專利名稱：一種納米二氧化鈦涂層液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米二氧化鈦涂層液。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在常溫下就可以在金屬、陶瓷、石材、玻璃、塑料、木材等基材表面形成含有納米二氧化鈦的透明、致密薄膜的水溶性涂層液。本發(fā)明還涉及該涂層液的制備方法。
背景技術(shù)：
納米二氧化鈦由于具有很好的光催化活性從而在自清潔防污技術(shù)、殺菌、除臭、降解空氣及水中的污染物、防霧及吸收紫外線等多個(gè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。但是由于粉狀的二氧化鈦顆粒細(xì)，在水溶液中凝聚、難以回收，而且粉狀的二氧化鈦顆粒本身沒有黏附力，需要與黏附劑配合使用才能附著在基材上，大量黏附劑的使用不僅引入了對(duì)環(huán)境或人體有害的有機(jī)物而且由于氧化鈦顆粒完全被黏合劑覆蓋，將大大降低二氧化鈦的光催化活性。在實(shí)際應(yīng)用中，如何將納米二氧化鈦附著在各種基材的表面并使其活性強(qiáng)，堅(jiān)固耐用的問題是制約其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。而納米二氧化鈦薄膜既可以很好的附著在基材上，不存在回收和分離困難的問題，又具有很好的光催化活性，因此有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
現(xiàn)有的制備納米二氧化鈦薄膜的方法很多，如液相沉積法、溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、熱分解法、磁控濺射法等。但這些方法不僅制造成本昂貴，而且制成的薄膜光催化活性差，在生產(chǎn)及應(yīng)用方面難以普及推廣。目前，大多數(shù)商業(yè)用具有光催化性質(zhì)的薄膜一般是采用溶膠-凝膠法制備的，但通過該法制備的納米二氧化鈦薄膜缺乏機(jī)械耐久力，且在大面積鍍膜時(shí)，很難保證薄膜厚度的均一性；溶膠-凝膠法的另一個(gè)缺點(diǎn)是鍍膜工藝中需要高溫?zé)岱纸庥袡C(jī)物，使得大面積的鍍膜受到限制。
由此可見，上述現(xiàn)有的納米二氧化鈦薄膜及其制備方法仍存在有諸多的缺陷，而亟待加以進(jìn)一步解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米二氧化鈦涂層液，該涂層液具有很好的透明性和很強(qiáng)的黏附性，可以在常溫下在各種基材的表面形成強(qiáng)固的納米二氧化鈦薄膜。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述納米二氧化鈦涂層液的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，制備成本低，產(chǎn)品的穩(wěn)定性好。
依據(jù)本發(fā)明提出的納米二氧化鈦涂層液，其為一種水溶性涂層液，pH范圍為5～9，包含有粒徑小于20nm的二氧化鈦(TiO2)顆粒和無(wú)機(jī)水性黏附分散劑。TiO2含量為0.1～10％，無(wú)機(jī)水性黏附分散劑含量為0.1～10％。
前述的納米二氧化鈦涂層液，其中所述的無(wú)機(jī)水性黏附分散劑為過氧化鈦的水合物，其化學(xué)分子式為TiO3·2H2O，該無(wú)機(jī)水性黏附分散劑能夠使使涂層液具有更好的穩(wěn)定性、黏附性、分散性和透明性，在長(zhǎng)期貯存和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)倪^程中不會(huì)變質(zhì)。
前述的納米二氧化鈦涂層液，其中所述的TiO2的優(yōu)選含量為0.5～2％，無(wú)機(jī)水性黏附分散劑的優(yōu)選含量為0.3～2％，pH優(yōu)選范圍為6～8。
前述的納米二氧化鈦涂層液中，納米TiO2顆粒具有很強(qiáng)的光催化活性，可以起到抗菌、自清潔及去除異味的作用，無(wú)機(jī)水性黏附分散劑能夠使TiO2顆粒表面改性，從而使涂層液具有更好的穩(wěn)定性、黏附性、分散性和透明性，在長(zhǎng)期貯存和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)倪^程中不會(huì)發(fā)生變化。
本發(fā)明所述的納米二氧化鈦涂層液的制備方法包括以下步驟1、將含鈦的化合物與堿發(fā)生水解反應(yīng)，制備氫氧化鈦沉淀；2、將氫氧化鈦沉淀洗滌過濾除去其中的雜質(zhì)離子；3、在加熱攪拌下將上述氫氧化鈦沉淀與含有氧化劑的水溶液反應(yīng)便可以得到本發(fā)明所述的納米二氧化鈦涂層液。
其中所述的含鈦的化合物可以是硫酸鈦、硝酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦、氟鈦酸銨和有機(jī)鈦鹽；所述的堿可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和尿素中的一種或幾種；所述的氧化劑可以是臭氧、次氯酸、高氯酸和過氧化氫中的一種或幾種。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述納米二氧化鈦涂層液的pH為中性，不含各種有機(jī)黏附劑，涂膜時(shí)不需要高溫?zé)Y(jié)，所形成的薄膜與基材的黏合性很好，具有優(yōu)良的透明性和光催化活性，可用于抗菌自潔及去除異味等多種用途。而且該溶膠的制備方法簡(jiǎn)單，制備成本低，產(chǎn)品的穩(wěn)定性好。
此外，本發(fā)明所述納米二氧化鈦涂層液可以與水和/或其它溶劑如乙醇配合使用，當(dāng)本發(fā)明的納米二氧化鈦涂層液與醇類溶劑如甲醇或乙醇配合使用時(shí)成膜的效果會(huì)更好。
