钛白粉表面包膜改性技术研究

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钛白粉作为一种常用无机材料,由于其优异的性能使其具有广泛的应用。但如果钛白粉表面未经包膜改性而直接应用于油漆、塑料、橡胶等,则由于性质不匹配而难以分散;并且由于钛白粉具有光化学活性,将加速有机材料的老化。因此,必须对钛白粉表面进行无机和有机包膜改性。本论文的研究内容及研究结果包含以下五个方面:(1)钛白粉表面包膜改性前的水分散性研究。研究了pH、分散剂种类、分散剂的加入量对钛白粉水分散性的影响,通过沉降实验、Zeta电位测定、吸光度测定三种表征手段,得到了钛白粉在水中分散时的最佳的分散条件:pH约为9-10,分散剂为六偏磷酸钠,分散剂的加入量为钛白粉质量的0.4%。(2)钛白粉表面包覆氧化铝研究,以A12(SO4)3和NaOH为包膜剂,用化学沉积法对钛白粉进行了铝氧化物包膜。研究了包膜过程中A1203的量、反应pH值、时间和温度对钛白粉耐候性、吸油量、酸溶率、遮盖力的影响;并采用透射电镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)对包膜后的钛白粉进行了表征。研究结果表明氧化铝包膜的最佳工艺条件为:温度在85℃左右,pH在9-11之间,包膜时间为3h,包膜量为钛白粉质量的4%。(3)钛白粉表面包覆氧化硅研究,以NaSiO3和H2SO4为包膜剂,用化学沉积法对钛白粉进行了硅氧化物包膜。研究了包膜过程中Si02的量、反应pH值、时间和温度对钛白粉耐候性、吸油量、酸溶率、遮盖力的影响;并采用透射电镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)对包膜后的钛白粉进行了表征。研究结果表明氧化硅包膜的最佳工艺条件为:pH在9~10之间,包膜量为钛白粉质量的4%-5%,温度介于85℃~90℃之间,包膜时间为3h。(4)钛白粉表面硅铝氧化物复合包膜研究,以NaSiO3、Al2(SO4)3、NaOH和H2SO4为包膜剂,用化学沉积法对钛白粉进行了硅、铝氧化物包膜。研究了包膜过程中Si02和A1203的质量比、包膜次序、时间和温度对钛白粉耐候性、吸油量、酸溶率、遮盖力的影响;并采用透射电镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)对包膜后的钛白粉进行了表征。研究结果表明硅铝氧化物复合包膜的最佳工艺条件为:氧化硅和氧化铝的质量比为3:1,包膜次序为先硅氧化物包膜后铝氧化物包膜,包膜时间为3小时,温度为90℃。(5)钛白粉表面有机包膜研究,主要研究了不同包膜剂、不同温度、不同时间、不同包膜剂量时对钛白粉分散性的影响。通过沉降实验得到钛白粉在有机溶剂中分散时,最佳的分散条件为:包膜剂为硅烷偶联剂,包膜剂的用量为钛白粉质量的0.5%,温度在35℃~40℃之间,包膜时间为30min。通过比较四种包膜技术的耐候性、酸溶率和分散性,得到的最佳包膜工艺为:包膜剂中硅氧化物和铝氧化物的质量比为3:1,包膜方式采用先硅氧化物后铝氧化物,包膜温度为90℃时,包膜时间为3小时,再经过硅烷偶联剂包膜后,钛白粉在有机介质中的分散性得到很大的提高。本文的创新点主要体现在以下两个方面:(1)采用最佳包膜工艺,通过先无机包膜,后有机包膜,得到的钛白粉色差在1左右,优于R902的1.5,酸溶率在12%左右,优于R902的13%。(2)本文在研究钛白粉的水分散性的时候采用了一种方法“浆液吸光度测定”,这是一种新的分散性测定方法,其测定结果与沉降法和Zeta电位法测定的结果一致。
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