水溶液中的納米鈦白穩(wěn)定性發(fā)表時(shí)間:2024-04-30 15:13 離子型分散劑在球形二氧化鈦顏料表面吸附包裹時(shí),在帶電表面周圍形成包含解離的離子液體離子的擴(kuò)散層,并且該層的存在導(dǎo)致強(qiáng)排斥力。值得注意的是,粒子間力是排斥雙電層和吸引范德華力的總和。想要弄清楚影響您的納米鈦白漿料穩(wěn)定性的因素,我們需要從鈦白粉開始。 一、鈦白粉的組成和特點(diǎn) 鈦白粉主要成分為二氧化鈦(TiO2),是一種白色粉末狀物質(zhì),具有很高的熔點(diǎn)(約1800°C)和相對(duì)密度(約4.5 g/cm3)。它是一種無毒、無味、白色固體,不溶于水,溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液。 鈦白粉通過硫酸法或氯化法來生產(chǎn)。在這些方法中,鈦礦石(如金紅石或鈦鐵礦)經(jīng)過高溫熔融后與酸反應(yīng),生成鈦的氧化物,然后通過水解和洗滌過程得到最終的鈦白粉產(chǎn)品。不同方法生產(chǎn)的鈦白粉差異整理如下: 鈦白粉主要有兩種晶體結(jié)構(gòu)類型,即銳鈦型(Anatase)和金紅石型(Rutile)。銳鈦型在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)變成金紅石型,這兩種類型的二氧化鈦在化學(xué)性質(zhì)上相同,都是無機(jī)化合物,但在物理性質(zhì)和應(yīng)用上存在差異。 制作納米鈦白漿料建議選擇氯化法制成金紅石型的鈦白粉,制作出來的漿料白度更高,穩(wěn)定性更好。 二、納米鈦白的電離分散 水基中,用弱陰離子分散劑制備的納米鈦白漿料具備較好的穩(wěn)定性,尤其是利用受控自由基聚合的分散劑,其本身結(jié)構(gòu)更規(guī)整,分子量分布更窄,在分散、研磨鈦白粉時(shí)可表現(xiàn)出窄的粒徑分布和熱穩(wěn)定性。 離子型分散劑在球形二氧化鈦顏料表面吸附包裹時(shí),在帶電表面周圍形成包含解離的離子液體離子的擴(kuò)散層,并且該層的存在導(dǎo)致強(qiáng)排斥力,從而在研磨后穩(wěn)定微粒保持納米級(jí)別的粒徑。 但并非二氧化鈦表面都是帶負(fù)電荷。有研究發(fā)現(xiàn),在pH 4和10下進(jìn)行的電泳測(cè)試二氧化鈦納米片(TNS)和球形二氧化鈦納米顆粒(TNP)分別帶正電和負(fù)電。這是由于表面羥基基團(tuán)的質(zhì)子化平衡,二氧化鈦顆粒的電荷可以隨pH調(diào)節(jié),所以帶正電的粒子在低pH值時(shí)存在,帶負(fù)電的粒子在高pH值時(shí)存在。正負(fù)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變發(fā)生在零電荷點(diǎn)。 在設(shè)想中雙電層厚度越厚,顏料應(yīng)該越穩(wěn)定,如果增加分散劑的溶劑化鏈段長(zhǎng)度,以增加雙電層厚度,納米顏料會(huì)越穩(wěn)定嗎?但事實(shí)真是如此嗎? 研究表明,二氧化鈦納米片(TNS)和球形二氧化鈦納米顆粒(TNP)在相同離子液體溶液中的CCC值并不同,這是因?yàn)榉兜氯A力關(guān)系的大小和強(qiáng)度以及離子液體濃度較高時(shí)聚集的顆粒較小。帶正電荷的二氧化鈦納米物體的膠體穩(wěn)定性對(duì)烷基鏈長(zhǎng)度不敏感。 對(duì)于帶負(fù)電荷的環(huán)境,分散劑與電荷性能密切相關(guān)(例子MIM+<EMIM+<BMIM+)。 TNS和TNP粒子在溶液中聚集相似,穩(wěn)定狀態(tài)的位置表明其DLVO型行為,即在低離子液體劑量下緩慢聚集,在CCC以上快速聚集,且沒有檢測(cè)到穩(wěn)定性比率對(duì)烷基鏈長(zhǎng)度的明顯依賴性,而且由于雙電層的屏蔽和隨后顆粒之間靜電排斥的減弱,分散體被離子液體破壞穩(wěn)定。水基中陽離子在TNS和TNP上的吸附可以忽略不計(jì),排斥相互作用的強(qiáng)度僅由離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)。 相關(guān)推薦產(chǎn)品DISUPER S18、DISUPER S19、DISUPER S9100 |