TiO2颗粒表面包覆机理的研究进展
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践， 取得 了良好效果 。本文主要就 Ｔ ｉ Ｏ 表面无机处理 即无机包覆 和有 机处 理 的机 理 概 况 作 一 综 述 。 １ Ｔ ｉ ｏ 的表面性质 １ ． １ 表 面超 亲水 Ｉ 生 目前的研究认为， 在光照条件下 ， Ｔ ｉ Ｏ ： 表面的超亲水性起 因于其 表面结构的变化 ： 在紫外光照射下， Ｔ ｉ Ｏ 价带电子被激发到导带 ， 电子 和空穴向 Ｔ ｉ Ｏ 表面迁移 ， 在表面生成电子空穴对 ， 电子与 Ｔ ｉ 反应， 空穴则与表面桥离子反应， 分别形成正三价钛离子和氧空位。 此时 ， 空
聃 论 云
民营科技 ２ ０ １ ７年第５期
Ｔ ｉ Ｏ ２ 颗粒 表 面包 覆机理 的研究进展
杜 凤
（ 辽 宁石化职业技 术学院， 辽宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 从Ｔ ｉ Ｏ： 的表面性质 出发 ， 阐述 了进行表面 包覆的基础条件 ； 进 而从表 面处理 的作 用、 分 类、 机理等方 面综述 了Ｔ ｉ Ｏ 颗粒 无机 包覆和有机 包覆的研 究进展 ， 着重阐述 了 Ｔ ｉ Ｏ 包硅 包铝及有机 包覆机理。 关键词 ： 二 氧化 钛 ； 无 机 包覆 ； 有 机 包覆 ； 作 用 机 理 回顾历史， ２ Ｏ世纪 ８ ０年代前后 ， 国际市场的 Ｔ ｉ Ｏ 颜料的产品牌 ２ ． ２ 表 面处理 分类 无机表面处理方法一般多采用中和法 ，即在一定温度下在浆液 号总数 曾多达 ６ ０ ０ 余个 ，每个大型生产商均能提供分门别类的适用 不同领域的产品牌号 ， 这在当时是一种潮流 、 方 向和需求－ １ ］ ， 但随着经 中加入 酸 ｌ 生（ 或 碱性 ） 包 膜剂 ， 再 以碱 （ 或酸） 中和 ， 使包 膜处 理剂 沉 淀 济形势的发展 ， 发现牌号众多并不总是优点， 因为在给用户更多选择 在 Ｔ ｉ Ｏ ： 粒子表面上的方法。 有机表面处理剂的加人方式 ， 通常都在无 机表面处理后加人。一种是湿法加人 ， 即在水洗 、 过滤后干燥前， 滤饼 机会的同时， 也是用户感到无从着手选择和仓储繁琐 ， 也会引起配方 两次加水制成浆料加人。该法适用于包硅膜量较大， 采用喷雾干燥的 复杂化等问题。 而且近几年 ， Ｔ ｉ Ｏ 颜料的最大应用领域一 涂料工业的发 展趋势之一是配方统一化 ，用户不愿意因不同品牌 Ｔ ｉ Ｏ 产品间存在 工艺。 另 一 种是 干法 加 入， 即 在 钛白 粉气 流粉 碎时 加 入。 操 作时 有 机分 性能差异而修改 自己的工艺配方 ， 希望在生产配方 中使用性能上无多 散剂的水溶液可从气流粉碎机加料 口喷人或在气流粉碎机出口喷人。 大差异 的多功能型 Ｔ ｉ Ｏ 颜料 ，从而使 自己的涂料产品质量能全面优 表 面处 理方法 见 图 １ 。 