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钛白粉表面包膜的表征及机理

作　者: 王韫
导　师: 严继康
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 钛白粉 表面处理 热力学 酸溶率 吸油量
分类号: TQ621.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


钛白粉是重要的白色颜料,具有优异的遮盖能力和白度,广泛应用于涂料、塑料、造纸、橡胶、纤维、石墨、化妆品中。未经处理的钛白粉粒子很小,具有很高的比表面能,极不稳定,容易团聚,形成亚稳态的较大粒子,对于TiO2而言,粒子越小,原级粒子之间的引力越强,粒子更易团聚。实际应用的TiO2必须进行表面处理,即在TiO2颗粒表面形成连续包覆的膜,使TiO2颗粒表面能与活性降低,大大减少团聚,得到具有单分散特性的TiO2颗粒。可用于二氧化钛包膜的物质较多,但迄今为止国内外应用最多的无机包膜是硅、铝、锆等物质的化合物,即在一定浓度的TiO2浆液中,加入酸性或碱性包膜剂,再以碱或酸中和,使包膜剂在一定pH条件下以水合氧化物的形式沉淀在TiO2粒子表面。本文以十八水硫酸铝和九水硅酸钠为无机包膜剂、三乙醇胺等为有机包膜剂,采用水溶液沉积法对锐钛型TiO2粒子进行无机、有机包膜,得到了以TiO2粒子为核,外覆一层致密膜的复合粒子。通过探讨TiO2的表面改性方法,研究了不同工艺条件对包膜效果的影响,以包膜后TiO2的酸溶率、吸油量等应用性能的变化为依据确定了相应的工艺参数。对TiO2无机包膜的热力学进行了分析计算,通过对在不同pH值,不同温度时离子的浓度的计算,得到了离子浓度的理论值,并与实验值进行比较。实验结果表明：通过对沉降高度、粒度分布与分散效果的关系研究,说明影响钛白粉分散的重要因素.浆液的pH值、反应温度和分散剂种类；当硅加入量为TiO2的5wt%,铝加入量为TiO2的3wt%,悬浮液的pH=10,反应温度为80℃时包膜效果较好。经过包膜的产品化学稳定性好,它可以改变包膜后产品表面性质,产品的化学稳定性好；为了提高钛白粉的应用性能必须进行有机包膜,有机包膜剂的用量一般在0.1-0.5wt%(相对于TiO2),有机处理提高了二氧化钛的润湿与分散作用,以吸油量作为选择依据,通过实验确定了处理方法。此外本文对TiO2无机包膜的热力学进行了分析计算,通过对在不同pH值,不同温度时离子的浓度进行计算,得到了离子浓度的理论值并与实验值进行比较。结果表明实验结果与计算结果基本吻合。

全文目录


摘要  3-4Abstract  4-8第一章 绪论  8-24  1.1. 钛白粉包膜的意义及发展前景  8-11  1.2. TiO_2的主要物理性质  11-12    1.2.1 TiO_2的晶型结构  11-12    1.2.2 相对密度  12    1.2.3 吸湿性  12    1.2.4 热稳定性  12  1.3. TiO_2的主要化学性质  12-14  1.4. TiO_2的光学及颜料性质  14-18    1.4.1 光学性质  14-15    1.4.2 颜料性质  15-17    1.4.3 TiO_2的光化学活性  17-18  1.5. 包膜钛白的理论研究  18-23    1.5.1 钛白粉表面处理的目的  18-19    1.5.2 钛白粉的包膜工艺  19-23  1.6 本文课题主要研究的内容和创新点  23-24    1.6.1 研究内容  23    1.6.2 论文的创新点  23-24第二章 实验部分  24-28  2.1. 实验用品  24-25    2.1.1 实验原料  24    2.1.2 实验设备  24-25  2.2. 实验步骤  25-28    2.2.1 钛白悬浮液的配制  25    2.2.2 包膜剂溶液的配制  25-26    2.2.3 钛白包膜  26    2.2.4 过滤、清洗、干燥  26    2.2.5 结构检测  26-27    2.2.6 性能测试  27-28第三章 包膜钛白的工艺与表征  28-49  3.1 pH值对钛白浆液稳定性的影响  28-29  3.2 分散剂对钛白浆液稳定性的影响  29-30  3.3 氧化铝表面包覆二氧化钛  30-32    3.3.1 有氢氧化铝的pH-A曲线确定氢氧化铝的pH值范围  30-31    3.3.2 pH值变化对酸溶性的影响  31    3.3.3 硫酸铝加入量对酸溶率的影响  31-32  3.4 硅包覆二氧化钛  32-36    3.4.1 硅酸的pH-A曲线确定生成水合硅酸的pH值范围  32-33    3.4.2 温度对包膜的影响  33-34    3.4.3 pH值对包膜的影响  34-35    3.4.4 硅酸钠加入量的影响  35-36  3.5 硅铝复合包膜  36-44    3.5.1 利用响应曲面法设计实验  37-39    3.5.2 模型分析  39-44  3.6 二氧化钛无机包膜的结构表征  44-47    3.6.1 透射电镜  44-45    3.6.2 扫描电镜图分析  45-46    3.6.3 能谱分析  46-47  3.7 有机包膜的探索  47-49第四章 无机包膜的热力学计算  49-57  4.1 计算原理  50-51  4.2 计算方法  51-54  4.3 不同温度下的离子浓度  54-57第五章 结论  57-58致谢  58-59参考文献  59-62附录  62

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 颜料工业 > 消色颜料 > 白色颜料 > 钛白、钙钛白
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