二氧化钛的改性工艺条件研究

发布时间：2017-07-25 18:25

  本文关键词：二氧化钛的改性工艺条件研究

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【摘要】：论文对二氧化钛(TiO_2)进行湿法表面改性,以改性后TiO_2样品的吸油值和遮盖力为考察指标,针对颜料用和造纸用TiO_2的表面性质要求,分别筛选并确定了较适宜的改性剂,并分别对其改性工艺条件进行了优化；以十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性后TiO_2为单体,苯乙烯为载体,通过细乳液聚合法制备了TiO_2/PS复合材料。实验结果表明：(1)以OTAC为表面改性剂对TiO_2进行表面改性,制备出了有机相容性较好的改性TiO_2样品。通过单因素条件实验和正交实验确定了较适宜的表面改性工艺条件为：改性温度50℃、改性时间105 min、OTAC用量4%wt、反应体系pH值7。经此条件下所制备的改性TiO_2样品平均吸油值由未改性前的22.00%降低至13.28%,亲油性得到明显提高。改性后TiO_2样品的水萃取液电阻率由未改性前35Ω·m提高到78 Ω·m,水悬浮液pH值为7.69,分别满足TiO_2颜料技术指标(水萃取液电阻率≥50 Ω·m、水悬浮液pH值在7～8之间)的要求。红外分析表明十八烷基三甲基氯化铵成功包覆在TiO_2表面；XRD和粒度分析显示,与未改性的TiO_2相比,改性后TiO_2的晶型未发生明显变化,微观粒度略有增大；扫描电镜观察分析改性后TiO_2团聚减少,分散性得到明显改善。(2)以聚乙二醇20000(PEG 20000)为表面改性剂对TiO_2进行表面改性,制备出了高遮盖力的改性TiO_2样品,通过单因素条件实验和正交实验确定了较适宜的表面改性工艺条件为：改性温度55℃,改性时间75 min,PEG 20000用量2%wt,反应体系pH值8。经此条件下所制备的改性Ti02样品平均遮盖力值由未改性前的32.00 g/m2下降至17.81 g/m2,改性后的Ti02遮盖力明显提高。(3)以OTAC表面改性后的TiO_2为单体,苯乙烯为载体,采用细乳液聚合的方法,制备了TiO_2/PS复合微球。当改性TiO_2用量为4%wt(以单体占油相比例为基准),苯乙烯浓度为40%wt(以整个体系为基准),乳化剂浓度为11.56mmo1.L"1(以水相体系为基准)时,超声细乳化20 min后,采用细乳液聚合法制得的TiO_2/PS复合微球分散较好,粒度分布较为均匀,平均直径为50～70 nm,扫描电镜观察发现微球表面规整度较好。
【关键词】：TiO_2 表面改性 吸油值 遮盖力 复合材料
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.11
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 TiO_2性质及应用15-20
• 1.1.1 TiO_2性质15-18
• 1.1.2 TiO_2主要应用18-20
• 1.2 TiO_2表面改性20-21
• 1.2.1 TiO_2表面改性目的20
• 1.2.2 TiO_2无机表面改性20-21
• 1.2.3 TiO_2有机表面改性21
• 1.3 TiO_2行业发展状况21-23
• 1.3.1 国外TiO_2的行业发展状况21-22
• 1.3.2 国内TiO_2的行业发展状况22-23
• 1.4 本课题研究目的及主要研究内容23-25
• 第二章 实验部分25-30
• 2.1 实验药品及仪器25-26
• 2.1.1 实验药品25-26
• 2.1.2 实验仪器及设备26
• 2.2 实验方法与步骤26-27
• 2.2.1 TiO_2表面改性实验26-27
• 2.2.2 TiO_2/聚苯乙烯复合材料的制备27
• 2.3 分析表征方法27-30
• 2.3.1 TiO_2吸油值测定27-28
• 2.3.2 TiO_2遮盖力测定28
• 2.3.3 X-射线衍射28-29
• 2.3.4 红外光谱测试29
• 2.3.5 扫描电镜29
• 2.3.6 粒度分布测试29-30
• 第三章 基于颜料用TiO_2的表面改性工艺条件研究30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 表面改性剂的筛选30-31
• 3.3 单因素条件实验31-36
• 3.3.1 改性温度对TiO_2吸油值的影响32-33
• 3.3.2 改性时间对TiO_2吸油值的影响33-34
• 3.3.3 OTAC用量对TiO_2吸油值的影响34
• 3.3.4 反应体系pH值对TiO_2吸油值的影响34-36
• 3.4 正交实验36-37
• 3.5 改性前后TiO_2样品的表征37-40
• 3.5.1 X-射线衍射分析(XRD)37-38
• 3.5.2 红外光谱分析(FT-IR)38
• 3.5.3 SEM分析38-39
• 3.5.4 粒度分析39
• 3.5.5 TiO_2改性前后水萃取液电阻率及水悬浮液pH值的变化39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 基于造纸用TiO_2的表面改性工艺条件研究41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 表面改性剂的筛选41-43
• 4.3 单因素条件实验43-47
• 4.3.1 改性温度对TiO_2遮盖力影响43-44
• 4.3.2 改性时间对TiO_2遮盖力影响44-45
• 4.3.3 PEG 20000用量对TiO_2遮盖力影响45-46
• 4.3.4 反应体系pH值对TiO_2遮盖力影响46-47
• 4.4 正交实验47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 TiO_2/PS复合材料的制备与研究50-54
• 5.1 TiO_2/PS复合材料的研究现状50
• 5.2 细乳液法制备TiO_2/聚苯乙烯复合材料50-52
• 5.2.1 超声时间对细乳液粒径及其分布影响50-51
• 5.2.2 SDS加入量对TiO_2/聚苯乙烯复合材料的影响51-52
• 5.3 TiO_2/PS复合微球的表征52-53
• 5.3.1 红外分析52
• 5.3.2 扫描电镜分析52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况61

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本文编号：572664