水溶液中纳米二氧化钛分散技术研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.8 分散助剂种类，浓度对纳米二氧化钛分散性的 影响
谢冰[21]等在对几种分散助剂[三乙醇胺、SDBS(烷基苯 磺酸钠)等]对纳米二氧化钛分散性的影响的实验中发现不 同分散剂对纳米二氧化钛分散性能提高程度不同，且只有 在一定的浓度范围内才能对纳米二氧化钛分散起到积极 作用，超过这个范围就不能对纳米二氧化钛分散性产生积 极作用，甚至会使其分散性降低。
但是，由于纳米二氧化钛颗粒比表面积大、表面能较 高，同时由于颗粒间的范德华引力和库仑力的共同作用， 表面粒子相互靠在一起，使总表面积和表面自由能降低。 纳米颗粒极易团聚，易于形成二次颗粒，形成软团聚和硬 团聚。在二氧化钛最终应用时，只有液-固界面上的自由 能比固一固界面上的自由能低时，才能使这些团聚进一步 分散。因此，需要加入一些极性较大的分散介质来增加润
胡杰等[13]发现在纳米二氧化钛的水分散体系中，主要 的作用力有范德华分子作用UA、静电排斥作用Uel、因吸附 层而产生的位阻效应UR，因水化膜的存在而产生的水化膜 作 用 Us 等 。 由 以 上 4 种 作 用 构 成 的 总 作 用 能 为 U=UA+Uel+UR+Us。一般DLVO理论，只考虑UA和Uel。因此，对 于聚合型表面活性剂就不能用DLVO理论解释，而需用EDLVO
聚丙烯酰胺等高分子表面活性剂可以通过氢键、范德 华力、偶极子的弱静电引力与纳米二氧化钛产生吸附，其 中以氢键形式吸附为主。聚丙烯酰胺的长分子链可以提供 空间位阻屏蔽，有效阻碍纳米颗粒的团聚。已经团聚的纳 米二氧化钛，颗粒经吸附聚丙烯酰胺以后，聚丙烯酰胺的 长分子链吸附在颗粒表面的缺陷及悬空键上，弱化了颗粒 间的相互连接，达到一定的排斥效果。但是，如果聚丙烯 酰胺的加入量过大而达到过饱和，则伸向溶液中的高分子 链会相互纠缠，从而引起颗粒团聚[15] 。
(1) 根据分散技术及应用领域的不同，应在反应过程 中加入特定的表面活性剂作为分散剂使用，不仅使用方便 价廉，且效果较好。近年来发展较为好的3种分散剂有 PEG(聚乙二醇)、PMAA(聚甲基丙烯酸)、MN(复合型高分子聚 电解质分散剂)等。
(2) 分散剂的浓度及溶液的pH值对纳米二氧化钛纳米 粒子的分散效果有着直接的影响。因此合理地选择pH值和 表面活性剂浓度对粒子的分散至关重要(大部分情况下溶 液为碱性时，更有利于分散)。
摘 要：主要从纳米二氧化钛分散基本原理入手， 探讨影响纳米二氧化钛分散性的一些重要因素，如 pH 值、电解质、阴离子表面活性剂、阳离子表面 活性剂、非离子表面活性剂、高分子表面活性剂等 对纳米二氧化钛分散性的影响。最后也对分散助剂 和分散设备对纳米二氧化钛分散性影响进行了概 述。 关键词：纳米二氧化钛；分散；表面活性剂；助剂
2 影响纳米二氧化钛分散性的因素
2.1 pH 值对纳米二氧化钛分散性的影响
纳米二氧化钛分散在水中，在大范围pH值条件下，纳 米二氧化钛表面羟基在得质子能力上比水弱，使得纳米二 氧化钛表面带负电[14]。其中，当在pH比较低的时候，纳米 二氧化钛表面形成二氧化钛—OH2+，导致粒子表面带正电
