水性油墨用金红石型纳米二氧化钛的表面改性研究

发布时间：2020-09-15 19:49

　　 水性油墨由于污染小、对人体危害程度低,可适用于安全卫生要求高的包装印刷行业,近些年受到了广泛关注。颜料的相关特性是影响水性油墨生产的重要因素,为了实现水性油墨替代非水溶剂型油墨,需要对颜料在水性油墨当中的适用性进行优化。金红石型纳米二氧化钛结构稳定,无毒无味,颗粒细小,白度高,因此常用作水性油墨的白色颜料,然而表面未处理的金红石型纳米二氧化钛在水性介质中容易团聚,且具有一定的光催化活性,需对其表面进行包覆改性,增强纳米二氧化钛在水性油墨中的润湿分散性以及对外部环境的耐光、耐候性。本文尝试对金红石型纳米二氧化钛进行表面包覆改性,研究不同的包覆方式下包覆效果的变化,以获得最佳的包覆方式及包覆工艺参数,论文还尝试采用溶剂热法合成出亲水的分散性良好的金红石型纳米二氧化钛,并考察其应用于水性油墨的相关性能。全文所得主要结论如下:(1)对金红石型纳米TiO2采用不同的包覆方式进行包覆,采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外可见分光光度计以及Zeta电位仪等仪器对包覆后的纳米粉体进行表征,结果表明逐层包覆得到的包覆层比混合包覆得到的包覆层更连续均匀。水热逐层包覆与水浴逐层包覆相比,其最外层的铝包覆层能够更贴近硅包覆层。包覆后的纳米粉体在紫外光吸收区的吸光度均有所下降,且逐层包覆比混合包覆对紫外光的屏蔽效果更好,水浴与水热的包覆方式对耐光性无明显影响。将逐层包覆与混合包覆后的TiO2应用于水性油墨中,混合包覆得到的产品分散性略高于逐层包覆,逐层包覆后的TiO2配制成水性油墨之后,墨膜白度为95.46%,光泽度为45.1%,遮盖力为11.5g/m2,耐水性较好,墨层无剥离。(2)在获得TiO2表面最佳包覆方式基础上,对TiO2表面逐层包覆工艺参数进行优化,采用Zeta电位、透射电子显微镜以及X射线荧光光谱仪等仪器对包覆后的纳米粉体进行表征,确定硅包覆的最佳pH为8,铝包覆的最佳pH为9,包覆温度为80℃,包覆时间为90min,包覆量为TiO2的3.5%,将最佳包覆工艺下的金红石型纳米TiO2配制成水性油墨并涂刷到基材上,墨膜性能优良,其白度值为95.86%,光泽度为54%,遮盖力大小为11.62g/m2,膜层耐水性较好,耐剥离性较高。(3)采用聚乙二醇400作为溶剂,引入Sn4+,在酸性条件下,用溶剂热法制备出金红石型纳米TiO2,采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜、Zeta电位仪、紫外可见近红外分光光度计等仪器对所制备粉体进行表征。结果表明浓度为5mol%Sn4+的掺入可促进金红石型纳米TiO2的生成,降低TiO2向金红石型转化的温度,提高结晶度;且所制粉体粒度分布较窄;掺杂Sn4+后制备的纳米粉体其光响应范围没有改变,紫外光区的吸光度较掺杂之前低,耐光性更好,将所制备的纳米粉体配制成水性油墨,涂刷到塑料薄膜上,测其相关的油墨性能,墨层白度为94.6%,光泽度为57%,遮盖力大小为10.8g/m2,涂层耐水性一般,耐剥离性良好。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB306
【部分图文】：

图１．１邋Ｔｉ０６八面体共顶点与共边的组成方式逡逑

图２．３单组分包覆Ｔｉ０２前后的ＴＥＭ照片逡逑

图２．６混合包覆Ｔｉ０２后的ＴＥＭ照片及面能谱图逡逑Ｆｉｇ．邋２．６邋ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ａｎｄ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋Ｔｉ0２邋ａｆｔｅｒ邋ｍｉｘｅｄ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑

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本文编号：2819390