本发明属于二氧化钛技术领域，具体涉及一种疏水型二氧化钛的制备方法。
背景技术：
近几年，随着对浸润性的广泛研究，人们已经认识到超疏水膜在自清洁、微流体系及特殊分离等方面有着巨大的潜在应用，因此超疏水膜的制备也成为人们关注的焦点。由经典的杨氏方程可知，表面能直接决定表面的浸润性，若要提高疏水性，必须尽可能降低表面物质的表面能。虽然低表面能物质能增强膜表面的疏水性，但仍然不能超过120°，另一方面表面粗糙结构与膜的疏水性大小也有着密切的关系。因此，降低材料的表面能和增加材料的表面粗糙度，都可以提高材料表面超疏水性。超疏水膜不仅具有防水，防尘，防腐蚀，防霉等功能，还具有自清洁功能，在防水材料，建筑物表面以及汽车的挡风玻璃等方面有着重要的用处和广阔的前景。
通常超疏水表面的制备需要通过表面修饰氟碳化合物或长链烷基来降低表面自由能(以低表面能含氟材料制备出高疏水性表面，这种表面随着含氟集团的富集、含氟链段的增长、枝链的增多，表面浸润性都将降低，即接触角增大；同时由于表面粘附性的降低，滚动角也在迅速降低)。同时由于光滑表面的接触角较小，因此还需要构筑适宜的微细结构来调适表面浸湿性。目前构造粗糙表面的方法有：等离子刻蚀、化学气相沉积、电化学沉积、金属阳极氧化等。但这些方法大多制作成本高、过程复杂，且实验条件苛刻、难以进行大范围制造从而限制了其应用。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本发明提供一种疏水型二氧化钛的制备方法，解决了现有工艺成本高，过程复杂等问题，将钛酸正丁酯的液态水解反应转化为高温微波气态反应，降低了反应难度。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种疏水型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中搅拌均匀，得到钛醇液；
步骤2，将油酸加入无水乙醇中搅拌均匀，然后加入至高温反应釜中恒温反应2-4h，得到恒温气体氛围；
步骤3，将钛醇液加入至步骤2中的高温反应釜中恒温反应2-5h，然后微波反应30-150min，恒温沉降后气固混合物；
步骤4，将气体缓慢冲入高温反应釜中，直至将混合气体排出，所述气体采用氮气或者惰性气体；
步骤5，将高温反应釜降温泄压后得到沉积物，即疏水型纳米二氧化钛。
所述步骤1中的钛酸正丁酯在无水乙醇中的质量浓度为50-100g/l，所述搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min。
所述步骤2中的油酸在无水乙醇中的质量浓度为50-100g/l，搅拌均匀的搅拌速度为500-1000r/min。
所述步骤2中的恒温反应的压力为0.3-0.5mpa，温度为350-370℃。
所述步骤3中的恒温反应的压力为0.5-0.7mpa，温度为360-380℃。
所述步骤3中的微波反应的功率为500-800w，温度为400-420℃，所述恒温沉降的温度为350-360℃。
所述步骤4中的缓慢冲入的速度为50-100ml/min，温度为330-360℃。
所述步骤4中的混合气体经降温后可以回收形成油酸乙醇液，用于步骤2中。
所述步骤5中的降温泄压的降温速度为10-20℃/min，泄压速度为0.01-0.02mpa/min。
步骤1将钛酸正丁酯溶解在无水乙醇中形成钛醇液，将钛酸正丁酯均匀分散至无水乙醇中。
步骤2将油酸溶解在无水乙醇中，并且形成均匀分散，然后进行恒温反应，将油酸乙醇溶液形成气态，此时乙醇和油酸均转化为气态，形成高温混合气体。
步骤3将钛酸液加入至高温反应釜中，并且进行高温反应，同时转化为气态，此时高温反应釜内形成钛酸正丁酯气体、乙醇气体、油酸气体，然后在高温反应釜内进行微波反应，微波产生的振荡将钛酸正丁酯的价键断裂，形成纳米级二氧化钛颗粒，由于纳米级颗粒本身易形成浮尘状，而油酸表面由于微波振荡将-oh激活，形成活性-oh，活性-oh与纳米二氧化钛表面的活性基形成反应，达到疏水化改性的目的，经过恒温沉降处理后，改性后纳米二氧化钛不断沉积，达到固气分离效果。
步骤4将氮气或者惰性气体缓慢冲入高温反应釜中，将高温反应釜中的混合气体不断冲出，保证高温反应釜中形成氮气氛围或者惰性气体氛围，不仅能够保证油酸改性二氧化钛的稳定性，同时也保证气固良好的分离性。排出的混合气体能够作为步骤2中油酸乙醇混合气体，达到回收利用的目的。
步骤5通过降温泄压的方式将气体排出，得到沉积物，疏水型纳米二氧化钛。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有工艺成本高，过程复杂等问题，将钛酸正丁酯的液态水解反应转化为高温微波气态反应，降低了反应难度。
2.本发明将反应体系转化为气态反应，确保了纳米二氧化钛成型的分散性，同时无需分散剂使用，减少了杂质气体的产生。
3.本发明采用微波反应将热动能作用下的纳米二氧化钛与油酸气体形成疏水改性反应，提升了反应效率，也解决了液态条件下油酸与钛酸正丁酯的反应难度。
4.本发明工艺简单，可实施性强，同时反应产生的废气混合可以重复利用，减少了污染物的排放，符合国家环保要求。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种疏水型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中搅拌均匀，得到钛醇液；