荷。随着pH值的增大，粒子表面带的正电荷变少，双电层 变薄，粒子间的斥力位能减小，纳米粒子易发生团聚，分 散性能变差；当pH值处于中等值时，粒子表面形成Ti—0H 键，这时粒子呈电中性，此时纳米二氧化钛的分散性能最 差；当pH值处于碱性的时候，粒子表面形成OH—O-键，使 粒子表面带负电荷，此时pH值越大，粒子表面的负电荷越 多，双电层的厚度越厚，粒子间的斥力位能越大，粒子分 散效果越好[15]。当pH值进一步提高时，由于分散体系中Na+ 浓度的提高，Na+ 与纳米二氧化钛微粒表面氧负离子间的 离子对吸附作用增加，使颗粒表面的双电层受到压缩，从 而使分散稳定性下降。郭文录等[16]在纳米二氧化钛水分散 体系稳定性的研究中认为，调节pH=10可使分散效果最佳。
2.9 分散设备对分散性的影响
欧秀娟[23]等认为：在纳米二氧化钛制备完成后，对粉 体进行后处理以便更进一步提高分散性是必要的，且研究 发现不同分散仪器对纳米二氧化钛分散有不同影响。可根 据不同需求选择较好的设备。主要有超声分散法[24]、直立 型搅拌磨、电动搅拌磨[25]等。
3 结语
影响纳米二氧化钛分散性能的因素很多，本文只是列 出了其中几种，基于以上因素，在做关于纳米二氧化钛分 散实验及研究时注意以下几点可对纳米二氧化钛分散起 到很好的作用：
2.4 阳离子表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
程冰等[18]认为阳离子表面活性剂1631(十六烷基三甲 基季铵盐)不仅具有十六烷基长碳链的空间位阻作用，而且 其与负电性的纳米二氧化钛粉体颗粒表面的结合力既有 范德华力，也存在静电力，所以形成的双电层结构更加牢 固。结合程度和分散效果要比SDS和无机类分散剂都好。
于守武等人[22]采用钛酸酯偶联剂对纳米二氧化钛粒子 进行了表面有机修饰，显著改善了纳米二氧化钛粒子的表 面性质，使粒子表面由亲水性变为亲油性；表面的C元素 含量增加，并有P元素出现，表面的羟基和羰基密度降低； 有机修饰处理使纳米二氧化钛表面极性降低、团聚程度减 小、分散性提高。
2.6 高分子类表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
0 引言
纳米二氧化钛粉体的研制是20世纪80年代后期材料 科学领域研究的热点之一。颗粒超细化导致功能变化，产 生了块材不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏 观量子隧道效应，从而在磁性、光学、电学等方面表现出 独特的性能。因而，其独特的颜色效应、光催化作用及紫 外线屏蔽等功能使其在室内外装饰涂料、汽车面漆、防晒 化妆品、废水处理药剂、杀菌、文物保护处理剂等方面有 着广阔的应用前景。
1 纳米二氧化钛分散的基本理论原理
对固体纳米颗粒的分散包括润湿、分散和分散稳定三 个阶段。加入分散剂的主要目的是润湿纳米颗粒表面，降 低表面能。分散剂可分为无机类分散剂、有机类分散剂、 无机/有机复合分散剂。不同的分散剂有不同的分散机理， 分散剂对颗粒在悬浮介质中的稳定分散作用主要有3种机 理[12]，即静电稳定机制、空间位阻稳定机制、电空间稳定 机制。
华南理工大学林治鸣[19]等人将甲基丙烯酸(MAA)聚合 生成聚甲基丙烯酸(PMAA)高聚物，然后接枝到二氧化钛表 面，提高其在水中的分散。采用红外光谱与热分析对其结 构进行了表征。结果表明，聚甲基丙烯酸顺利接枝到二氧 化钛表面，接枝效果受pH影响明显，最佳接枝pH=5.0～5.5， 最优甲基丙烯酸加入量为3.6%(体积分数)。
30
涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts
涂料综述
Coatings Review
2.5 非离子表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
