硅表面包膜改性钛白粉的研究

硅表面包膜改性钛白粉的研究,导 师: 答辩人: 专 业: 印刷工程,论文框架,研究目的及意义 论文实验工作内容 结果及讨论 结论,1,2,3,4,5,1 研究目的及意义,钛白粉被公认为是世界上功能性最好的白色颜料，其折光指数在已知的白色颜料中是最高的。在实际应用中，未改性的钛白粉的分散性，耐候性等性能并不是很好，所以必须提高它的性能，虽然生产工艺的改进和调整可以使二氧化钛缺陷的表现都有所降低，但依旧无法完全排除。因此，从各方面考虑与选择，必须对制备产出的TiO2进行表面处理优化，以提高二氧化钛的应用性能。所以本文对钛白粉颜料颗粒进行硅酸钠包膜改性，探究包膜改性对其分散性的影响，为钛白粉的应用提供相应的实验依据。,2 论文实验工作内容,论文实验工作内容主要包括以下几方面： 一、对钛白粉进行硅包膜改性、得到改性后的钛白粉样品； 二、光学显微镜2000倍倍率观察改性钛白粉与未改性钛白粉在无水乙醇中的分散性； 三、沉降实验。 将改性与未改性的钛白粉对比，观察其在无水乙醇及去离子水中0小时、6小时、12小时的沉降现象； 四、通过对改性后钛白粉吸油量、遮盖力的测量，分析四个研究因素对包膜质量的影响，确定出最佳包膜参数。,2 论文实验工作内容,吸油量测量方法 把钛白粉样品放置于平板上，对其一边慢慢滴加亚麻油一边压研，使亚麻油可以渗透进入钛白粉固体粉末的缝隙中。重复上述步骤直到钛白粉与亚麻油呈团块状，此时，开始减慢亚麻油的滴加速度，并充分研磨。直至出现膏状物为止，此刻所使用的亚麻油量就是吸油量。 计算： 吸油量是指每100g样品所消耗的油的质量。 遮盖力测量 指将钛白粉均匀的涂布在物体表面，使物体本来的颜色不能显示的最小的使用量，单位是g/m2。 遮盖力测定方法： 在天平上称取黑白格板重量，用小刷沾取颜料色装均匀纵横交错地涂于黑白格板上，涂刷时不允许颜料色装在板的边缘粘附，涂完后在日光灯下视线与板面倾斜成30度角观察，黑白格恰好被颜料色浆遮盖为止。将涂有颜料色浆的黑白格板称重。 遮盖力计算公式如下： X=m1 - m2 式中：m1：涂刷颜料色裝后黑白格板的重量（g）； m2：涂刷前黑白格板的重量（g）。,2 论文实验工作内容,2.1 改性包膜实验步骤 用天平称取15g未包膜的TiO2，加入120ml的去离子水将其溶解，将溶解的浆料搅拌均匀，加入质量为钛白粉质量的0.5%的六偏磷酸钠作为分散剂，使钛白粉分散性加强，使用氢氧化钠对其进行pH值的调节，直到达到设定的pH值范围，用恒温水浴锅加热到实验所需的温度，并在整个实验过程中保持pH值范围和温度不变，然后滴加配置好的包膜剂硅酸钠溶液，边滴加边用电动搅拌机进行搅拌，反应完成后在室温条件下室温静置2个小时，然后使用抽滤机对其抽滤洗涤，再用烘干箱烘干（95），最后用研钵研磨、过筛。,2 论文实验工作内容,2.2 实验方案,硅酸钠包膜改性钛白粉实验方案,3 结果及讨论,3.1 光学显微镜观察样品在无水乙醇中分散性,a b 图为未改性和改性的钛白粉在无水乙醇中光学显微2000倍图（a为未改性钛白粉；b为改性钛白粉）。,从上图可以看出在光学显微镜2000倍倍率观察下显示未改性的钛白粉在无水乙醇中团聚非常严重，改性后的钛白粉在无水乙醇中分散性较好。,3 结果及讨论,3.2 沉降行为表征,a b 图为改性和未改性的钛白粉在各种溶剂中经超声震荡后0小时的分散情况（a在去离子水中；b在无水乙醇中）,从上图可以看出刚经过超声震荡的钛白粉无论是改性还是未改性，无论是在无水乙醇还是去离子水中都可以暂时分散，分散效果没有明显差别。