论文综述：硅表面包膜改性钛白粉的研究

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1、本科生毕业设计论文综述学院轻工学院专业_____印刷工程_______导师聂义然学生王丹丹学号____201110830652____二〇一五年四月一日硅表面包膜改性钛白粉的研究1研究目的和意义钛白粉，化学名称：二氧化钛，化学式：TiO2，具有较稳定的物理性质与化学性质，被公认为是目前世界上功能性最好的白色颜料，TiO2的折光指数在已知的白色颜料中是最高的。在适宜的粒子密度分布下，对光线具有优良的散射能力，所以着色力较高、遮盖力较大，广泛应用于涂料、橡胶、造纸、油墨、塑料、造纸、食品添加和医药染色等工业。在实际应用中，它表面的特性展现出的效果直接关系到它的白度、消色力、分散性、

2、色调、光泽、遮盖力和耐久性等一系列的特殊性能。但钛白粉晶体本身存在晶格缺陷[l~2]，紫外线照射下会激活表面上的许多光活化点，使涂膜在紫外光的照射下产生失光和粉化现象。为了提高它的性能，除了调整和优化钛白粉前期的生产工艺外，还必须在生产结尾进行表面强化处理。所谓的表面处理，一般就是通过在二氧化钛的粒子表面包覆一层或多层无机化合物或有机物的包膜层，用以改善二氧化钛产品固有的缺陷或改变其分子颗粒的表面性质，提高它的整体耐候性、分散性、酸溶性等应用性能。此外，TiO2的本质是亲水斥油的颜料，若不经过后期处理，容易在各种水性和斥水性的介质中分散不均匀。生产工艺的改进和调整可以使二氧化钛

3、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。所以本文将研究氧化硅对钛白粉颜料颗粒的表面包膜改性，为钛白粉的应用提供相应的实验依据。2国内外研究现状在全世界范围内，钛白粉是一种应用广泛的无机颜料，物理性能优异，化学性质稳定。但是其本身具有的光敏性，能发生催化化学反应当钛白粉在具体的工业生产应用中会促使产品粉化、黄变、失光。为了改善这些不足，国内外的学者均对二氧化钛改性进行了许多研究，希望可以降低二氧化钛的光活性，提高产品耐候性。2.1国内研究现状阳立芬[3]对TiO2的表面改性包膜的成分结

4、构采用了GC-MS分析法来进行探究，与此同时，结合IR分析法以及TG-DTA分析法对包膜物的热稳定性和其官能团做了深度分析，从而获取TiO2实验样本的表面包膜成分组成信息。研究结果显示:68个样品中，有机分子包膜改性成功的有59个，包膜物大多为多元醇类物质(占百分之三十八)、硅烷偶联剂(占百分之二十七)，其次是钛酸醋偶联剂。王韫[4]以AlSO4·16H20和Na2SiO3·9H2O作为无机包膜制剂，三乙醇胺等作有机包膜剂。使用分子水溶液沉积法对锐钛型的TiO2颜料粒子分别进行无机、有机包膜，获得了以TiO2颜料粒子为内核，外部包裹一层致密分子膜的复合粒子。通过讨论TiO2分子

5、的表面改性措施，探究了不同种类工艺条件对包膜实际效果的影响，以包膜后TiO2分子的酸溶率、吸油量等现实应用性能的改变为根据确定了最佳的改性工艺参数为：硅的加入量为TiO2分子质量的5wt%，铝加入量为TiO2分子质量的3wt%，悬浮液的pH值为9.5，反应温度为85℃。李蓓，王亭杰等人[5]探究了TiO2分别经过氧化硅、氧化铝包膜改性后，形成的水悬浮液酸碱值和钛白粉颗粒表面的电位特性的变化。通过实验获得连续、质地均匀、分布紧密的无机氧化物膜状包裹，包覆膜层的厚度的大小随着包裹量的增加而增大。实验结果显示：被氧化硅和氧化铝表面包膜处理的钛白粉形成的水悬浮液酸碱值偏离酸碱中性；包裹

6、氧化硅膜后钛白粉的水悬浮液显示碱性，PH值随着包裹量的增加而增大，最高能达到9.7PH值；包裹氧化铝膜的钛白粉的水悬浮液显示酸性，PH值随包裹量增加而降低，最低能达到4.4PH值。钛白粉表面的包膜量的大小对钛白粉表面的ζ电位的影响跟PH值的变化相似。经过对包硅膜的颗粒进行少量包铝处理、或对包铝膜的颗粒进行少量包硅膜处理，就能够有效的控制最终包覆物水悬浮液的酸碱值。张智涛[6]研究了TiO2颗粒表面包覆膜改性前的钛白粉颗粒在水中的分散性。此外，还对酸碱性、分散剂的类别、分散剂的添加量对钛白粉颗粒水分散性的影响进行了研究，通过沉降行为表征、吸光度测量评定、Zeta电位测量这三种方法

7、，确定了TiO2在水中分散时的最佳工艺参数：PH值约为9到10，使用六偏酸钠为分散剂，分散剂的使用量为钛白粉用量的0.4%。王振英[7]对有机包膜剂通过实验做了选择，发现在各种包膜剂中，D-7066有机硅酮较为合适。结合硅铝包膜工艺条件，设计了硅—铝—有机硅的联合包膜工艺，生产出塑料专用型钛白粉，并命名为R828，这种塑料专用钛白粉具有较强的的流动性能，耐热温度为300摄氏度左右。我们对生产出的R828塑料专用型钛白粉和国内外相同种类产品进行了塑料实际应用性能的测试。通过对比分析分散性显示，