本发明涉及一种有机玻璃专用二氧化钛的制备方法。
背景技术：
聚甲基丙烯酸甲酯通常称做有机玻璃，英文缩写PMMA,具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。有机玻璃是开发较早的一种重要热塑性塑料， 具有透明性、稳定性和耐候性，易染色、易加工，外观优美，在建筑业中有着广泛的应用。①高度透明性。有机玻璃是目前最优良的高分子透明材料，透光率达到有机玻璃 92%，比玻璃的透光度高。被称为人造小太阳的太阳灯的灯管是石英做的，这是因为石英能完全透过紫外线。普通玻璃只能透过0.6%的紫外线，但有机玻璃却能透过73%。②机械强度高。有机玻璃的相对分子质量大约为200万，是长链的高分子化合物，而且形成分子的链很柔软，因此，有机玻璃的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7-18倍。有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃，其中的分子链段排列得非常有次序，使材料的韧性有显著提高。用钉子钉进这种有机玻璃，即使钉子穿透了，有机玻璃上也不产生裂纹。这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此，拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。③重量轻。有机玻璃的密度为1.18g/cm3;，同样大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金属铝（属于轻金属）的43%。④易于加工。有机玻璃不但能用车床进行切削，钻床进行钻孔，而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状的器具，也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型的方法加工成大到飞机座舱盖，小到假牙和牙托等形形色色的制品。
颜料级二氧化钛的粒径范围在70-100纳米，其颗粒表面含大量的羟基，很容易发生团聚，团聚后二氧化钛的遮盖能力会受到很大的影响。所以，二氧化钛使用前要进行较仔细的研磨，研磨过程中加入一定量的分散剂，目的是使二氧化钛颗粒分开，这样二氧化钛遮盖能力才能得到更大的发挥。另外，二氧化钛表面对环境非常敏感，少量的杂质就可能造成分散好的颗粒又重新发生团聚，而二氧化钛的使用范围非常广泛，使用场合千差万别，稍有不慎就会造成分散好的颗粒又重新发生团聚，所以很有必要在二氧化钛表面包覆一层保护层，将二氧化钛颗粒隔离开，避免二氧化钛颗粒的团聚，使二氧化钛的遮盖能力得到更大的发挥。
本发明一种有机玻璃专用二氧化钛的制备方法，一种有机玻璃专用二氧化钛。为了提高有机玻璃的耐候性和不透明性，往往需要将二氧化钛加入到有机玻璃中，由于有机玻璃生产工艺的特殊性，而普通的二氧化钛根本不能应用于有机玻璃，本发明在二氧化钛表面包覆交联的聚甲基丙烯酸甲酯，交联的聚甲基丙烯酸甲酯不会被有机玻璃单体破坏而能很好地分散在有机玻璃中。
为了使聚合物包覆层能与二氧化钛表面更好地结合，本发明首先用带双键的阳离子单体对二氧化钛表面进行改性，改性的机理为：二氧化钛表面本身带有大量的负电荷，带双键的阳离子单体一端带有正电荷，通过电荷作用吸附到二氧化钛表面，另一端含有不饱和双键乙烯基的基团还留在二氧化钛表面，再用引发剂过硫酸铵引发与甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚物，最后得到了表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的二氧化钛。
技术实现要素：
一种有机玻璃专用二氧化钛的制备方法，其特征在于：首先对TiO2进行表面改性，按重量份计将300份TiO2粉末加入到1000份水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5份分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3份阳离子单体，加20份无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；
将由甲基丙烯酸甲酯60份、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 份组成的混合单体与水80份、引发剂过硫酸铵1份、乳化剂2份进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；
将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3份引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在2-5小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉；
所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯其中的一种或两种以上；
所述的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵；
所述的TiO2粉末为颜料级锐钛型TiO2；
所述的分散剂为丙烯酸钠。
具体实施方式
实施例1
首先对TiO2进行表面改性，将300kg颜料级锐钛型TiO2粉末加入到1000kg水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5kg分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3kg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加20kg无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；将由甲基丙烯酸甲酯60 kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 kg组成的混合单体与水80kg、引发剂过硫酸铵1kg、乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵2kg进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3kg引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在2小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、105℃干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉。
实施例2
首先对TiO2进行表面改性，将300kg颜料级锐钛型TiO2粉末加入到1000kg水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5kg分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加20kg无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；将由甲基丙烯酸甲酯60 kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 kg组成的混合单体与水80kg、引发剂过硫酸铵1kg、乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵2kg进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3kg引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在5小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、105℃干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉。
实施例3
首先对TiO2进行表面改性，将300kg颜料级锐钛型TiO2粉末加入到1000kg水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5kg分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3kg丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯，加20kg无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；将由甲基丙烯酸甲酯60 kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 kg组成的混合单体与水80kg、引发剂过硫酸铵1kg、乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵2kg进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3kg引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在3小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、105℃干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉。
实施例4
首先对TiO2进行表面改性，将300kg颜料级锐钛型TiO2粉末加入到1000kg水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5kg分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3kg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加20kg无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；将由甲基丙烯酸甲酯60 kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 kg组成的混合单体与水80kg、引发剂过硫酸铵1kg、乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵2kg进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3kg引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在4小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、105℃干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉。
实施例5
首先对TiO2进行表面改性，将300kg颜料级锐钛型TiO2粉末加入到1000kg水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5kg分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加20kg无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；将由甲基丙烯酸甲酯60 kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 kg组成的混合单体与水80kg、引发剂过硫酸铵1kg、乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵2kg进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3kg引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在4.5小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、105℃干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉。
实施例6
首先对TiO2进行表面改性，将300kg颜料级锐钛型TiO2粉末加入到1000kg水中，启动搅拌器搅拌，使TiO2粉末均匀分散在水中，加入1.5kg分散剂，将得到的TiO2浆料在高速分散机上进行高速分散，得到单分散的TiO2浆料；称取3kg丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯，加20kg无水乙醇稀释，将含有阳离子单体的乙醇溶液缓慢滴加到TiO2浆料中，搅拌30分钟，得到表面经阳离子单体改性的分散均匀的TiO2浆料；将由甲基丙烯酸甲酯60 kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯10 kg组成的混合单体与水80kg、引发剂过硫酸铵1kg、乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵2kg进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO2浆料加热到80℃，加入0.3kg引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO2浆料中，加入时间控制在3.5小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚甲基丙烯酸甲酯包覆的TiO2浆料，将浆料过滤、105℃干燥得到可用于有机玻璃的二氧化钛干粉。