步骤2，将油酸加入无水乙醇中搅拌均匀，然后加入至高温反应釜中恒温反应2h，得到恒温气体氛围；
步骤3，将钛醇液加入至步骤2中的高温反应釜中恒温反应2h，然后微波反应30min，恒温沉降后气固混合物；
步骤4，将气体缓慢冲入高温反应釜中，直至将混合气体排出，所述气体采用氮气；
步骤5，将高温反应釜降温泄压后得到沉积物，即疏水型纳米二氧化钛。
所述步骤1中的钛酸正丁酯在无水乙醇中的质量浓度为50g/l，所述搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min。
所述步骤2中的油酸在无水乙醇中的质量浓度为50g/l，搅拌均匀的搅拌速度为500r/min。
所述步骤2中的恒温反应的压力为0.3mpa，温度为350℃。
所述步骤3中的恒温反应的压力为0.5mpa，温度为360℃。
所述步骤3中的微波反应的功率为500w，温度为400℃，所述恒温沉降的温度为350℃。
所述步骤4中的缓慢冲入的速度为50ml/min，温度为330℃。
所述步骤4中的混合气体经降温后可以回收形成油酸乙醇液，用于步骤2中。
所述步骤5中的降温泄压的降温速度为10℃/min，泄压速度为0.01mpa/min。
经检测，纳米二氧化钛平均尺寸为450nm，制备的膜层厚度约为540nm，水接触角为98.3°、滚动角为0.7°。
实施例2
一种疏水型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中搅拌均匀，得到钛醇液；
步骤2，将油酸加入无水乙醇中搅拌均匀，然后加入至高温反应釜中恒温反应4h，得到恒温气体氛围；
步骤3，将钛醇液加入至步骤2中的高温反应釜中恒温反应5h，然后微波反应150min，恒温沉降后气固混合物；
步骤4，将气体缓慢冲入高温反应釜中，直至将混合气体排出，所述气体采用惰性气体；
步骤5，将高温反应釜降温泄压后得到沉积物，即疏水型纳米二氧化钛。
所述步骤1中的钛酸正丁酯在无水乙醇中的质量浓度为100g/l，所述搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min。
所述步骤2中的油酸在无水乙醇中的质量浓度为100g/l，搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min。
所述步骤2中的恒温反应的压力为0.5mpa，温度为370℃。
所述步骤3中的恒温反应的压力为0.7mpa，温度为380℃。
所述步骤3中的微波反应的功率为800w，温度为420℃，所述恒温沉降的温度为360℃。
所述步骤4中的缓慢冲入的速度为100ml/min，温度为360℃。
所述步骤4中的混合气体经降温后可以回收形成油酸乙醇液，用于步骤2中。
所述步骤5中的降温泄压的降温速度为20℃/min，泄压速度为0.02mpa/min。
经检测，纳米二氧化钛平均尺寸为780nm，制备的膜层厚度约为450nm，水接触角为111.1°、滚动角为0.6°。
实施例3
一种疏水型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中搅拌均匀，得到钛醇液；
步骤2，将油酸加入无水乙醇中搅拌均匀，然后加入至高温反应釜中恒温反应3h，得到恒温气体氛围；
步骤3，将钛醇液加入至步骤2中的高温反应釜中恒温反应4h，然后微波反应90min，恒温沉降后气固混合物；
步骤4，将气体缓慢冲入高温反应釜中，直至将混合气体排出，所述气体采用氮气或者惰性气体；
步骤5，将高温反应釜降温泄压后得到沉积物，即疏水型纳米二氧化钛。
所述步骤1中的钛酸正丁酯在无水乙醇中的质量浓度为80g/l，所述搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min。
所述步骤2中的油酸在无水乙醇中的质量浓度为80g/l，搅拌均匀的搅拌速度为800r/min。
所述步骤2中的恒温反应的压力为0.4mpa，温度为360℃。
所述步骤3中的恒温反应的压力为0.6mpa，温度为370℃。
所述步骤3中的微波反应的功率为700w，温度为410℃，所述恒温沉降的温度为355℃。
所述步骤4中的缓慢冲入的速度为80ml/min，温度为350℃。
所述步骤4中的混合气体经降温后可以回收形成油酸乙醇液，用于步骤2中。
所述步骤5中的降温泄压的降温速度为15℃/min，泄压速度为0.02mpa/min。
经检测，纳米二氧化钛平均尺寸为650nm，制备的膜层厚度约为500nm，水接触角为108.1°、滚动角为0.7°。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有工艺成本高，过程复杂等问题，将钛酸正丁酯的液态水解反应转化为高温微波气态反应，降低了反应难度。
2.本发明将反应体系转化为气态反应，确保了纳米二氧化钛成型的分散性，同时无需分散剂使用，减少了杂质气体的产生。
3.本发明采用微波反应将热动能作用下的纳米二氧化钛与油酸气体形成疏水改性反应，提升了反应效率，也解决了液态条件下油酸与钛酸正丁酯的反应难度。
4.本发明工艺简单，可实施性强，同时反应产生的废气混合可以重复利用，减少了污染物的排放，符合国家环保要求。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。