非离子型分散剂在水中不电离，稳定性好，不易受电 解质、酸碱度影响，能与其他类型表面活性剂相容，但不 易与纳米二氧化钛 颗粒表面发生强烈吸附，它的分散机 制属于空间位阻稳定机制[17] 。
*基金项目：四川理工学院大学生创新基金
湿力，降低液-固界面的自由能，提高二氧化钛的分散度。 要使纳米粒子分散，还必须增强纳米粒子间的排斥作用 能[1-3]。由于组成相同的二氧化钛粒子之间总是存在范德华 引力，因此只有当粒子间有足够强的斥力足以克服范德华 力时，二氧化钛分散体系才能稳定存在。为了更加充分地 利用纳米二氧化钛的优良特性，就需要找到合适的分散 剂，对纳米二氧化钛微粒进行改性，即在颗粒表面包覆一 层无机物或有机膜，使已经团聚的粒子重新分散，这层膜 应具有表面活性剂的性质，促使二氧化钛能在有机物及水 相中呈高分散状态，以实现更广泛的应用[4-7]。如使用改性 纳米二氧化钛的水性封护剂的技术关键就是解决纳米二 氧化钛在基料中的均匀分散[8]。目前国内外对于二氧化钛 分散的研究主要集中于水溶液中的分散[9-11]。
2.3 阴离子表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
十二烷基硫酸钠(SDS)等阴离子表面活性剂，具有长碳 链，因此在分散过程中，空间位阻作用比较明显。其阴离 子活性基团依靠范德华力在负电性的纳米二氧化钛颗粒 表面形成吸附，使Zeta电位增大，形成双电层结构。阴离 子表面活性剂分子量较大，所以SDS与二氧化钛粉体颗粒 表面的结合力应该比无机类分散剂要大[18]。秦伟庭等[19]研 究表明十二烷基苯磺酸钠和纳米二氧化钛微粒在体系pH 值为7时都带负电荷，它们之间的吸附主要是氢键吸附和 憎水作用吸附；同时还有Na+与纳米二氧化钛微粒表面的氧 负离子之间的离子对吸附。
1.2 表面化学特性理论
实际上在水性体系里面，Zeta电位是随着二氧化钛的 单位吸附量的增加而迅速增大的，但是当Zeta电位升高到 一定的程度后，其增大的幅度逐渐变缓，从而表明二氧化 钛颗粒必须达到一定的吸附量，才能够具有一定的电荷稳 定性。这一点对实际的水性体系应用有着深远的意义[17]。 随着二氧化钛粒子的细微化，表面原子所占比例增加。但 表面原子受到的是不对称力，即与其邻近的内部原子的非 对称价键力和其他原子的范德华力的作用，其价键是不饱 和的。根据二氧化钛在水溶液中的pH值不同，可带正电、 负电和电中性。当pH比较小时，粒子表面形成M—OH2+，导 致粒子表面带正电；当pH高时粒子表面形成M—O-键，使粒 子表面带负电；如果pH值处于中间值，则表面形成M—OH， 粒子呈电中性。在不同的pH下，分散在水中的粉体的表面 化学特性就由吸附到颗粒表面的H+和OH-粒子所决定。
2.2 电解质对纳米二氧化钛分散wenku.baidu.com的影响
存在于表面活性剂溶液中的无机电解质(一般为无机 盐)，往往使溶液的表面活性提高。对于离子型表面活性剂， 在其溶液中加入与表面活性剂有相同离子的无机盐时(如 在RSO4—Na+溶液中加入NaCl)，表面活性得到提高，CMC(临 界胶束浓度)降低。这是因为电解质的加入使胶团的双电层 压缩，减少了表面活性剂离子头之间的相互排斥作用，从 而使胶团较易形成 [17]。对于非离子表面活性剂，无机盐对 其性质的影响较小。
涂料综述
Coatings Review
水溶液中纳米二氧化钛 分散技术研究进展
Research Process in Nano-TiO2 Dispersion Technology in Water Solution
