技術領域

本發明涉及一種復合納米二氧化鈦及其制備方法。

背景技術

納米二氧化鈦因其體積效應和表面效益而在磁性、催化性、電導、硬度 和熔點等方面比其它材料具有許多優異的性能。近年來，將納米二氧化鈦添 加到其它材料中以提高其它材料的性能的研究日趨活躍。但是由于納米二氧 化鈦的粒徑小，比表面能和比表面積大，在分散介質中容易團聚；此外，納 米二氧化鈦具有極大的表面能，易于吸收空氣中的水蒸氣而發生水化作用， 從而使其表面產生羥基，因此，納米二氧化鈦表面具有親水疏油性。直接將 納米二氧化鈦分散于有機介質中時，納米二氧化鈦和有機介質之間界面結合 力較低，難以均勻分散在有機介質中，且穩定性差。因此，改善納米二氧化 鈦在介質中的分散性和穩定性是擴大納米二氧化鈦的實際應用的前提。

在現有技術中，可通過表面接枝改性方法對納米二氧化鈦表面進行改 性，如CN1982349A中公開了一種納米二氧化鈦的表面處理方法，該方法用 鈦酸丁酯對納米二氧化鈦的表面進行預處理和用甲基丙烯酸甲酯進行表面 聚合。用這種方法對納米二氧化鈦的表面進行改性后，納米二氧化鈦在有機 介質中的分散性和穩定性顯著提高。然而，在這種方法中采用有機體系和鈦 酸丁酯，由于有機體系一般易揮發且對人體有毒害，鈦酸丁酯不能降解，因 此這種方法會造成環境污染；此外，該方法所用原料相對較貴且操作不便。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的方法會造成環境污染的缺陷，提 供一種不會造成環境污染的復合納米二氧化鈦及其制備方法。

本發明提供一種復合納米二氧化鈦，該復合納米二氧化鈦含有納米二氧 化鈦和聚合物，其中，該復合納米二氧化鈦還含有水溶性纖維素。

本發明還提供一件復合納米二氧化鈦的制備方法，其中，該方法包括將 納米二氧化鈦與水溶性纖維素的水溶液接觸，然后在引發劑存在下將接觸后 所得的固體產物與可聚合單體接觸。

本發明提供的復合納米二氧化鈦比納米二氧化鈦本身在有機介質中的 分散性和穩定性顯著提高。將所述的復合納米二氧化鈦作為填充劑加入到聚 氯乙烯(PVC)中，測得填充后的PVC復合材料的強度和韌性都顯著提高。

本發明提供的復合納米二氧化鈦的制備方法采用水溶性纖維素代替鈦 酸丁酯以連接納米二氧化鈦和聚合物，由于纖維素能在環境中降解，更環保。 纖維素比鈦酸丁酯更便宜，有利于降低生產成本。此外，由于采用水溶性纖 維素，因此本發明提供的方法可以在水相中進行，避免使用有機反應體系， 使實驗更方便操作和更環保。另外，當根據本發明的優選實施方式采用微波 加熱方式時，可以大大減少所需的時間。

具體實施方式

本發明提供的復合納米二氧化鈦含有納米二氧化鈦和聚合物，其中，該 復合納米二氧化鈦還含有水溶性纖維素。所述納米二氧化鈦、聚合物和水溶 性纖維素的重量比只要滿足能提高復合納米二氧化鈦的親油性以提高它在 有機介質中的分散性和穩定性即可，優選為1∶(0.3-0.8)∶(0.20-1)。

盡管只要復合納米二氧化鈦含有納米二氧化鈦、水溶性纖維素和聚合物 即可有效提高復合納米二氧化鈦的親油性，但優選情況下，所述水溶性纖維 素包覆在二氧化鈦表面，所述聚合物接枝在水溶性纖維素表面。本發明提供 的復合納米二氧化鈦的尺寸為常規復合納米二氧化鈦的尺寸，優選為80-150 納米。

盡管本領域技術人員公知的各種水溶性纖維素均可實現本發明的目的， 但優選情況下，本發明所述水溶性纖維素在水中的溶解度優選為10-50重量 ％。滿足上述條件的所述的水溶性纖維素可以選自羧甲基纖維素、羥丙基纖 維素、羥乙基纖維素和羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種，優選為羧甲基纖 維素。

本發明提供的復合納米二氧化鈦中，所述聚合物的長鏈具有親油性和空 間位阻效應，從而提高復合納米二氧化鈦的分散性和穩定性。所述聚合物為 能夠使復合納米二氧化鈦具有親油性的聚合物即可，聚合物優選由親油值為 2-8的可聚合單體聚合而成。所述可聚合單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 丁酯和甲基丙烯酸中的一種或幾種聚合而成。

本發明提供的所述復合納米二氧化鈦的制備方法包括將納米二氧化鈦 與水溶性纖維素的水溶液接觸，然后在引發劑存在下將納米二氧化鈦在接觸 后所得的固體產物與可聚合單體接觸。