化和稳定日 。 从之前 的数百种牌号到现今百余种 的 Ｔ ｉ Ｏ 品种 ， 这些 有机包 膜 ｌ 牌号的主要开发途径是什么呢？ 答案只有—个 ： 表面处理。 表面处理决 厂 包膜剂 ． ｛ 定产品的使用性能和使用范围， 表面处理技术是国内外生产商非常重 视并 大 力进 行 研发 的课 题 。 一些 重 要 的 技 术 成 果 已应 用 于 生 产 实 表 面 处 理 工 艺 Ｊ Ｌ 无 机 包 膜 广 与 气 相 氧 化 同 步 进 行
ｒ 干法
Ｉ
包膜方 法
ｌபைடு நூலகம்
ｒ 煮沸 法
Ｌ 细粉碎时进行
中和法
Ｌ ｌ
湿法
ｌ
ｌ 碳 酸 化 法
图 １ 表 面处理 方法分 类
气中的水解离吸附在氧空位 中， 成为化学吸附水（ 表面羟基 ） ， 化学吸 ２ ． ２ ． １ Ｔ ｉ Ｏ 表面无机包覆的种类 附水可进一步吸附空气中的水分， 形成物理吸附层。 人们很早就认识到无机物包覆 Ｔ ｉ Ｏ ： 可显著提高其抗粉化『 生 和保 １ ． ２ 表 面羟 基 色ｌ 生， 对无机处理剂进行广泛探索 ， 最重要的一类是无机金属的水合 相对 于 其 它颜 料 的金属 氧 化物 ， Ｔ ｉ Ｏ 中Ｔ ｉ 一 ０键 的极 性较 大 ， 表 氧化 物或氢 氧化 物 。 曾研 究 过较 重 要 的金 属 离 子 有 ｚ ｎ 、 Ｍｇ ２ ＋Ｍｎ 、 面吸附的水因极化发生解离 ，容易形成羟基。这种表面羟基可提高 Ａ １ 、 Ｃ 一、 Ｓ ｉ “ 、 Ｔ ｉ “、 ｚ ｒ ４ ＋ 、 ｃ ｅ “ 等ｔ ｚ ｌ 。对 国外一些知名钛 白粉生产厂家如 Ｔ ｉ Ｏ 作为吸附剂及各种担体的性能 ， 为表面改性提供方便。 杜邦 、 科斯特 、 日本石原的产品进行分析， 大多数产品是经过硅铝氧化 １ ＿ ３ 表面 电性 物处 理 ，可 见 ，硅和 铝是两 种重要 的表 面处 理剂 。采 用 Ａ １ Ｏ 包覆 ， Ｔ ｉ Ｏ ： 的表面电荷是影响其分散 Ｉ 生 能的最主要 因素之一 ，利用电 Ｔ ｉ Ｏ ： 的抗 粉化性和保色性 显著 提高 ， ４ ０年代 以来 Ａ １ ： Ｏ 基本上作 斥力来保持 Ｔ ｉ Ｏ ： 在分散介质中的分散稳定 ｆ 生 是一个常用的行之有效 的办法。纯 Ｔ ｉ Ｏ ： 属于中性至两性的氧化物 ， 金红石型 Ｔ ｉ Ｏ 的等电点 为４ ． ７ ， 表面带负电荷 。在制造过程中， 以及在分散介质中吸附离子的 影响， 常常使 Ｔ ｉ Ｏ ： 带上不同的电荷， 其离子类型 ， 浓度高低及水合程 度的大小都是影响因素 ，这些因素支配着 Ｔ ｉ Ｏ 粒子周围双电层中所 持有的电荷数量 ， 也就是 ∈ 电位 的大小。 正是认 识到了钛白粉有着上述表面 『 生 质 ，提供了对其进行表面 改 洼的条 件 。 ２ 表面 处理 作用及 分类 ２ ． １ 表 面处理 作用 未经表面处理的 Ｔ ｉ Ｏ ： 在涂料介质（ 基料 ） 中不能很好地分散 ， 致 使着色力 、 遮盖力差 ； 制成品不耐 日晒雨淋， 容易失光 、 颜色变黄 、 粉化