唐楷，王勇明，王美玲，谢菠 (四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡 643000)
涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts
29
涂料综述
Coatings Review
理论(扩展的DLVO理论)解释[11]。 除此之外，纳米二氧化钛分散机理还可以由双电层理
论和表面化学特性理论加以解释。
1.1 双电层理论
双电层理论就是静电稳定机制，通过调整pH值或者加 入电解质，使颗粒表面产生一定量的表面电荷，以增大双 电层厚度和颗粒表面的Zeta电位值，使颗粒间产生较大的 排斥力，使粒子之间的引力大大降低，进而实现颗粒的稳 定分散。尽管二氧化钛的Zeta电位有助于分散稳定性，但 是，与位阻的排斥力相比，其作用还是相当小。通常的工 艺要求浆液具有较高的固含量、较低黏度，同时具有较好 的稳定性。悬浮液的稳定性是其基本要求。首先，粒子不 能太大，否则重力会导致快速地沉降；另一重要因素是粒 子间的吸引力，不管是否存在其他力，范德华力都存在于 粒子间，如果粒子引力足够大，彼此就会相互粘附，导致 粒子束快速沉降(如：絮凝)。通常采用的防止絮凝的方法 是在粒子表面引入相互排斥的力：电荷间的排斥力(电稳 定)、吸附的高分子间的斥力(空间稳定)或两者的结合(空间 稳定)。
2.7 复配表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的影响
在研究纳米二氧化钛水分散体系时，非离子表面活性 剂与离子型表面活性剂的复配是一种很好的途径。非离子 表面活性剂与离子表面活性剂在溶液里形成混合胶团，非 离子表面活性剂分子“插入”胶团中后，使原来的离子表 面活性剂的“离子头”之间的电性斥力减弱，再加上两种 表面活性剂分子的碳氢链间的疏水作用而较易形成胶团， 于是混合溶液的CMC下降[17] 。
谢冰[21]等在对几种分散助剂[三乙醇胺、SDBS(烷基苯 磺酸钠)等]对纳米二氧化钛分散性的影响的实验中发现不 同分散剂对纳米二氧化钛分散性能提高程度不同，且只有 在一定的浓度范围内才能对纳米二氧化钛分散起到积极 作用，超过这个范围就不能对纳米二氧化钛分散性产生积 极作用，甚至会使其分散性降低。
但是，由于纳米二氧化钛颗粒比表面积大、表面能较 高，同时由于颗粒间的范德华引力和库仑力的共同作用， 表面粒子相互靠在一起，使总表面积和表面自由能降低。 纳米颗粒极易团聚，易于形成二次颗粒，形成软团聚和硬 团聚。在二氧化钛最终应用时，只有液-固界面上的自由 能比固一固界面上的自由能低时，才能使这些团聚进一步 分散。因此，需要加入一些极性较大的分散介质来增加润
胡杰等[13]发现在纳米二氧化钛的水分散体系中，主要 的作用力有范德华分子作用UA、静电排斥作用Uel、因吸附 层而产生的位阻效应UR，因水化膜的存在而产生的水化膜 作 用 Us 等 。 由 以 上 4 种 作 用 构 成 的 总 作 用 能 为 U=UA+Uel+UR+Us。一般DLVO理论，只考虑UA和Uel。因此，对 于聚合型表面活性剂就不能用DLVO理论解释，而需用EDLVO
聚丙烯酰胺等高分子表面活性剂可以通过氢键、范德 华力、偶极子的弱静电引力与纳米二氧化钛产生吸附，其 中以氢键形式吸附为主。聚丙烯酰胺的长分子链可以提供 空间位阻屏蔽，有效阻碍纳米颗粒的团聚。已经团聚的纳 米二氧化钛，颗粒经吸附聚丙烯酰胺以后，聚丙烯酰胺的 长分子链吸附在颗粒表面的缺陷及悬空键上，弱化了颗粒 间的相互连接，达到一定的排斥效果。但是，如果聚丙烯 酰胺的加入量过大而达到过饱和，则伸向溶液中的高分子 链会相互纠缠，从而引起颗粒团聚[15] 。
