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二氧化钛水分散性的分散机理（2010/03/1308:41）（引用地址：钛白网目录：公司动态阿里网摘站内分享浏览字体：大中小引言TiO2是最常用的白色颜料，广泛用于涂料、塑料、探讨了二氧化钛水分散性的分散机理;阐述了其改性过程和改性剂的选择;评价了其理化性能及其影响因素，并用扫描电镜表征了二氧化钛的表面结构1引言TiO2是最常用的白色颜料，广泛用于涂料、塑料、橡胶、纸张、陶瓷、化妆品与纺织工业随着人们对环境的日益关注，水性环保涂料倍受青睐，而TiO2作为一种优质的白色颜料，如何更好地应用于水性涂料是当今研究的课题水分散性是TiO2在水性涂料中应用的一个很重要的性能指标，它的优劣直接影响涂料的遮盖力和其他性能对于TiO2水分散性的改进，本文先从水分散性的机理出发进行分析，然后通过改性试验加以确认2改性的理论基础2.1Ti02表面特性2.1.1单相中的团聚现象Ti02煅烧所得的原级粒子很小，具有很高的比表面能，极不稳定，在高温下会很快地团聚，形成亚稳态的较大粒子对于一定量的TiO2而言，粒子愈小，原级粒子之间的引力愈强，粒子更易团聚目前，采用仪器测定的TiO2平均粒径多数是二级粒子的粒径（一般为0.2〜0.4um），表面的能量仍然较高，容易通过团聚来降低表面能量，达到准稳定状态。

因此，TiO2在单相中的易团聚现象是讨论其水分散性的前提2.1.2两相中的高分散性在水分散体中，TiO2呈现高度的分散性其原因是：①Ti02表面有很多羟基，它能够吸附极性粒子，使固体表面带有相同的电荷，因同种电荷排斥而分散;②粒子的比表面能很大，表面收缩而降低表面能，使分散体系稳定化正是TiO2在水中的高度分散性使它能够在水性涂料中得以广泛应用2.2TiO2在水分散体中的分散过程2.2.1吸附作用大量研究表明，TiO2表面有很多极性羟基，若在水中不加任何分散剂，TiO2在水中分散时会吸附大量的极性基团;若加入一定浓度的高分子分散剂，高分子分散剂吸附在TiO2颗粒的表面，使得吸附层厚度增加，表面特性改变2.2.2双电层理论通过检测TiO2在水中的Zeta电位，发现锐钛型TiO2在pH为6.8左右时，Zeta电位约为一36mV，这表明TiO2表面带有电荷，而且电负性较强根据双电层理论解释TiO2在水中的分散过程合乎事实，有一定的科学依据实际上，TiO2在水中分散的过程是双电层形成的过程当TiO2接触水表面时，瞬间被浸渍润湿，其表面会吸附一层相反电荷，构成了双电层这种双电层可以看作是四周被同一电荷所包围的粒子，当布朗运动使2个粒子靠近时，相同性质的电荷之间产生斥力，当这种斥力大于范德华引力时，则粒子分开，体系处于分散稳定状态。

3改性试验为了改进TiO2在水分散性方面的不足，需对其进行表面处理最常用的是稳定化处理，即在晶体结构中加入其他元素，或对粒子的表面进行改性，这些都有助于改变其物理化学性质3.1改性的目的引入能与有机物相互作用的新基团，改进界面附着力，改变表面的亲水/疏水性改性后的产品应具有尽可能低的堆密度和尽可能高的疏水性3.2改性材料TiO2由济南裕兴化工总厂以硫酸法工艺制备而得经检测，该TiO2（型号为R一818）的主要理化性能见表13.3改性剂的选择在改性剂中，最常用的有硅烷、钛酸酯、锆酸酯偶联剂，以及脂肪酸及其衍生物和表面活性剂本文选择以前作为黏附剂用的硅烷偶联剂作为改性剂具体化合物见表23.4改性方法3.4.1改性的工艺过程制备合适的硅烷溶液，然后将100份（质量份，以下同）待改性的TiO2和0.25-5.00份硅烷偶联剂溶液在表面改性混合器中混合，以保证TiO2表面有均匀一致的润湿性混合后，在llO°C除去溶剂并干燥改性后的粉末3.4.2物理化学性质检测改性后接着进行TiO2的物理化学性能检测，测定其堆密度、吸水性、吸邻苯二甲酸二丁酯性、吸石蜡油性为了得到分散性数据，进行形态学、微结构的研究和粒子的形状、晶粒形态、单个粒子结构、TiO2聚集、附聚集类型的研究（所用仪器为扫描电子显微镜）。

3.5改性结果与讨论改性和未改性TiO2的基本理化性能参数见表3这些参数指出了改性后产物表面特性的明显变化表3未改性和改性TiO2的理化性能参数应用硅烷偶联剂改性时，TiO2样品的堆密度稍有增加在使用带辛基、乙烯基官能团的硅烷时，TiO2的疏水性明显增加，这是由于其表面的水润湿性部分或完全丧失当用正辛基三乙氧基硅烷（U—222）改性时，对疏水性的影响最明显，用0.5份该化合物改性100份TiO2时，TiO2的水润湿性已失去而用脲基硅烷改性时，TiO2表面基团发生部分封闭，疏水性只有了可忽略不计的增加因为在这种情况下改性物表面上存在着氨基，能与水分子形成氢键，使表面出现较小的亲水性分别对未改性的TiO2和用U—222改性后的TiO2进行电镜观察，发现未改性TiO2显示有高的分散程度并存在小粒子，且稍有粒子聚集倾向用0.25份U—222改性100份钛白粉时，可以使TiO2完全分散;而用5份U—222硅烷改性时会导致TiO2的附聚倾向明显增加4结语TiO2的表面特性随着改性而改变，改性的TiO2通过化学和物理加工得到物理化学性质各异的表面oTiO2的水分散性在改性中得到了提高，从而在水性涂料中得到更好地应用。