一种改性超细二氧化钛的制备方法和应用与流程

本发明属于陶瓷，具体涉及一种改性超细二氧化钛的制备方法和应用。

背景技术：

1、陶瓷材料制成的日用品也得到了快速发展。为了提升陶瓷产品的表面性能，需要在其表面涂覆一层釉料。釉是一种硅酸盐，陶瓷器上所施的釉一般以石英、长石、粘土为原料，经研磨、加水调制后，涂敷于坯体表面，经一定温度的焙烧而熔融，温度下降时，形成陶瓷表面的玻璃质薄层。随着社会和科学进步的发展，人们对于陶瓷产品的质量要求越来越高，对于陶瓷产品来说，釉面的质量高低是影响其质量的关键因素之一。陶瓷产品的釉面质量除了与釉浆特性及施釉工艺有关之外，还与其所使用添加剂的种类有关。

2、纳米二氧化钛具有稳定性好、光催化活性高、价廉、无毒等优点，已开始在自清洁陶瓷的生产中得到应用，环保安全，提高生活质量。但是市面上的添加纳米二氧化钛的陶瓷，往往采用的是质量优异的釉面砖作为基底，属于高端产品，价格高，很难普及使用，市场较小。而市场上大部分是普通质量的日用陶瓷产品，陶瓷坯体质量不高，这就需要在日用陶瓷坯体表面上一层高品质的釉料，具有一定的自洁性能，保证较低成本，便于市场的推广和使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种改性超细二氧化钛的制备方法和应用，改性超细二氧化钛作为釉料添加剂，可以提升普通品质陶瓷坯体的品质，提高釉料的抗菌性和力学强度性能。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种改性超细二氧化钛的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、(1)将7.5-8.2体积份乙醇和10体积份钛酸四乙酯混合，调节ph至4-5，得到第一混合液；将模板剂与7.5-8.2体积份乙醇、2.1-2.4体积份水、2.8-3.2体积份冰醋酸和0.2-0.5体积份硅烷偶联剂混合，得到第二混合液；将第二混合液缓慢滴加到第一混合液中，形成凝胶后，陈化8-10h，得到纳米二氧化钛凝胶；

5、其中，模板剂的制备方法为：将摩尔比1.2-1.5：3-3.5：0.6-0.9的十六烷基三甲基氯化铵、peg-300和辛基三甲基溴化铵混合，升温至63-65℃，搅拌反应3-5h；

6、(2)将纳米二氧化钛凝胶干燥后，放入900-950℃管式炉中煅烧1-2h，得到金红石型纳米二氧化钛；

7、(3)将100质量份金红石型纳米二氧化钛和2-5质量份硝酸银分散于500份水中，混合均匀，得到第三混合液，将1体积份第三混合液和12-14体积份二丁酸二辛酯磺酸钠溶液混合，得到第一微乳液；将1体积份抗坏血酸水溶液和12-14体积份二丁酸二辛酯磺酸钠溶液混合，得到第二微乳液；将第二微乳液滴加到第一微乳液中，滴加完毕后搅拌1-2h，得到混合物；

8、(4)将混合物洗涤，离心分离、真空干燥，得到改性超细二氧化钛。

9、进一步地，所述抗坏血酸水溶液的浓度为10-15mg/l。

10、进一步地，二丁酸二辛酯磺酸钠溶液的制备方法为：将二丁酸二辛酯磺酸钠溶于异辛烷中，得到0.12-0.14mo l/l的二丁酸二辛酯磺酸钠溶液。

11、进一步地，所述模板剂与钛酸四丁酯的摩尔比为0.3-0.5:1。

12、进一步地，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh550和硅烷偶联剂kh570中的一种或多种。