(1) 根据分散技术及应用领域的不同，应在反应过程 中加入特定的表面活性剂作为分散剂使用，不仅使用方便 价廉，且效果较好。近年来发展较为好的3种分散剂有 PEG(聚乙二醇)、PMAA(聚甲基丙烯酸)、MN(复合型高分子聚 电解质分散剂)等。
(2) 分散剂的浓度及溶液的pH值对纳米二氧化钛纳米 粒子的分散效果有着直接的影响。因此合理地选择pH值和 表面活性剂浓度对粒子的分散至关重要(大部分情况下溶 液为碱性时，更有利于分散)。
摘 要：主要从纳米二氧化钛分散基本原理入手， 探讨影响纳米二氧化钛分散性的一些重要因素，如 pH 值、电解质、阴离子表面活性剂、阳离子表面 活性剂、非离子表面活性剂、高分子表面活性剂等 对纳米二氧化钛分散性的影响。最后也对分散助剂 和分散设备对纳米二氧化钛分散性影响进行了概 述。 关键词：纳米二氧化钛；分散；表面活性剂；助剂
2 影响纳米二氧化钛分散性的因素
2.1 pH 值对纳米二氧化钛分散性的影响
纳米二氧化钛分散在水中，在大范围pH值条件下，纳 米二氧化钛表面羟基在得质子能力上比水弱，使得纳米二 氧化钛表面带负电[14]。其中，当在pH比较低的时候，纳米 二氧化钛表面形成二氧化钛—OH2+，导致粒子表面带正电
荷。随着pH值的增大，粒子表面带的正电荷变少，双电层 变薄，粒子间的斥力位能减小，纳米粒子易发生团聚，分 散性能变差；当pH值处于中等值时，粒子表面形成Ti—0H 键，这时粒子呈电中性，此时纳米二氧化钛的分散性能最 差；当pH值处于碱性的时候，粒子表面形成OH—O-键，使 粒子表面带负电荷，此时pH值越大，粒子表面的负电荷越 多，双电层的厚度越厚，粒子间的斥力位能越大，粒子分 散效果越好[15]。当pH值进一步提高时，由于分散体系中Na+ 浓度的提高，Na+ 与纳米二氧化钛微粒表面氧负离子间的 离子对吸附作用增加，使颗粒表面的双电层受到压缩，从 而使分散稳定性下降。郭文录等[16]在纳米二氧化钛水分散 体系稳定性的研究中认为，调节pH=10可使分散效果最佳。
2.9 分散设备对分散性的影响
欧秀娟[23]等认为：在纳米二氧化钛制备完成后，对粉 体进行后处理以便更进一步提高分散性是必要的，且研究 发现不同分散仪器对纳米二氧化钛分散有不同影响。可根 据不同需求选择较好的设备。主要有超声分散法[24]、直立 型搅拌磨、电动搅拌磨[25]等。
3 结语
影响纳米二氧化钛分散性能的因素很多，本文只是列 出了其中几种，基于以上因素，在做关于纳米二氧化钛分 散实验及研究时注意以下几点可对纳米二氧化钛分散起 到很好的作用：
2.4 阳离子表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
程冰等[18]认为阳离子表面活性剂1631(十六烷基三甲 基季铵盐)不仅具有十六烷基长碳链的空间位阻作用，而且 其与负电性的纳米二氧化钛粉体颗粒表面的结合力既有 范德华力，也存在静电力，所以形成的双电层结构更加牢 固。结合程度和分散效果要比SDS和无机类分散剂都好。
于守武等人[22]采用钛酸酯偶联剂对纳米二氧化钛粒子 进行了表面有机修饰，显著改善了纳米二氧化钛粒子的表 面性质，使粒子表面由亲水性变为亲油性；表面的C元素 含量增加，并有P元素出现，表面的羟基和羰基密度降低； 有机修饰处理使纳米二氧化钛表面极性降低、团聚程度减 小、分散性提高。
2.6 高分子类表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
