅树脂复合涂料放置1天后， 即发生纳米二氧化钛的团聚沉 积。 0025 实施例2 将2g纳米二氧化钛浸渍于十七氟癸基三乙氧基硅烷 （FAS-17） 的正己烷溶剂中， 其中 FAS-17的体积为0.1ml， 正己烷溶剂的体积为11ml， 超声3min使分散均匀， 制得混合液M1； 将 说明书 2/3 页 4 CN 108864768 A 4 混合液M1密封避光静置1h， 过滤并用蒸馏水洗涤， 制得沉积FAS-17的纳米二氧化钛； 将制得 的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于120干燥箱中， 干燥固化1小时， 经研磨后， 得到表面改 性的纳米。
15、二氧化钛产品。 称取所得到的纳米二氧化钛2g， 与25g环氧树脂混合后在高速研磨 机中研磨35min后， 获得改性纳米二氧化钛-环氧树脂复合涂料。 0026 本实例改性的纳米二氧化钛-环氧树脂复合涂料经过25天放置， 无沉淀。 而未经改 性的纳米二氧化钛-有机硅树脂复合涂料放置1天后， 即发生纳米二氧化钛的团聚沉积。 0027 实施例3 将3g纳米二氧化钛浸渍于十七氟癸基三乙氧基硅烷 （FAS-17） 的正己烷溶剂中， 其中 FAS-17的体积为0.1ml， 正己烷溶剂的体积为11ml， 超声5min使分散均匀， 制得混合液M1； 将 混合液M1密封避光静置1h， 过滤并用蒸馏水洗涤， 制得沉。
16、积FAS-17的纳米二氧化钛； 将制得 的沉积FAS-17的纳米二氧化钛置于120干燥箱中， 干燥固化1小时， 经研磨后， 得到表面改 性的纳米二氧化钛产品A1。 称取所得到的纳米二氧化钛3g， 与10g环氧树脂混合后在高速研 磨机中研磨45min后， 获得改性纳米二氧化钛-氟碳树脂复合涂料。 0028 本实例改性的纳米二氧化钛-氟碳树脂复合涂料经过23天放置， 无沉淀。 而未经改 性的纳米二氧化钛-氟碳树脂复合涂料放置1.5天后， 即发生纳米二氧化钛的团聚沉积。 0029 以上详细描述了本发明的优选实施方式， 但是， 本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本发明的技术方案进行多种简单变型， 这 种简单变型均属于本发明的保护范围。 0030 另外需要说明的是， 在上述具体实施方式中描述的各个具体技术特征， 在不矛盾 的情况下， 可以通过任何合适的方式进行组合， 为了避免不必要的重复， 本发明对各种可能 的组合方式不再另行说明。 0031 此外， 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合， 只要不违背本发 明的思想， 其同样应当视为本发明所公开的内容。 说明书 3/3 页 5 CN 108864768 A 5 图1 图2 说明书附图 1/1 页 6 CN 108864768 A 6 。