為了能夠更清楚了解本發(fā)明，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如后。
具體實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的闡述。
實(shí)施例1稱取硫酸鈦10g溶解在800ml蒸餾水中，在不斷攪拌下加入25％氨水50ml反應(yīng)30分鐘使氫氧化鈦沉淀完全。將所得到的氫氧化鈦沉淀洗滌過濾后用蒸餾水配制為800ml懸浮液，在90℃下加入30％的過氧化氫水溶液20ml反應(yīng)6小時(shí)后便可獲得TiO2含量0.2％，TiO3·2H2O含量0.2％涂層液。
實(shí)施例2稱取鈦酸四丁酯28g在800ml蒸餾水中，在不斷攪拌下加入25％氫氧化鈉溶液100ml反應(yīng)30分鐘使氫氧化鈦沉淀完全。將所得到的氫氧化鈦沉淀洗滌過濾后用蒸餾水配制為800ml懸浮液，加入30％的次氯酸水溶液50ml在95℃加熱5小時(shí)便可獲得TiO2含量0.6％，TiO3·2H2O含量0.5％的涂層液。
實(shí)施例3稱取四氯化鈦40g溶解在800ml蒸餾水中，在不斷攪拌下加入25％氨水200ml反應(yīng)30分鐘使氫氧化鈦沉淀完全。將所得到的氫氧化鈦沉淀洗滌過濾后用蒸餾水配制為800ml懸浮液，加入30％的高氯酸水溶液100ml后在100℃加熱4小時(shí)便可獲得TiO2含量1.3％，TiO3·2H2O含量0.6％的涂層液。
實(shí)施例4稱取四氯化鈦100g溶解在800ml蒸餾水中，在不斷攪拌下加入20％氫氧化鉀400ml反應(yīng)30分鐘使氫氧化鈦沉淀完全。將所得到的氫氧化鈦洗滌過濾后用蒸餾水配制為800ml懸浮液，加入30％的過氧化氫水溶液250ml，在115℃下加熱反應(yīng)2小時(shí)便可獲得TiO2含量3.8％，TiO3·2H2O含量0.5％的涂層液。
實(shí)施例5稱取硝酸鈦100g溶解在800ml蒸餾水中，在不斷攪拌下加入25％氨水400ml反應(yīng)30分鐘使氫氧化鈦沉淀完全。將所得到的氫氧化鈦沉淀洗滌過濾后用蒸餾水配制為1000ml懸浮液，在80℃不斷加熱攪拌下通入臭氧反應(yīng)2小時(shí)便可獲得TiO2含量0.6％，TiO3·2H2O含量3.3％的涂層液。
實(shí)施例6稱取硫酸氧鈦200g溶解在800ml蒸餾水中，在不斷攪拌下加入25％氨水1000ml反應(yīng)30分鐘使氫氧化鈦沉淀完全。將所得到的氫氧化鈦沉淀洗滌后用蒸餾水配制為800ml懸浮液，在不斷攪拌下加入30％的次氯酸水溶液1000ml和80g三聚焦磷酸作為穩(wěn)定劑反應(yīng)至氫氧化鈦沉淀完全溶解得到透明溶液為止。最后將所得到的透明溶液在100℃加熱濃縮至1000ml后便可獲得TiO2含量8.0％，H4TiO5含量3.1％，穩(wěn)定劑含量8％的涂層液。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米二氧化鈦涂層液，其特征在于其為一種水溶性涂層液，pH范圍為5～9，包含有粒徑小于20nm的二氧化鈦(TiO2)顆粒和無(wú)機(jī)水性黏附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦涂層液，其特征在于其中所述的納米TiO2含量為0.1～10％，無(wú)機(jī)水性黏附分散劑含量為0.1～5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的納米二氧化鈦涂層液，其特征在于其中所述的無(wú)機(jī)水性黏附分散劑為過氧化鈦的水合物，其化學(xué)分子式為TiO3·2H2O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的納米二氧化鈦涂層液，其特征在于其中所述的pH優(yōu)選范圍為6-8，納米TiO2含量的優(yōu)選范圍為0.5～2％，無(wú)機(jī)水性黏附分散劑含量的優(yōu)選范圍為0.3～2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦涂層液，其特征在于該涂層液可以與水和/或醇類溶劑如甲醇或乙醇配合使用，當(dāng)該涂層液與醇類溶劑如甲醇或乙醇配合使用時(shí)，成膜的效果會(huì)更好。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦涂層液的制備方法，其特征在于其包括如下步驟(1)將含鈦的化合物與堿發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化鈦沉淀；(2)將氫氧化鈦沉淀洗滌過濾除去其中的雜質(zhì)離子；(3)在加熱攪拌下將上述氫氧化鈦沉淀與含有氧化劑的水溶液反應(yīng)便可以得到本發(fā)明所述的納米二氧化鈦涂層液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米二氧化鈦涂層液的制備方法，其特征在于其中所述的含鈦的化合物可以是硫酸鈦、硝酸鈦、硫酸氧鈦、四氯化鈦、氟鈦酸銨和有機(jī)鈦鹽；所述的堿可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和尿素中的一種或幾種；所述的氧化劑可以是臭氧、次氯酸、高氯酸和過氧化氫中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米二氧化鈦涂層液及其制備方法，該涂層液為一種水溶性涂層液，pH范圍為5～9，包含有粒徑小于20nm的TiO
文檔編號(hào)C09D1/00GK1854205SQ20051006445
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者王春來(lái) 申請(qǐng)人:王春來(lái)