0 引言
纳米二氧化钛粉体的研制是20世纪80年代后期材料 科学领域研究的热点之一。颗粒超细化导致功能变化，产 生了块材不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏 观量子隧道效应，从而在磁性、光学、电学等方面表现出 独特的性能。因而，其独特的颜色效应、光催化作用及紫 外线屏蔽等功能使其在室内外装饰涂料、汽车面漆、防晒 化妆品、废水处理药剂、杀菌、文物保护处理剂等方面有 着广阔的应用前景。
1 纳米二氧化钛分散的基本理论原理
对固体纳米颗粒的分散包括润湿、分散和分散稳定三 个阶段。加入分散剂的主要目的是润湿纳米颗粒表面，降 低表面能。分散剂可分为无机类分散剂、有机类分散剂、 无机/有机复合分散剂。不同的分散剂有不同的分散机理， 分散剂对颗粒在悬浮介质中的稳定分散作用主要有3种机 理[12]，即静电稳定机制、空间位阻稳定机制、电空间稳定 机制。
华南理工大学林治鸣[19]等人将甲基丙烯酸(MAA)聚合 生成聚甲基丙烯酸(PMAA)高聚物，然后接枝到二氧化钛表 面，提高其在水中的分散。采用红外光谱与热分析对其结 构进行了表征。结果表明，聚甲基丙烯酸顺利接枝到二氧 化钛表面，接枝效果受pH影响明显，最佳接枝pH=5.0～5.5， 最优甲基丙烯酸加入量为3.6%(体积分数)。
30
涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts
涂料综述
Coatings Review
2.5 非离子表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
非离子型分散剂在水中不电离，稳定性好，不易受电 解质、酸碱度影响，能与其他类型表面活性剂相容，但不 易与纳米二氧化钛 颗粒表面发生强烈吸附，它的分散机 制属于空间位阻稳定机制[17] 。
*基金项目：四川理工学院大学生创新基金
湿力，降低液-固界面的自由能，提高二氧化钛的分散度。 要使纳米粒子分散，还必须增强纳米粒子间的排斥作用 能[1-3]。由于组成相同的二氧化钛粒子之间总是存在范德华 引力，因此只有当粒子间有足够强的斥力足以克服范德华 力时，二氧化钛分散体系才能稳定存在。为了更加充分地 利用纳米二氧化钛的优良特性，就需要找到合适的分散 剂，对纳米二氧化钛微粒进行改性，即在颗粒表面包覆一 层无机物或有机膜，使已经团聚的粒子重新分散，这层膜 应具有表面活性剂的性质，促使二氧化钛能在有机物及水 相中呈高分散状态，以实现更广泛的应用[4-7]。如使用改性 纳米二氧化钛的水性封护剂的技术关键就是解决纳米二 氧化钛在基料中的均匀分散[8]。目前国内外对于二氧化钛 分散的研究主要集中于水溶液中的分散[9-11]。
2.3 阴离子表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的 影响
十二烷基硫酸钠(SDS)等阴离子表面活性剂，具有长碳 链，因此在分散过程中，空间位阻作用比较明显。其阴离 子活性基团依靠范德华力在负电性的纳米二氧化钛颗粒 表面形成吸附，使Zeta电位增大，形成双电层结构。阴离 子表面活性剂分子量较大，所以SDS与二氧化钛粉体颗粒 表面的结合力应该比无机类分散剂要大[18]。秦伟庭等[19]研 究表明十二烷基苯磺酸钠和纳米二氧化钛微粒在体系pH 值为7时都带负电荷，它们之间的吸附主要是氢键吸附和 憎水作用吸附；同时还有Na+与纳米二氧化钛微粒表面的氧 负离子之间的离子对吸附。
1.2 表面化学特性理论