践， 取得 了良好效果 。本文主要就 Ｔ ｉ Ｏ 表面无机处理 即无机包覆 和有 机处 理 的机 理 概 况 作 一 综 述 。 １ Ｔ ｉ ｏ 的表面性质 １ ． １ 表 面超 亲水 Ｉ 生 目前的研究认为， 在光照条件下 ， Ｔ ｉ Ｏ ： 表面的超亲水性起 因于其 表面结构的变化 ： 在紫外光照射下， Ｔ ｉ Ｏ 价带电子被激发到导带 ， 电子 和空穴向 Ｔ ｉ Ｏ 表面迁移 ， 在表面生成电子空穴对 ， 电子与 Ｔ ｉ 反应， 空穴则与表面桥离子反应， 分别形成正三价钛离子和氧空位。 此时 ， 空
聃 论 云
民营科技 ２ ０ １ ７年第５期
Ｔ ｉ Ｏ ２ 颗粒 表 面包 覆机理 的研究进展
杜 凤
（ 辽 宁石化职业技 术学院， 辽宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 从Ｔ ｉ Ｏ： 的表面性质 出发 ， 阐述 了进行表面 包覆的基础条件 ； 进 而从表 面处理 的作 用、 分 类、 机理等方 面综述 了Ｔ ｉ Ｏ 颗粒 无机 包覆和有机 包覆的研 究进展 ， 着重阐述 了 Ｔ ｉ Ｏ 包硅 包铝及有机 包覆机理。 关键词 ： 二 氧化 钛 ； 无 机 包覆 ； 有 机 包覆 ； 作 用 机 理 回顾历史， ２ Ｏ世纪 ８ ０年代前后 ， 国际市场的 Ｔ ｉ Ｏ 颜料的产品牌 ２ ． ２ 表 面处理 分类 无机表面处理方法一般多采用中和法 ，即在一定温度下在浆液 号总数 曾多达 ６ ０ ０ 余个 ，每个大型生产商均能提供分门别类的适用 不同领域的产品牌号 ， 这在当时是一种潮流 、 方 向和需求－ １ ］ ， 但随着经 中加入 酸 ｌ 生（ 或 碱性 ） 包 膜剂 ， 再 以碱 （ 或酸） 中和 ， 使包 膜处 理剂 沉 淀 济形势的发展 ， 发现牌号众多并不总是优点， 因为在给用户更多选择 在 Ｔ ｉ Ｏ ： 粒子表面上的方法。 有机表面处理剂的加人方式 ， 通常都在无 机表面处理后加人。一种是湿法加人 ， 即在水洗 、 过滤后干燥前， 滤饼 机会的同时， 也是用户感到无从着手选择和仓储繁琐 ， 也会引起配方 两次加水制成浆料加人。该法适用于包硅膜量较大， 采用喷雾干燥的 复杂化等问题。 而且近几年 ， Ｔ ｉ Ｏ 颜料的最大应用领域一 涂料工业的发 展趋势之一是配方统一化 ，用户不愿意因不同品牌 Ｔ ｉ Ｏ 产品间存在 工艺。 另 一 种是 干法 加 入， 即 在 钛白 粉气 流粉 碎时 加 入。 操 作时 有 机分 性能差异而修改 自己的工艺配方 ， 希望在生产配方 中使用性能上无多 散剂的水溶液可从气流粉碎机加料 口喷人或在气流粉碎机出口喷人。 大差异 的多功能型 Ｔ ｉ Ｏ 颜料 ，从而使 自己的涂料产品质量能全面优 表 面处 理方法 见 图 １ 。 化和稳定日 。 