發(fā)表論文
納米二氧化鈦的包覆及其成紙耐候性的研究
* 來(lái)源: 河北麥森 * 作者: * 發(fā)表時(shí)間: 2016-10-27 15:16:41
納米二氧化鈦的包覆及其成紙耐候性的研究
Cladding of nanomaterial titanium dioxide and its research into paper weather ability
張建平，張 川，張 千（河北麥森鈦白粉有限公司，河北 石家莊 050000）
Cladding of nanomaterial titanium dioxide and its research into paper weather ability
張建平，張 川，張 千（河北麥森鈦白粉有限公司，河北 石家莊 050000）
摘要：
本文研究了在納米二氧化鈦顆粒表面包覆氧化鈰的耐候性，采用成紙檢測(cè)評(píng)價(jià)了其耐候性。研究表明，氧化鈰包覆其耐候性顯著高于未包覆二氧化鈦約達(dá)到1.8%。
Abstract:We studied in titanium dioxide nanomaterial's weather ability ,which is coated on the surface of cerium oxide ,Applying the paper evaluated its weather resistance.Studies show that cerium oxide coated the weather than not coated titanium dioxide is significantly higher about 1.8%.
關(guān)鍵詞：納米二氧化鈦 耐候性 無(wú)機(jī)包覆 氧化鈰
Keywords: nanomaterial TiO2 weather ability Inorganic coating cerium oxide
1 引言
納米二氧化鈦，從它的外觀上看，這是一種顏色為白，粉末狀的產(chǎn)品。它在抵抗細(xì)菌、紫外屏蔽、耐候性上，是有水準(zhǔn)以上的良好性能的。納米TiO2，有相對(duì)較小的顆粒直徑，較大的比表面積，能夠充分地和涂料體系中的聚合物膠體作用，界面間的粘合強(qiáng)度大，是可以一定程度上改善紙質(zhì)的【1】。本文利用無(wú)機(jī)包膜改性技術(shù)，在納米二氧化鈦表面形成致密的氧化鈰膜，以達(dá)到改善二氧化鈦在成紙中抗粉化能力，和提高耐候性的目的，進(jìn)而進(jìn)行了改性二氧化鈦成紙耐候性測(cè)試。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
表2.1—實(shí)驗(yàn)試劑一覽表
| 藥品 | 分子式 | 純度 | 分子量 | 生產(chǎn)單位 |
| 硝酸 | HNO3 | 分析純 | 63 | 梁山暢茂新材料有限公司 |
| 純水 | H2O | 分析純 | 18 | 自制 |
| 碳酸鈰 | Ce(CO3)2 | 99.99% | 218.1396 | 梁山暢茂新材料有限公司 |
| 二氧化鈦 | TiO2 | >93% | 79.87 | 河北麥森鈦白粉有限公司 |
| 六偏磷酸鈉 | (NaPO3)6 | 99% | 611.77 | 廊坊鵬彩精細(xì)化工有限公司 |
| 氫氧化鈉 | NaOH | 分析純 | 40 | 梁山暢茂新材料有限公司 |
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
表2.2—實(shí)驗(yàn)設(shè)備一覽表
表2.2—實(shí)驗(yàn)設(shè)備一覽表
| 儀器 | 型號(hào)/規(guī)格 | 生產(chǎn)單位 |
| 循環(huán)水式多用真空泵 | SHZ-D(III) | 漢斯威爾科技有限公司 |
| 高壓反應(yīng)釜 | CJF | 威海宏協(xié)化工機(jī)械有限公司 |
| 燒杯 | 500ml | 深圳市興鴻聯(lián)科技有限公司 |
| 超聲波清洗器 | KQ-200KDE | 昆山超聲波有限公司 |
| 氣流粉碎機(jī) | RT-25 | 常州德杜精密儀器有限公司 |
| 電子分析天平 | JJ224BC | 常熟市雙杰測(cè)試儀器廠 |
| 白度測(cè)定儀 | Byes | 上海邦億精密量?jī)x有限公司 |
| 恒溫干燥箱 | RYZGX-30 | 上海茸研儀器有限公司 |
2.3 試驗(yàn)方法
（1）稱取250g的納米二氧化鈦，取用六偏磷酸鈉作實(shí)驗(yàn)的分散劑，質(zhì)量是0.75g，
兩者混合，制成濃度在250g/L的漿料；
（2）稱取2.5g的碳酸鈰，置于硝酸中，酸堿滴定，配成2.5g/L的硝酸鈰溶液；
（3）選取適當(dāng)?shù)陌と萜�，置�?00ml的漿料，攪拌，接著，將硝酸鈰溶液加入到
分散的漿料中，調(diào)節(jié)溫度在75℃，采用稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=9，該步驟在
一小時(shí)內(nèi)緩慢完成；
（4）降低溫度，減壓抽濾，直至pH=7停止，在100℃的干燥箱中干燥過(guò)夜；
（5）通過(guò)氣流粉碎機(jī)得到鈰包膜的納米二氧化鈦。
3 結(jié)果與討論
3.1 電鏡分析
（1）稱取250g的納米二氧化鈦，取用六偏磷酸鈉作實(shí)驗(yàn)的分散劑，質(zhì)量是0.75g，
