水溶液中的納米鈦白穩(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。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+）。