,3 结果及讨论,改性,改性,未改性,未改性,a b 图为改性和未改性的钛白粉在各种溶剂中经超声震荡后6小时的分散情况（a在去离子水中；b在无水乙醇中）,从上图可以看出，6小时后，经改性后的钛白粉在水中的分散性依然良好，但是未改性的钛白粉已经出现明显沉降现象；而经改性后的钛白粉在无水乙醇中也出现不是很明显的沉降，未改性的则沉降非常明显。,3 结果及讨论,去离子水,无水乙醇,无水乙醇,去离子水,从上图可以看出，6小时时，经改性后的钛白粉在去离子水中仍然分散良好，而在无水乙醇中已经明显沉降，12小时时，水中的改性钛白粉也开始出现沉降 。,a b 图为改性后的钛白粉在各种溶剂中的分散情况（a为6小时；b为12小时）,3 结果及讨论,3.3通过吸油量及遮盖力的测量探究各因素对包 膜质量的影响 时间,钛白粉的吸油量随时间增加从逐渐降低到有所上升，在包膜反应时间为3小时时吸油量的值最小，原因是从1小时到三小时随着时间的增加钛白粉表面的包膜越加均匀，但是当时间超过3小时后，包膜的反应基本停止，但是随着外界的强烈搅拌，使得已经包好的膜遭到破坏，使吸油量有所回升。,3 结果及讨论,图是包膜时间对改性后钛白粉遮盖力的影响。从图中的变化我们可以分析得出，钛白粉的遮盖力是随着反应时间的增加而减弱的。原因就是伴随着反应时间的增加，二氧化硅在钛白粉表面就包裹得越致密，从而使得钛白粉的遮盖力受到影响而降低，可见对钛白粉进行包膜改性也是有缺点的。,3 结果及讨论,温度,从图中的变化我们可以分析得出，当温度从75增加到80时，吸油量基本不变，这是因为在这个温度区间，硅酸钠对钛白粉的包膜效果并不明显，甚至没有反应；当温度从80增加到85时，吸油量急速降低，说明在85时钛白粉的包膜质量是最好的；当温度从85增加到90时，吸油量变化很小，说明随着温度升高包膜质量并没有变化 。,3 结果及讨论,从图中不难看出钛白粉的遮盖力是随着温度的增加而减小的，当温度较低时，钛白粉表面包覆的膜比较疏松，对钛白粉遮盖力的影响较小，但是随着温度增加钛白粉的膜越来越致密，使得遮盖力下降。但是在温度从85增加到90期间，遮盖力的变化不大，是因为当温度高于85后，钛白粉表面的包膜状况基本没有变化。,3 结果及讨论,包膜剂量,从图中不难看出钛白粉吸油量随着包膜剂量的增加而升高，这个说明在4%到7%的区间，包膜剂浓度越大对包膜反应越有利。,3 结果及讨论,从图中不难看出钛白粉的遮盖力随着包膜剂量的增加而降低，原因是当包膜剂量较低的时候，改性后的钛白粉表面包膜不连续均匀，会出现很多的空隙，这些空隙对光线进行多次反射后使得遮盖力增加，但是随着包膜剂量的增加，包膜越来越均匀，遮盖力就减小，但是在5%到6%期间，遮盖力变化不大，说明这期间包膜质量变化不大。,3 结果及讨论,pH,从图中不难看出pH在7-8之间时，钛白粉的吸油量不断降低，在8-9时最低，在9-11区间，钛白粉吸油量随着pH增加而增加，这是由于在钛白粉包膜改性的反应中，pH值对钛白粉的分散性有很大的影响，当pH值为8-9时钛白粉的分散性最好，故其包膜质量也最佳，吸油量自然最低。,3 结果及讨论,从图中不难看出pH在7-8之间时，钛白粉的遮盖力不断降低，在8-10时最低，在10-11区间，钛白粉遮盖力随着pH增加而增加，这是pH通过影响钛白粉的分散性从而影响包膜质量，即分散性越好，钛白粉表面膜层越均匀，遮盖力就越低。,4 结论,4.1 光学显微镜观察样品在无水乙醇中分 散性 在光学显微镜2000倍倍率观察下显示未改性的钛白粉在无水乙醇中团聚非常严重，改性后的钛白粉在无水乙醇中分散性较好。 4.2 沉降实验 综上分析可知，改性后的