[发明专利]一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种水性胶体的制备方法，尤其涉及一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法。

背景技术：

纳米二氧化钛是一种白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的耐候性；可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害，也可用于高档汽车面漆，具有随角异色效应。目前，纳米二氧化钛主要制成纳米二氧化钛溶剂型胶体和纳米二氧化钛固态粉末，但是纳米二氧化钛溶剂型胶体稳定性差，有机溶剂易挥发、不易保存，且容易污染空气，环保性差；而纳米二氧化钛固态粉末难分散、易团聚，制备时有三废污染，不具环保性。

目前，也有纳米二氧化钛水性胶体的制备方法的专利申请，如专利号为200710065655.7，专利名称为“一种纳米锐钛矿型二氧化钛水性溶胶的制备方法”的中国专利，此方法需要添加二乙醇胺、三乙醇胺等有机化合物以及乙二胺、乙酰丙酮等有机化合物，造成原料种类增多，且工艺过程复杂。又如专利号为200610039319.0，专利名称为“具有锐钛矿型二氧化钛水溶胶的制备方法”，此方法中主原料为四氯化钛，但是工艺过程为“水解-有机萃取-无机反萃取”，过程比较复杂，而且所要求设备比较繁多。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种制备工艺和所需设备简单、生产成本低廉、无污染以及易于工业化生产的一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法，包括以下步骤：a、原料提供：选择钛酸酯、无机酸和去离子水作为原料，准备好控温水浴装置，其中钛酸酯为主原料，去离子水为介质；b、水解：先将去离子水倒入控温水浴装置中，再将钛酸酯加入到去离子水中，钛酸酯和去离子水的mol比为1∶70～120，并在常温常压下边加边搅拌，使钛酸酯完全水解为氢氧化钛；c、酸化：往所制得的氢氧化钛水解液中加入无机酸，氢氧化钛与无机酸的mol比为1∶0.2～0.8，使氢氧化钛水解液的PH值在1～4范围之内；d、胶溶：通过加热控温水浴装置，使氢氧化钛水解液的温度达到60～80℃，并在恒温常压下搅拌反应4～8小时，使氢氧化钛沉淀渐渐溶解胶化成为-O-Ti-O-结构的水溶胶，其中水溶胶中TiO₂含量为5.0～10.0％wt。

为了保证主原料的来源，进一步地，所述步骤a中钛酸酯为钛酸乙酯、钛酸丙酯或钛酸丁酯。

为了保证酸化效果，再进一步地，所述步骤a中的无机酸为盐酸、硫酸或硝酸。

与现有技术相比，本发明的优点是：这种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法生产工艺和生产设备十分简单，产品生产成本非常低，极易工业化生产，产品结晶度高，为100％锐钛矿相；颗粒粒径小于15纳米，产品重复性好、稳定性好，环保、无污染，可以长期存放不变质，并且可以任意浓缩或用水稀释，涂覆能力和成膜能力好，而且具有很强的光催化活性。

附图说明：

图1是纳米二氧化钛水性胶体放大10万倍后的电镜形貌图；

图2是纳米二氧化钛水性胶体颗粒粒径分布图；

图3是纳米二氧化钛水性胶体X-射线衍射图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

一种纳米二氧化钛水性胶体的制备方法，包括以下步骤：a、原料提供：选择钛酸酯、无机酸和去离子水作为原料，准备好控温水浴装置，其中钛酸酯为主原料可以是钛酸乙酯、钛酸丙酯或钛酸丁酯的任意一种，无机酸可以是盐酸、硫酸或硝酸的任意一种，去离子水作为介质，又名纯水；

b、水解：先将去离子水倒入控温水浴装置中，再将钛酸酯加入到去离子水中，钛酸酯和去离子水的mol比为1∶70～120，并在常温常压下边加边搅拌，使钛酸酯完全水解为氢氧化钛；

c、酸化：往所制得的氢氧化钛水解液中加入无机酸，氢氧化钛与无机酸的mol比为1∶0.2～0.8，使氢氧化钛水解液的PH值在1～4范围之内；

d、胶溶：通过加热控温水浴装置，使氢氧化钛水解液的温度达到60～80℃，并在恒温常压下搅拌反应4～8小时，使氢氧化钛沉淀渐渐溶解胶化成为-O-Ti-O-结构的水溶胶，其中水溶胶中TiO₂含量为5.0～10.0％wt。