超分散剂对二氧化钛粉体分散稳定性的影响

    采用超分散剂改性二氧化钛，研究超分散剂浓度、用量、温度等条件对其分散稳定性的影响，找出最佳改性方案。　　　　关键词：二氧化钛粉体；超分散剂；改性；分散性　　　　0前言　　　　超细TiO2与铝粉颜料或云母珠光颜料以1∶1或2∶1拼合于涂料体系所形成的涂层，从不同的方向均能观察到不同的闪色，并能增加金属面漆颜色的饱和度和视角闪色性。由于超细TiO2这一独特的光学性能，使它倍受汽车行业的青睐而一跃成为当代高档次的效应颜料［1］，在众多的领域得到了越来越广泛的应用。但在应用时有一定的缺陷，由于表面是亲水的，在有机介质中不能很好地分散，特别是在涂料工业，二氧化钛的润湿与分散问题受到了人们的关注［2］。对二氧化钛的表面改性处理提高其在有机介质中的分散性具有重要意义。高分散二氧化钛的应用对于提高涂料的质量、增加涂料的功能及促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元［3］。用超分散剂处理二氧化钛是通过粒子表面进行物理或化学吸附来实现的，使超分散剂的锚固定基吸附在粉末粒子的表面，使溶剂化链向外，由于超分散剂的特殊结构，二氧化钛粒子表面形成一层包覆膜，从而提高其在有机介质中的分散性。本文用自制的聚羟基酸酯类超分散剂对二氧化钛粉末进行改性，对超分散剂浓度、用量、温度等工艺条件进行试验，得到最佳改性方案。　　　　1试验部分　　　　1.1药品及仪器　　　　二氧化钛粉末、自制超分散剂、恒温水浴、电热恒温鼓风干燥箱、电动搅拌机、pH计等。　　　　1.2试验基本条件　　　　室温，搅拌强度350r/min，液固比=10∶1，反应时间30min，分散剂浓度0.001mol/L，分散剂用量0.0001～0.001g/100gTiO2。　　　　2结果与讨论　　　　分散剂与TiO2亲油度的关系，试验数据见表1。　　　　表1分散剂种类与亲油度的关系

　　表1分散剂种类与亲油度的关系　

　　由表2、表3可知，用超分散剂改性后的TiO2粉末的亲油度、活化度和沉降体积为指标，由极差和方差分析的两种分析方法得出的因素主次和显著性很一致。对亲油度而言，因子显著性大小排列为：A＞B＞D＞C；对沉降体积来说，显著性大小排列为：D＞C＞B＞A；就超分散剂用量而言，活化度及亲油化度均以A1为优，而分散性A2为优，但此因素对沉降体积的影响较小，可以忽略不计，所以选择A1水平；对改性剂浓度来说，3个指标B3为优，对改性时间而言，亲油化度和分散性以C3为佳，但C因素对活化度影响小，故选择C3；改性温度选择B3，较优的工艺改性方案为A1B3C3D3。　　　　表2因素水平表

　　表2因素水平表

　　表3极差和方差数据分析

　　表3极差和方差数据分析　

　　超分散剂Ⅱ作为表面改性剂时，二氧化钛粉体的亲油化度最高，其主要原因是其溶剂化链长度与二氧化钛粉体的粒径相适合。超分散剂的质量浓度对分散稳定性的影响非常显著，而且存在一个最佳用量，质量浓度很低时，颗粒表面未被超分散剂有效覆盖，由布朗运动引起的颗粒碰撞，使未吸附超分散剂的颗粒表面发生粘结、团聚，故分散稳定性较差，增加分散剂的质量浓度有利于增加对颗粒表面的覆盖率，使体系分散稳定性增加［4］。　　　　3结论　　　　聚羟基酸酯类超分散剂对TiO2粉体的分散稳定性优于传统的分散剂；其中超分散剂中以聚合度为3～4的分散效果较好。超分散剂的质量浓度对TiO2粉体的分散稳定性影响存在一个最佳值，本试验中，当质量浓度为0.0003g/100gTiO2时，分散稳定性最好。超分散剂的的吸附作用随温度的升高而降低，最适合的温度为30℃。　　　　作者：孙淑珍，王景峰，王悦虹（吉林化工学院化学与制药工程系，吉林吉林132022）

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