行业动态

河南华龙新材料科技有限公司是从事气相法纳米二氧化钛粉体材料研发、生产、销售及技术服务的高科技企业。

您当前所在的位置:首页 > 新闻中心 > 行业动态

氧化铝在钛白粉包覆改性中的应用 日期:2022-12-19 点击:1440次

氧化铝在钛白粉包覆改性中的应用

  钛白粉学名二氧化钛,化学式TiO2,具有稳定的物理、化学性质,优良的光学、电学性质,以及优异的颜料性能,是目前用途广、应用效果好的白色颜料,被广泛应用于涂料、塑料、纸张及油墨等领域。但是,由于钛白粉具有较强的光化学活性,在应用中极易造成由钛白粉制成的成品粉化、耐候性变差,同时由于钛白粉颗粒间存在较大的作用力,影响在其介质中的分散性,影响钛白粉应用的颜料性能,因此必须对钛白粉进行表面包覆。

  一、氧化铝的包覆处理

  氧化铝(Al2O3)是一种良好的电子受体,可以湮灭TiO2吸收紫外光后激发所产生的光电子,抑制后续活性基团的产生,还可以起到反射紫外线的作用。

  氧化铝的包覆,是在pH值为9~10的TiO2浆液中加入可溶性铝盐(NaAlO2和Al2(SO4)3),通过可溶性盐的水解,带正电的OH-Al被吸附并包裹于TiO2颗粒表面,形成水合氧化铝,其中有50%~75%是以Al(OH)3形式存在。pH值不同,水合氧化铝结构不同:pH=5,为紧密的无定型结构;pH=8~10,为絮状假勃姆石结构;pH>10,为片状三水铝石。

  水合氧化铝包覆处理是钛白粉生产工艺中常见的表面处理方式之一,能明显提升钛白粉的分散稳定性及其他综合应用性能。

  1,水合氧化铝包覆钛白粉使其颗粒表面形成了纤维状或者絮状的包覆层,在钛白粉受到外界物理作用或化学作用时,其纤维状的包覆层能阻碍钛白粉颗粒之间碰撞和团聚,从而包覆水合氧化铝的钛白粉颗粒之间的分散稳定性和结构稳定性有明显的改善。同时其水合氧化铝表面包覆层因其特殊的结构使钛白粉颗粒之间电位增高,钛白粉颗粒之间的静电斥力增大,钛白粉颗粒之间的微观碰撞减少并阻碍了钛白粉颗粒之间的团聚。

  2,包覆在钛白粉颗粒表面的水合氧化铝呈絮状或纤维状,呈现显著的连续性和致密性,钛白粉颗粒表面的羟基含量相比未包覆的钛白粉明显增加,从而处理后的钛白粉在应用体系里的湿润性明显提升,更加利于钛白粉在涂料油墨等应用体系的润湿分散。

  二、包覆层微观结构与调控

  各包覆工艺参数对氧化铝包覆层微观结构的调控规律总结如下:

  1)调节反应pH,一方面可以调控水合氧化铝一次粒子或聚合粒子的生成速率、表面电位及其向钛白粉颗粒表面的迁移与异相成核速率,进而控制包覆层的连续性及团聚状态;另一方面可以调控包覆层的物相结构(勃姆石、拜耳石及无定型水合氧化铝),进而调控包覆层的孔结构特性,其中不同物相氧化铝包覆层孔隙度由大到小排序为勃姆石、拜耳石、无定型水合氧化铝。

  2)调节反应温度,一是可以调控包覆层勃姆石的结晶度及晶粒度,进而调控包覆层孔隙度;二是可以调控一次粒子的脱水缩合速率及其与钛白粉颗粒间的碰撞概率,进而调控包覆层的团聚状态及孔隙度。

  3)水合氧化铝一次粒子首先在钛白粉颗粒表面异相成核生成连续致密包覆层,后均相成核生成疏松絮状多孔包覆层。调节氧化铝包覆量,可以实现钛白粉颗粒表面连续致密(内层)-疏松絮状多孔(外层)勃姆石包覆层的精准调控。

  4)调节反应时间,可以调控悬浮液中水合氧化铝一次粒子的生成速度与浓度,改变一次粒子的成核状态(均相成核或异相成核),调节包覆层的连续性。

  5)调节熟化时间,可以调控水合氧化铝一次粒子的水解与包覆进程,调整钛白粉颗粒表面与游离于颗粒之间氧化铝的比例,改变钛白粉颗粒表面氧化铝包覆层的孔隙度及连续性。

  6)调节浆料浓度,可以调控悬浮液中水合氧化铝一次粒子的浓度,改变水合氧化铝的成核形式(异相或均相成核),进而调控钛白粉颗粒表面氧化铝包覆层的连续性。

  7)钛白粉氧化初品由硫酸法或氯化法制得,氯离子或硫酸根可伴随氧化初品浆料进入包覆过程。研究结果表明,NaCl在氧化铝包覆钛白粉过程中,一方面可以通过形成[AlCl4]配位化合物降低悬浮液中水合氧化铝一次粒子的浓度,同时提高氧化铝包覆层的孔隙度及连续性;另一方面可以改变钛白粉初始浆料的粘度,调控水合氧化铝一次粒子的成核形式(异相或均相成核),降低氧化铝包覆层的连续性。但是,Na2SO4在氧化铝包覆金红石型钛白粉过程中,对包覆层结构的影响不显著。

  8)不同分散剂种类对氧化铝包覆钛白粉样品包覆层微观结构及分散稳定性能的影响规律与其对钛白粉颗粒表面电位的影响规律不一致。其中,具有较长碳链长度的分散剂易诱导勃姆石晶核生长并形成纤维状包覆层,可以通过分散剂的调整诱导勃姆石晶核的生长,调控生成高孔隙度纤维状氧化铝包覆层,提升钛白粉颗粒间的空间位阻。


  • 咨询热线

  • 短信咨询

  • 查看地图

  • 二维码