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納米二氧化鈦的水分散性研究
* 來(lái)源: 河北麥森 * 作者: * 發(fā)表時(shí)間: 2016-10-27 15:57:11
納米二氧化鈦的水分散性研究
張建平 張川 張千
（河北麥森鈦白粉有限公司 石家莊市納米氧化物工程技術(shù)研究中心）
（ 河北 石家莊 050000）
摘要:為提高納米二氧化鈦在水性體系中的分散性，我們依據(jù)鈦白粉的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)納米二氧化鈦在水性中的發(fā)散性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)納米鈦白粉在溶液的p H=6.8，六偏磷酸鈉加入量為0.1 %，超聲分散時(shí)間為10 分鐘時(shí)的分散性最好張建平 張川 張千
（河北麥森鈦白粉有限公司 石家莊市納米氧化物工程技術(shù)研究中心）
（ 河北 石家莊 050000）
關(guān)鍵詞:納米二氧化鈦；六偏磷酸鈉；分散
0 前言
在含有納米Ti O2的高檔油墨、涂料制備中。產(chǎn)品性能在很大程度上取決于納米TiO2的分散程度。納米Ti O2粒徑很小，有很高的比表面能，因而在單一的同相中呈現(xiàn)極強(qiáng)的凝聚特性，以降低表面能，形成比較穩(wěn)定的亞態(tài)聚集粒子，如何克服表面能降低導(dǎo)致的顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，無(wú)疑是持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮納米TiO2性能的關(guān)鍵所在，也是納米Ti O2產(chǎn)業(yè)化的成功關(guān)鍵所在。日、美、英等國(guó)的科學(xué)家通過(guò)添加少量的有機(jī)、無(wú)機(jī)、高分子分散劑的方法在水相中分散納米Ti O2以減少團(tuán)聚。本實(shí)驗(yàn)也研究了有機(jī)、無(wú)機(jī)、高分子等分散劑在水相體系中對(duì)納米二氧化鈦的分散效果。發(fā)現(xiàn)幾種不同的鹽對(duì)納米二氧化鈦Zeta電位及粒徑分散效果不同。從而找到了一種簡(jiǎn)單分散納米Ti O2的方法。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器
金紅石型納米Ti O2(河北麥森鈦白粉有限公司)，氯化銨（分析純，天津永大化學(xué)試劑廠），檸檬酸三鈉（分析純，天津百世化工廠），六偏磷酸鈉（分析純，天津化學(xué)試劑廠），馬爾文激光散射儀（英國(guó)馬爾文公司）。
1．2實(shí)驗(yàn)方法
稱取制備好的金紅石型納米Ti O2膏體2.0 g，向納米Ti O2中加入蒸餾水100 ml，然后分別加入0.1 % 的氯化銨、檸檬酸三鈉和六偏磷酸鈉作為納米Ti O2的分散劑，測(cè)量在相同p H值和加入量的情況下的Zeta電位及粒徑分布，然后在p H=6.8下，分別加入0.05 %，0.1 %，0.2 %，0.3 %，0.4 % 分散劑后測(cè)量Zeta電位及粒徑分布、在p H=6.8加入0.1 %的分散劑條件下，分別超聲不同時(shí)間后測(cè)量納米二氧化鈦Zeta電位及粒徑分布。
2結(jié)果與討論
2.1 不同分散劑對(duì)納米二氧化鈦分散性的影響
圖1 分別是氯化銨、檸檬酸三鈉和六偏磷酸鈉的Zeta 電位分布圖，從圖中可以看出它們的Zeta 電位平均值為-11 mv，-31 mv 和-38 mv，從Zeta 電位可以看出添加六偏磷酸鈉的樣品的平均Zeta 電位最大，納米Ti O2最穩(wěn)定。圖2 是不同分散劑的條件下納米Ti O2的粒徑分布圖，從圖2 可以看出，添加六偏磷酸鈉的納米Ti O2樣品平均粒徑小，所以六偏磷酸鈉是所選的各分散劑中對(duì)納米Ti O2的分散性是最好的。
圖1 添加不同分散劑的條件下納米二氧化鈦的Zeta 電位圖（a）氯化銨（b）檸檬酸三鈉（c）六偏磷酸鈉
圖2 添加不同分散劑的條件下納米二氧化鈦的粒徑分布圖
（a）氯化銨（b）檸檬酸三鈉（c）六偏磷酸鈉
2.2 六偏磷酸鈉對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位及粒徑的影響
圖3是六偏磷酸鈉的加入量對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位的影響，圖4是六偏磷酸鈉量對(duì)納米Ti O2粒徑分布的影響圖，從圖中可以看出當(dāng)六偏磷酸鈉的加入量0.1 %時(shí)，納米Ti O2的Zeta 電位的絕對(duì)值最大，粒徑最小，分布范圍也廣，所以當(dāng)六偏磷酸鈉的加入量0.1 %時(shí)對(duì)納米Ti O2的分散效果最好。
圖3 六偏磷酸鈉量對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位的影響
圖4 六偏磷酸鈉量對(duì)納米二氧化鈦粒徑分布的影響
（a）0.5%（b）1%（c）2%（d）3%（e）4%
2.3 溶液的 p H 值對(duì)納米二氧化鈦的分散性影響
圖5 是不同p H 值對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位的影響，圖6 是不同p H 值對(duì)納米Ti O2粒徑分布電位的影響。從圖5 中可以看出當(dāng)p H=6.8 時(shí)Zeta 電位的絕對(duì)值最大，從圖6 可以看出納米Ti O2的粒徑分布均勻，所以當(dāng)p H 為6.8 時(shí)納米Ti O2的分散體系最穩(wěn)定性、分散性最好。
圖5不同p H 值對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位的影響
圖6不同p H 值對(duì)納米二氧化鈦粒徑分布電位的影響
（a）p H=6.2 (b) p H=6.8(c) p H=8.2(d) p H=9.4(e) p H=10
2.4 超聲分散時(shí)間對(duì)納米二氧化鈦分散性的影響
圖7 是超聲分散時(shí)間對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位的影響，圖8 是超聲分散時(shí)間對(duì)納米Ti O2粒徑分布的影響。從圖7 可以看出當(dāng)超聲分散時(shí)間為10 分鐘時(shí)納米二氧化鈦Zeta 電位的絕對(duì)值最大，還可以看出當(dāng)超聲分散時(shí)間為10 分鐘時(shí)納米Ti O2粒徑分布均勻，所以當(dāng)超聲分散10 分鐘時(shí)納米Ti O2的分散性是最好的，原因是超聲低于10 分鐘以前納米二氧化鈦逐漸被超聲波打散，而超聲時(shí)間超過(guò)10 分鐘后由于超聲器內(nèi)的溫度升高，被打散的納米粒子又重新團(tuán)聚起來(lái)。
圖7 超聲分散時(shí)間對(duì)納米二氧化鈦Zeta 電位的影響
圖8 超聲分散時(shí)間對(duì)納米二氧化鈦粒徑分布的影響
（a）2min(b)5min (c)10min(d)15min
3 結(jié)論
六偏磷酸鈉對(duì)納米TiO2的分散性好的提高作用，是目前鈦白行業(yè)所選用的分散劑中最好的；在溶液的p H=6.8,六偏磷酸鈉加入量為0.1 %，超聲分散時(shí)間為10 分鐘時(shí)納米Ti O2的分散性最好。
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