实际上在水性体系里面，Zeta电位是随着二氧化钛的 单位吸附量的增加而迅速增大的，但是当Zeta电位升高到 一定的程度后，其增大的幅度逐渐变缓，从而表明二氧化 钛颗粒必须达到一定的吸附量，才能够具有一定的电荷稳 定性。这一点对实际的水性体系应用有着深远的意义[17]。 随着二氧化钛粒子的细微化，表面原子所占比例增加。但 表面原子受到的是不对称力，即与其邻近的内部原子的非 对称价键力和其他原子的范德华力的作用，其价键是不饱 和的。根据二氧化钛在水溶液中的pH值不同，可带正电、 负电和电中性。当pH比较小时，粒子表面形成M—OH2+，导 致粒子表面带正电；当pH高时粒子表面形成M—O-键，使粒 子表面带负电；如果pH值处于中间值，则表面形成M—OH， 粒子呈电中性。在不同的pH下，分散在水中的粉体的表面 化学特性就由吸附到颗粒表面的H+和OH-粒子所决定。
2.2 电解质对纳米二氧化钛分散wenku.baidu.com的影响
存在于表面活性剂溶液中的无机电解质(一般为无机 盐)，往往使溶液的表面活性提高。对于离子型表面活性剂， 在其溶液中加入与表面活性剂有相同离子的无机盐时(如 在RSO4—Na+溶液中加入NaCl)，表面活性得到提高，CMC(临 界胶束浓度)降低。这是因为电解质的加入使胶团的双电层 压缩，减少了表面活性剂离子头之间的相互排斥作用，从 而使胶团较易形成 [17]。对于非离子表面活性剂，无机盐对 其性质的影响较小。
涂料综述
Coatings Review
水溶液中纳米二氧化钛 分散技术研究进展
Research Process in Nano-TiO2 Dispersion Technology in Water Solution
唐楷，王勇明，王美玲，谢菠 (四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡 643000)
涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts
29
涂料综述
Coatings Review
理论(扩展的DLVO理论)解释[11]。 除此之外，纳米二氧化钛分散机理还可以由双电层理
论和表面化学特性理论加以解释。
1.1 双电层理论
双电层理论就是静电稳定机制，通过调整pH值或者加 入电解质，使颗粒表面产生一定量的表面电荷，以增大双 电层厚度和颗粒表面的Zeta电位值，使颗粒间产生较大的 排斥力，使粒子之间的引力大大降低，进而实现颗粒的稳 定分散。尽管二氧化钛的Zeta电位有助于分散稳定性，但 是，与位阻的排斥力相比，其作用还是相当小。通常的工 艺要求浆液具有较高的固含量、较低黏度，同时具有较好 的稳定性。悬浮液的稳定性是其基本要求。首先，粒子不 能太大，否则重力会导致快速地沉降；另一重要因素是粒 子间的吸引力，不管是否存在其他力，范德华力都存在于 粒子间，如果粒子引力足够大，彼此就会相互粘附，导致 粒子束快速沉降(如：絮凝)。通常采用的防止絮凝的方法 是在粒子表面引入相互排斥的力：电荷间的排斥力(电稳 定)、吸附的高分子间的斥力(空间稳定)或两者的结合(空间 稳定)。
2.7 复配表面活性剂对纳米二氧化钛分散性的影响
在研究纳米二氧化钛水分散体系时，非离子表面活性 剂与离子型表面活性剂的复配是一种很好的途径。非离子 表面活性剂与离子表面活性剂在溶液里形成混合胶团，非 离子表面活性剂分子“插入”胶团中后，使原来的离子表 面活性剂的“离子头”之间的电性斥力减弱，再加上两种 表面活性剂分子的碳氢链间的疏水作用而较易形成胶团， 于是混合溶液的CMC下降[17] 。