无机颜料的表面改性及其发展

无机颜料的表面改性及其发展,指导教师： 学生姓名：,毕业答辩,目录,无机粉体表面改性技术 钛白粉无机包膜改性技术 钛白粉有机包膜改性技术 对比分析钛白粉无机包膜与有机包膜改性技术,毕业答辩,影响因素,改性方法,无机粉体表 面改性,改性设备,改性工艺,影响因素,1,改性方法,沉淀反应包覆：是利用化学沉淀反应将表面改性物沉淀包覆在被改性颗粒的表面, 是一种“无机/无机包覆”或“无机纳米/微米粉体包覆”的粉体表面改性方法。 表面有机包覆：利用有机表面改性剂分子中的官能团在颗粒表面吸附或化学反应对颗粒表面进行改性。所用表面改性剂主要有表面活性剂、偶联剂、有机高分子。 机械力化学改性：利用粉体超细粉碎及其他强烈机械力作用有目的地激活颗粒表面，使其结构复杂或表面无定形化，增强它与有机物或其他无机物的反应活性。 插层改性：利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱(如分子键或范德华键)或存在可交换阳离子等特性，通过离子交换反应或特性吸附改变粉体性质的方法。 复合改性：综合采用多种方法(物理、化学和机械方法等)改变颗粒的表面性质以满足应用需要的改性方法。,2,粉体表面改性效果的影响因素,粉体原料的性质：粉体原料的比表面积、粒度大小和粒度分布、比表面能、表面物理化学性质、团聚性等 表面改性剂配方：包括选择品种、确定用量和用法等 表面改性工艺：满足表面改性剂的应用要求或应用条件，对表面 改性剂的分散性好，能够实现表面改性剂在粉体表面均匀且牢固的包覆；同时要求工艺简单、参数可控性好、产品质量稳定，而且能耗低、污染小 表面改性设备：要求高性能的表面改性机,3,钛白粉表面包膜改性技术,4,钛白粉表面包膜改性的性能表征,遮盖力的表征,吸油量的表征,表征方法,酸溶率的表征,分散性的表征,耐候性的表征,5,氧化铝包膜,当采用Al2(SO4)3时，以NaOH中和，反应如下： Al2(SO4)3+6NaOH+(n-3)H2O=Al2O3nH2O+3Na2SO4 当采用NaA1O2时，以酸中和,反应如下： 2NaA1O2+H2SO4+(n-1)H2O=Al2O3nH2O+Na2SO4 pH=910 处理的温度有用常温的，但一般控制在5080，使生成的膜结构致密，也有加热至100的 中和反应一般控制在12h内，欲得到均匀致密的膜，常使中和反应缓慢延续至5h以上 包膜剂Al2(SO4)3或NaA1O2按TiO2质量的1%5%(以Al2O3计) 铝在TiO2颗粒表面以Al(0H)3沉淀析出 理论研究揭示，包膜的Al2O3约有50%75%是以AlO(OH)形式存在, 其余是以无定形水凝胶的形式存在,6,氧化硅包膜,包膜剂为水溶性的硅化合物如Na2SiO3，反应式如下： Na2SiO3+H2SO4+（n-1）H2O=SiO2nH2ONaA1O2+ Na2SO4 氧化硅的加入量一般为钛白粉质量的1%10%(以SiO2计)之间 浆液的pH一般以811为宜，尤其是10以上 温度在80100最佳 Na2SiO3中碱金属离子浓度以0.10.3mol/L为宜 研究指出，致密硅的沉积过程长达数10h，在实践中通常采用5h左右的反应时间 当Na2SiO3酸化时，最初析出的是Si(OH)4。单体形式的Si(0H)4活性很大，很快生成硅氧烷链的聚合硅胶，其次氧化硅以羟基形式牢固地结合到钛白粉表面,7,硅铝氧化物复合包膜,硅铝氧化物复合包膜：向钛白粉浆液中同时滴加硅酸钠和硫酸铝溶液 硅铝氧化物二元单滴加包膜：向钛白粉浆液中一次性加入硅酸钠溶液，再一次性加入硫酸铝溶液 硅铝氧化物二元双滴加包膜：同时加入一定量浓度的硫酸铝和氢氧化钠溶液，完成硅铝氧化物二元双滴加包膜过程 在包膜量相同的条件下，硅铝氧化物二元双滴加包膜的效果比其他包膜的效果要好 硅铝氧化物复合包膜过程是一个逐层沉淀的过程，沉淀过程其实是一个化学反应的过程,8,有机包膜,钛白粉粒子和有机包膜剂的连接方式主要有两种： 一种方式是化学吸附，即钛白表面的羟基与有机包膜剂反应而连结起来 另一种是物理吸附 有机包膜剂多为表面活性剂，分子一般由亲油的非极性基和亲水的极性基两部分组成 当它和钛白粉颗粒接触时，钛白颗粒表面吸附了表面活性剂的极性基，使非极性基暴露在外与漆基亲和形成一层膜，从而使界面的张力降低，钛白粉颗粒在有机物中呈游离状态，颜料颗粒彼此相互分离，达到分散效果 当钛白粉颗粒与改性剂以化学键结合后，就可以起到改钛白粉的亲水性为亲油性 还有一类表面活性剂，它们在水溶液中能电离出大量带负电荷的离子，使在水溶液中的钛白粉颗粒双电层变厚，从而提高了二氧化钛在水性介质中的分散性能 有机表面包膜改性剂的加入量一般占钛白粉质量的0.2%0.6% 常见的有机包膜剂可以分为三大类:有机胺类、多元醇类和有机硅类,9,耐候性的表征,钛白粉与亚麻仁油混合均匀,至钛白粉成粘稠状 用规格为100m湿膜制备器制出100m的包膜 用白度仪测量包膜的初始色差 然后将包膜放在40的炉子里,保温12小时,取出后将包膜放在紫外灯下连续照射96小时 照射完毕后再放入冰箱中冷冻12小时 如此再重复4次，总共600小时后 测量包膜的色差，比较色差E随时间的变化 E=（L2+a2+b2） L是亮度坐标 b和a是色度坐标 -b为蓝色方向,+b是黄色方向 -a为绿方向,+a为红色方向 用白度仪测量色差随时间的变化趋势,从而判断钛白粉的耐候性,吸油量的表征,将精制亚麻仁油用滴管滴加到铁白粉上，使油完全渗入钛白粉，直到油和钛白粉形成团块 每滴加一滴后用调刀充分研磨，当形成调度均匀的膏状物，恰好不碎不裂，又能粘附在平板上时，即为终点 记录消耗油量 吸油量(M,g)以每100g产品所需油的质量表示,分别用下式计算 M=93V/m V所需油的体积,mL M试样的质量,g 93精制亚麻仁油的密度乘以100,酸溶率的表征,标样的配制 标准曲线的绘制 试样配制 分光光度测定 酸溶率(W)按下式计算 W=M1/M2100% M1溶解的Ti02,克 M2试样重,克 酸溶性越小越好,分散性的表征,分散性表征方法多采用沉降实验 将分散好的钛白粉浆液倒入100ml的量筒中至浆液上液面刚好达到100ml处，沉淀若干时间后观察上清液的高度 上清液高度越低,说明沉淀的越少,分散性就越好,沉降实验示意图,不同包膜剂的耐候性比较,不同包膜剂的分散性比较,不同包膜剂的酸溶率比较,结论,经过包膜改性的钛白粉的耐候性均优于未包膜改性的钛白粉，硅铝氧化物