【印刷工程資料】硅表面包膜改性鈦白粉的研究

1、硅表面包膜改性鈦白粉的研究硅表面包膜改性鈦白粉的研究1研究目的和意義鈦白粉，化學(xué)名稱：二氧化鈦，化學(xué)式：TiO2，具有較穩(wěn)定的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，被公認(rèn)為是目前世界上功能性最好的白色顏料，TiO2的折光指數(shù)在已知的白色顏料中是最高的。在適宜的粒子密度分布下，對光線具有優(yōu)良的散射能力，所以著色力較高、遮蓋力較大，廣泛應(yīng)用于涂料、橡膠、造紙、油墨、塑料、造紙、食品添加和醫(yī)藥染色等工業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中，它表面的特性展現(xiàn)出的效果直接關(guān)系到它的白度

2、、消色力、分散性、色調(diào)、光澤、遮蓋力和耐久性等一系列的特殊性能。但鈦白粉晶體本身存在晶格缺陷[l~2]，紫外線照射下會激活表面上的許多光活化點(diǎn)，使涂膜在紫外光的照射下產(chǎn)生失光和粉化現(xiàn)象。為了提高它的性能，除了調(diào)整和優(yōu)化鈦白粉前期的生產(chǎn)工藝外，還必須在生產(chǎn)結(jié)尾進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。所謂的表面處理，一般就是通過在二氧化鈦的粒子表面包覆一層或多層無機(jī)化合物或有機(jī)物的包膜層，用以改善二氧化鈦產(chǎn)品固有的缺陷或改變其分子顆粒的表面性質(zhì)，提高它的整體耐候

3、性、分散性、酸溶性等應(yīng)用性能。此外，TiO2的本質(zhì)是親水斥油的顏料，若不經(jīng)過后期處理，容易在各種水性和斥水性的介質(zhì)中分散不均勻。生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和調(diào)整可以使二氧化鈦缺陷的表現(xiàn)都有所降低，但依舊無法完全排除。因此，從各方面考慮與選擇，必須對制備產(chǎn)出的TiO2進(jìn)行表面處理優(yōu)化，以提高二氧化鈦的應(yīng)用性能。所以本文將研究氧化硅對鈦白粉顏料顆粒的表面包膜改性，為鈦白粉的應(yīng)用提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在全世界范圍內(nèi)，鈦白粉是一種應(yīng)用廣泛的無

4、機(jī)顏料，物理性能優(yōu)異，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。但是其本身具有的光敏性，能發(fā)生催化化學(xué)反應(yīng)當(dāng)鈦白粉在具體的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中會促使產(chǎn)品粉化、黃變、失光。為了改善這些不足，國內(nèi)外的學(xué)者均對二氧化鈦改性進(jìn)行了許多研究，希望可以降低二氧化鈦的光活性，提高產(chǎn)品耐候性。2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀陽立芬[3]對TiO2的表面改性包膜的成分結(jié)構(gòu)采用了GCMS分析法來進(jìn)行探究，與此同時，結(jié)合IR分析法以及TGDTA分析法對包膜物的熱穩(wěn)定性和其官能團(tuán)做了深度分析，從而獲取TiO

5、2實(shí)驗(yàn)樣本的表面包膜成分組成信息。研究結(jié)果顯示:68個樣品中，有機(jī)分子包膜改性成功的有59個，包膜物大多為多元醇類物質(zhì)(占百分之三十八)、硅烷偶聯(lián)劑(占百分之二十七)，其次是鈦酸醋偶聯(lián)劑。王韞[4]以AlSO416H20和Na2SiO39H2O作為無機(jī)包膜制劑，三乙醇胺等作有機(jī)包膜劑。使用分子水溶液沉積法對銳鈦型的TiO2顏料粒子分別進(jìn)行無機(jī)、有機(jī)包膜，獲得了以TiO2顏料粒子為內(nèi)核，外部包裹一層致密分子膜的復(fù)合粒子。通過討論TiO2分

6、子的表面改性措施，探究了不同種類工藝條件對包膜實(shí)際效果的影響，以包膜后TiO2分子的酸包膜劑時，在多種實(shí)驗(yàn)方案的研究中得出最佳的包膜改性工藝參數(shù)為：溫度65℃、改性包膜劑的用量為鈦白粉質(zhì)量的2.5%、pH值為7.5、包膜改性時間為2個小時。薛兵，侯陽春[10]利用濁度值法對使用自己制備的硅酸鈉溶液作為分散劑時TiO2的分散性作了表征，并利用對濁液的PH值的大小的調(diào)節(jié)來對濁度值進(jìn)行控制，以此達(dá)到不同分散效果。結(jié)論顯示，分散性隨著濁度值的增

7、大而提高，而濁度值又隨著PH值的變化而變化，而且有最大峰值。當(dāng)分散溶劑不是水而是酒精時，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是如此。此方法改性處理得到的鈦白粉可以用于提高高分子復(fù)合材料的各種應(yīng)用性能。曾成華，鐘玉鳳等人[11]研究了將硅酸鈉以及鋁酸鈉作為鈦白粉改性包膜的包膜劑時對金紅石型鈦白粉的制備，通過化學(xué)液相沉積的措施對金紅石型鈦白粉硅鋁雙包膜。他們通過改變改性包膜條件來研究最佳包膜參數(shù)，最終確定的最優(yōu)的工藝參數(shù)為：鈦白粉的漿料的濃度是150gL，包膜劑濃度

8、是45gL，pH值范圍是57，溫度是65℃，包膜時間是1.5小時。在這樣的包膜工藝條件下制備出的鈦白粉的分散性能有很大提升，白度也增加了4%。林治嗚[12]等人為提高鈦白粉在水里的分散性能將甲基丙烯酸(MAA)通過聚合反應(yīng)生成的高分子聚合物包覆在鈦白粉的顆粒表面。并對改性后的鈦白粉樣品進(jìn)行紅外表征以及采用熱力學(xué)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)顯示，pH值對甲基丙烯酸高分子聚合物接枝到鈦白粉顆粒表面有很明顯的影響，當(dāng)甲基丙烯酸高分子聚合物的使用量為4.2%

9、時，pH值最佳數(shù)據(jù)是6.06.5。但是，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，這個方法對鈦白粉的光化學(xué)性質(zhì)并沒有明顯的改善。毋偉[13]等人研究了通過固相接枝的方法來將苯乙烯接枝到鈦白的表面達(dá)到對其改性的目的。2.2國外研究現(xiàn)狀B.S.Rids等人[14]研究了聚合物包覆鈦白粉的課題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：采用聚合物用來作為有機(jī)包覆物的鈦白粉樣品與二甲苯形成的直線斜率k值較小，接觸角較大，粒子表面濕潤性不好；采用硅烷偶聯(lián)劑來作為有機(jī)包覆物的鈦白粉樣品的吸油量普遍偏低，但

10、是k值較小，表面濕潤性同樣不好；而采用有機(jī)胺來作為有機(jī)包覆物的鈦白粉樣品的k值較大，與二甲苯的濕潤性能相對較好，而且在無水乙醇中的分散穩(wěn)定性好；使用酞酸醋作為有機(jī)包覆物的鈦白粉樣品的吸油量較高，在亞麻仁油中容易凝聚。YuminLiu，ChenGe[15]等人對鈦白粉表面的有機(jī)包膜進(jìn)行研究試驗(yàn)，主要討論并研究了在不同包膜劑、溫度差異、不同時間、不同包膜劑量時，對鈦白粉顆粒分散性有何種影響。通過沉降實(shí)驗(yàn)累積得到鈦白粉在有機(jī)溶劑中最佳的分散條