从之前 的数百种牌号到现今百余种 的 Ｔ ｉ Ｏ 品种 ， 这些 有机包 膜 ｌ 牌号的主要开发途径是什么呢？ 答案只有—个 ： 表面处理。 表面处理决 厂 包膜剂 ． ｛ 定产品的使用性能和使用范围， 表面处理技术是国内外生产商非常重 视并 大 力进 行 研发 的课 题 。 一些 重 要 的 技 术 成 果 已应 用 于 生 产 实 表 面 处 理 工 艺 Ｊ Ｌ 无 机 包 膜 广 与 气 相 氧 化 同 步 进 行
ｒ 干法
Ｉ
包膜方 法
ｌபைடு நூலகம்
ｒ 煮沸 法
Ｌ 细粉碎时进行
中和法
Ｌ ｌ
湿法
ｌ
ｌ 碳 酸 化 法
图 １ 表 面处理 方法分 类
气中的水解离吸附在氧空位 中， 成为化学吸附水（ 表面羟基 ） ， 化学吸 ２ ． ２ ． １ Ｔ ｉ Ｏ 表面无机包覆的种类 附水可进一步吸附空气中的水分， 形成物理吸附层。 人们很早就认识到无机物包覆 Ｔ ｉ Ｏ ： 可显著提高其抗粉化『 生 和保 １ ． ２ 表 面羟 基 色ｌ 生， 对无机处理剂进行广泛探索 ， 最重要的一类是无机金属的水合 相对 于 其 它颜 料 的金属 氧 化物 ， Ｔ ｉ Ｏ 中Ｔ ｉ 一 ０键 的极 性较 大 ， 表 氧化 物或氢 氧化 物 。 曾研 究 过较 重 要 的金 属 离 子 有 ｚ ｎ 、 Ｍｇ ２ ＋Ｍｎ 、 面吸附的水因极化发生解离 ，容易形成羟基。这种表面羟基可提高 Ａ １ 、 Ｃ 一、 Ｓ ｉ “ 、 Ｔ ｉ “、 ｚ ｒ ４ ＋ 、 ｃ ｅ “ 等ｔ ｚ ｌ 。对 国外一些知名钛 白粉生产厂家如 Ｔ ｉ Ｏ 作为吸附剂及各种担体的性能 ， 为表面改性提供方便。 杜邦 、 科斯特 、 日本石原的产品进行分析， 大多数产品是经过硅铝氧化 １ ＿ ３ 表面 电性 物处 理 ，可 见 ，硅和 铝是两 种重要 的表 面处 理剂 。采 用 Ａ １ Ｏ 包覆 ， Ｔ ｉ Ｏ ： 的表面电荷是影响其分散 Ｉ 生 能的最主要 因素之一 ，利用电 Ｔ ｉ Ｏ ： 的抗 粉化性和保色性 显著 提高 ， ４ ０年代 以来 Ａ １ ： Ｏ 基本上作 斥力来保持 Ｔ ｉ Ｏ ： 在分散介质中的分散稳定 ｆ 生 是一个常用的行之有效 的办法。纯 Ｔ ｉ Ｏ ： 属于中性至两性的氧化物 ， 金红石型 Ｔ ｉ Ｏ 的等电点 为４ ． ７ ， 表面带负电荷 。在制造过程中， 以及在分散介质中吸附离子的 影响， 常常使 Ｔ ｉ Ｏ ： 带上不同的电荷， 其离子类型 ， 浓度高低及水合程 度的大小都是影响因素 ，这些因素支配着 Ｔ ｉ Ｏ 粒子周围双电层中所 持有的电荷数量 ， 也就是 ∈ 电位 的大小。 正是认 识到了钛白粉有着上述表面 『 生 质 ，提供了对其进行表面 改 洼的条 件 。 ２ 表面 处理 作用及 分类 ２ ． １ 表 面处理 作用 未经表面处理的 Ｔ ｉ Ｏ ： 在涂料介质（ 基料 ） 中不能很好地分散 ， 致 使着色力 、 遮盖力差 ； 制成品不耐 日晒雨淋， 容易失光 、 颜色变黄 、 粉化