兩者混合，制成濃度在250g/L的漿料；
（2）稱取2.5g的碳酸鈰，置于硝酸中，酸堿滴定，配成2.5g/L的硝酸鈰溶液；
（3）選取適當(dāng)?shù)陌と萜�，置�?00ml的漿料，攪拌，接著，將硝酸鈰溶液加入到
分散的漿料中，調(diào)節(jié)溫度在75℃，采用稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=9，該步驟在
一小時(shí)內(nèi)緩慢完成；
（4）降低溫度，減壓抽濾，直至pH=7停止，在100℃的干燥箱中干燥過(guò)夜；
（5）通過(guò)氣流粉碎機(jī)得到鈰包膜的納米二氧化鈦。
3 結(jié)果與討論
3.1 電鏡分析
可以看得，樣品顆粒大小均一，顆粒直徑近似在79nm，呈現(xiàn)出橢球型，表面相對(duì)圓滑，沒(méi)有明顯缺陷陰影，即氧化鈰包覆效果良好，形成了致密包覆，膜的厚度約在8nm左右，團(tuán)聚現(xiàn)象不明顯。
3.2 包覆成膜機(jī)制
無(wú)機(jī)包膜改性，通過(guò)遮蓋、填補(bǔ)粒子表面晶格缺陷，從而改善顆粒抗粉化、耐候性能的。漿料在一定pH值下，體系會(huì)生成水合氧化鈰，生成物會(huì)被吸附到缺陷處。這是因?yàn)門(mén)iO2表面，存在著結(jié)構(gòu)缺陷，即表面有一定數(shù)量的羥基，在具有的一定量的活化能作用下，就能夠吸附水合氧化鈰，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)物理吸附，過(guò)程是快速的【2】。另外，膜生長(zhǎng)過(guò)程，也是一種陳化進(jìn)程，進(jìn)程是在包膜速度不同下進(jìn)行的。在一定條件下，在表層的水合氧化鈰凝膠化，成為了氧化鈰膜，之后，凝膠膜由里向外的變厚，脫水后，生成均勻致密的無(wú)機(jī)氧化鈰膜【3】。
3.3 成紙檢測(cè)
表3.3—成紙檢測(cè)一覽表
| 填料種類 | 空白 | 二氧化鈦 | 二氧化鈦 | 改性二氧化鈦 | 改性二氧化鈦 |
| 填料用量/% | —— | 15 | 45 | 15 | 45 |
| 留著率/% | —— | 81.9 | 85.8 | 83.3 | 87.5 |
| 不透明度/% | 81.8 | 97.2 | 97.9 | 99.0 | 99.2 |
| 白度/% | 71.7 | 86.1 | 88.2 | 87.7 | 90.0 |
| 抗張指數(shù)(N·m2/g) | 69.4 | 42.9 | 13.7 | 43.7 | 13.9 |
| 耐破指數(shù)(KPa·m2/g) | 3.83 | 3.21 | 1.04 | 3.28 | 1.06 |
| 緊度(g/cm3) | 0.61 | 0.65 | 0.58 | 0.66 | 0.59 |
由表知，二氧化鈦的白度是相對(duì)較高的，改性后的二氧化鈦相對(duì)于未改性的白度值是較大的，除緊度外的其他四項(xiàng)亦是如此，緊度未有明顯變化。植物纖維交互相織制備得到了紙，纖維本身強(qiáng)度，纖維間的結(jié)合強(qiáng)度等等，決定了紙的抗張指數(shù)、耐破指數(shù)【4】。加入氧化鈰包覆的二氧化鈦，關(guān)于纖維之間的結(jié)合能力，影響著成紙的強(qiáng)度，正比關(guān)系。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，鈰包覆量在1%時(shí)，相對(duì)于未包覆的二氧化鈦在成紙方面的耐候性要強(qiáng)上1.8%。
結(jié)論
1、納米二氧化鈦表面在一定pH值下，是能夠包覆上致密良好的氧化鈰膜的。
2、在成紙檢測(cè)中，對(duì)比氧化鈰包覆的二氧化鈦和未包膜的二氧化鈦，可以得出，前者相較于后者在耐候性方面，其性能大約能夠提高1.8%。
參考文獻(xiàn)
[1]孫秀果.納米二氧化鈦粉體的表面包覆及性能研究[D].河北師范大學(xué),2002.
[2]史運(yùn)寶,吳秋芳,韓毅,高瑋.CeO_2包覆SiO_2復(fù)合粉體的制備及其拋光性能研究[J].稀土,2013,01:53-58.
[3]鄒建新,高仕忠,楊成.超細(xì)TiO_2顆粒表面包覆CeO_2膜的研究[J].微細(xì)加工技術(shù),2006,05:33-35.
[4]張?jiān)o. 造紙專用鈦白粉的研制[D].青島科技大學(xué),2011.
結(jié)論
1、納米二氧化鈦表面在一定pH值下，是能夠包覆上致密良好的氧化鈰膜的。
2、在成紙檢測(cè)中，對(duì)比氧化鈰包覆的二氧化鈦和未包膜的二氧化鈦，可以得出，前者相較于后者在耐候性方面，其性能大約能夠提高1.8%。
參考文獻(xiàn)
[1]孫秀果.納米二氧化鈦粉體的表面包覆及性能研究[D].河北師范大學(xué),2002.
[2]史運(yùn)寶,吳秋芳,韓毅,高瑋.CeO_2包覆SiO_2復(fù)合粉體的制備及其拋光性能研究[J].稀土,2013,01:53-58.
[3]鄒建新,高仕忠,楊成.超細(xì)TiO_2顆粒表面包覆CeO_2膜的研究[J].微細(xì)加工技術(shù),2006,05:33-35.
[4]張?jiān)o. 造紙專用鈦白粉的研制[D].青島科技大學(xué),2011.
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