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二氧化钛的表面电荷与分散性

来源: admin 发布时间:2020-12-30 13:27

二氧化钛的外表电荷是影响其涣散功能的最主要要素之一,利用电斥力来坚持二氧化钛在涣散介质中的涣散稳定性是一个常用并且行之有效的办法。

纯二氧化钛属于中性至两性氧化物,金红石型二氧化钛的等电点为4.7、锐钛型为6.2,外表带负电荷。但是因为在制作过程中以及在涣散介质中吸附离子的影响,常常使二氧化钛带上不同的电荷,其离子类型、浓度高低及水合程度的巨细都是影响要素之一,这些要素支配着二氧化钛粒子周围双电层中所持有的电荷数量,也就是ζ电位的巨细.

二氧化钛经外表处理后,可以明显改动二氧化钛粒子外表所带的电荷,因此也影响到二氧化钛在各种介质中的涣散功能。通常运用的Al2O3和SiO2外表处理类型的二氧化钛,一般二氧化钛侧带正电荷,包膜侧带负电荷。

用Al2O3和SiO2包膜时,其Al2O3/SiO2之比是一个重要要素,一般Al2O3/SiO2>1,外表带正电荷,如<1,外表带负电荷,而用TiO2进行外表处理对电荷的影响不大,并且能进步涣散性增加树脂的吸附量,Rechmann在研讨Al2O3-SiO2包膜对二氧化钛的光泽、消色力的影响时,认为主要是Al2O3/SiO2的份额而不是Al2O3和SiO2的加量多少。用不同Al2O3/SiO2份额进行外表处理后的二氧化钛在水系和非水介质中的涣散功能见表3和表4。

表3 金红石型TiO2在水中的涣散性

 

外表处理  pH
涣散度
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Al2O3
×
×
×
×
×
Al2O3>SiO2
×
×
×
×
×
Al2O3<SiO2
×
×
△~○

 

表4 TiO2在非水介质中的涣散度

 

外表处理Al2O3/Al2O3+SiO2
非水介质中的涣散度/%
混二甲苯
CCl4
醋酸乙酯
正丁醇
丙酮
DMF
甲醇
乙二醇
DMSO
0.3
0.4
0.8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
50
0
80
72
20
0
85
90
80
70
65
95
95
95
95
80
80
85

 

外表处理不同不仅影响到二氧化钛粒子上电荷的改变,并且还能改动其外表积和等电点时的pH,一般SiO2包膜量多等电点趋向于酸性侧,Al2O3包膜量多则趋向于碱性侧,按照ZnO>Al2O3>TiO2>SiO2的次序等电点升高,碱性加强,这样制作二氧化钛时,就可以通过改动Al2O3/SiO2份额来获得二氧化钛粒子外表上的电荷改变,然后可以改动颜料的工作特性。表5为不同外表处理类型二氧化钛等电点的改变状况。

表6和表7为通过不同外表处理的二氧化钛在丙烯酸和水中的电荷改变。

假如二氧化钛外表所吸附的离子很少或没有,成果粒子呈性,那时的pH就是它的等电点。二氧化钛颗粒在有电荷的存鄙人,在涣散介质中的有效粒径应该是这个粒子本身加上这两层双电层的厚度,金红石型TiO2在庚醇中的双电层经计算大约在1μm左右,假如粒子太小,因为布朗运动的碰撞使粒子接触在一起(或受拌和、包装揉捏的影响),这时范德华引力和静电引力会使粒子凝集在一起,但增大树脂分子量,颜料颗粒上的电荷就显得不很重要,困为大的树脂分子可以按捺颜料粒子的运动。

表5 二氧化钛的包膜类型与等电点

 

序号
包膜类型
Al2O3/Al2O3+SiO2/%
等电点
1
未包膜
 
3.8
2
Al2O3
1.0
8.1
3
SiO2
0
2.0
4
Al2O3+SiO2混合
0.63
6.8
5
Al2O3+SiO2混合
0.63
6.1
6
Al2O3在SiO2上
0.64
7.4
7
SiO2在Al2O3上
0.66
4.5
8
Al2O3+SiO2混合
0.49
5.1
9
Al2O3+SiO2混合
0.33
2.5

 

表6 丙烯酸涂料中TiO2颜料的电荷

 

二氧化钛的处理
电荷
二氧化钛的处理
电荷
无处理
±
Al2O3-SiO2-Tio2处理
+
Al2O3-TiO2处理
++
Al2O3-SiO2处理
+
Al2O3-SiO2①-Tio2处理

 

注:SiO2①为SiO2包膜量多的场合。

表7 TiO2颜料在水中的电荷

 

二氧化钛的处理
pH=5(醋酸)
pH=7
pH=9(氨)
无处理
±
- -
- -
Al2O3-TiO2处理
++
±
±~—
Al2O3-SiO2-TiO2处理
+
Al2O3-SiO2处理
+
Al2O3-SiO2①-TiO2处理
+
- - -

 

注:SiO2①为SiO2包膜量多的场合.

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