13、为了提升釉面的通透度，进一步地，所述硅烷偶联剂为kh560。

14、进一步地，所述步骤(2)中干燥的温度为50-60℃，烘干时间为2-3h。

15、进一步地，所述步骤(4)中将混合物使用乙醇洗涤3-5次。

16、本发明还提供了所述制备方法制得的改性超细二氧化钛的应用。

17、进一步地，所述改性超细二氧化钛在制备陶瓷中的应用。

18、纳米二氧化钛作为具有光催化功能的光半导体材料-光催化剂，应用于陶瓷制品时，因陶瓷制品均需均高温烧成，而市售的纳米二氧化钛在高温时易发生晶型转变，使其在紫外光和可见光条件下的抗菌功效不理想。本发明通过使用特定的有机模板剂制备金红石型纳米二氧化钛，同时制备载银纳米二氧化钛，提升了釉料在紫外光和可见光条件下的抗菌率，高达99.9％。猜测是本发明制得模板剂具有两亲性，使二氧化钛具有良好的孔结构，孔径更均匀，有利于提高有机污染物的降解效率，同时二氧化钛的结构高度晶化，改善了二氧化钛结构的热稳定性，同时制备载银纳米二氧化钛，协同发挥抗菌作用。

19、但是由于使用模板剂制备的超细二氧化钛粒径小、粒子表面原子数量多和原子配位不饱和，存在大量的悬挂键和不饱和键，加之水分子吸附在粒子表面，在粒子间形成化学键等因素，极易发生颗粒团聚现象，会降低抗菌制品的抗菌性，同时影响与釉料中其余组分的相容性。本发明在制备金红石型纳米二氧化钛时加入了硅烷偶联剂，提升了改性超细二氧化钛在釉料中的分散度，不影响抗菌性的发挥，同时改善了陶瓷材料的力学强度。

20、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

21、1、本发明采用溶胶-凝胶法或水热法，制备金红石型纳米二氧化钛，并对纳米二氧化钛表面进行改性，引入有机模板剂，然后采用络合还原法，生成银纳米粒子，本发明的改性超细二氧化钛应用到陶瓷釉料中，可以提高釉料的抗菌性，力学强度等性能。

22、2、本发明通过使用特定的有机模板剂制备金红石型纳米二氧化钛，同时制备载银纳米二氧化钛，提升了釉料在紫外光和可见光条件下的抗菌率，高达99.9％。

23、3、本发明在制备金红石型纳米二氧化钛时加入了硅烷偶联剂，提升了改性超细二氧化钛在釉料中的分散度，同时改善了陶瓷材料的力学强度。

技术特征：

1.一种改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述抗坏血酸水溶液的浓度为10-15mg/l。

3.根据权利要求1所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，二丁酸二辛酯磺酸钠溶液的制备方法为：将二丁酸二辛酯磺酸钠溶于异辛烷中，得到0.12-0.14mol/l的二丁酸二辛酯磺酸钠溶液。

4.根据权利要求1所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述模板剂与钛酸四丁酯的摩尔比为0.3-0.5:1。

5.根据权利要求1所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh550和硅烷偶联剂kh570中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为kh560。

7.根据权利要求1所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中干燥的温度为50-60℃，烘干时间为2-3h。

8.根据权利要求1所述的改性超细二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中将混合物使用乙醇洗涤3-5次。

9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的改性超细二氧化钛的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述改性超细二氧化钛应用于陶瓷制备。

技术总结本发明提供了一种改性超细二氧化钛的制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：将7.5‑8.2体积份乙醇和10体积份钛酸四乙酯混合，调节pH至4‑5，得到第一混合液；将模板剂与7.5‑8.2体积份乙醇、2.1‑2.4体积份水、2.8‑3.2体积份冰醋酸和1.2‑1.5体积份硅烷偶联剂混合，得到第二混合液；将第二混合液缓慢滴加到第一混合液中，得到纳米二氧化钛凝胶；干燥后，煅烧，得到金红石型纳米二氧化钛；将金红石型纳米二氧化钛进行载银处理，得到改性超细二氧化钛。本发明的改性超细二氧化钛作为釉料添加剂，可以提升普通品质陶瓷坯体的品质，提高釉料的抗菌性和力学强度性能。技术研发人员：黄建文,何明川,陈湘涛,赵平,李缉勇,苏剑泽,潘乐华,杨历受保护的技术使用者：广东惠云钛业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18