二氧化钛的表面处理
意大利耐弛建筑膜材二氧化钛(TiO2)涂层

出自:文库作者用户名,可咨询!意大利耐弛建筑膜材二氧化钛(TiO2)涂层意大利耐驰建筑膜材使用二氧化钛(Tio2)做为表面处理材料,加在建筑膜材表面就可完全消除粘在膜材之上的烟雾、粉尘、赃物等颗粒物,使各地的地标性建筑结构保持清洁,即使在城市和其他存在过量工业颗粒物的地区也很有效。
二氧化钛膜材的基布是经过双向预应力处理(经向和纬向),使成型后的膜体不易变形,且膜材使用年限在15-20年以上;该膜材的各项技术参数较稳定,洁白度和自洁功能较好。
光触媒的工作原理光触媒的工作原理光触媒的工作原理光触媒的工作原理,,,,使用使用使用使用二氧化钛二氧化钛二氧化钛二氧化钛((((Tio2))))做为表面处理材料做为表面处理材料做为表面处理材料做为表面处理材料,,,,当受到紫外线照射时当受到紫外线照射时当受到紫外线照射时当受到紫外线照射时,,,,通过通过通过通过光催化反应光催化反应光催化反应光催化反应,,,,与与与与TiO2表面吸附的水氧化产生氢氧自由基(团)(OH-和OOH)、与空气中的氧气发生氧化还原反应产生超氧离子(O2-),变成CO2和H2O自动挥发消除。
功能防污: 光触媒光诱起亲水性意味着液态水在光触媒表面上的接触角很小,水很容易和光触媒表面润湿。
使其表面不易附着脏物,同时可将负着的脏物氧化分解.杀菌: (OH-和OOH)和超氧离子(O2-)均具有极高的氧化性,能够轻易的打开有机物的化合键,病毒、细菌以及大部分有害物质均为有机物构成,破坏细胞构成以及它赖以生存的有机营养物使蛋白质发生变异导致病毒、细菌死亡;抗紫外线:由于其工作原理需要利用紫外线进行光化学反应,大部分的紫外线都被吸收,大大降低了紫外线对膜材基布的伤害.空气净化功能:能够与空气中大多数有害气体如甲醛、苯、,大气中的一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮发生反应生成无害的水与二氧化碳等产物,达到净化空气的作用。
有资料表面100平米的Tio2涂层相当与涂层相当与涂层相当与涂层相当与7棵白杨树进行的光合作用棵白杨树进行的光合作用棵白杨树进行的光合作用棵白杨树进行的光合作用, 从从从从而给我们一个绿色的生活环境而给我们一个绿色的生活环境而给我们一个绿色的生活环境而给我们一个绿色的生活环境纯的二氧化钛光触媒镀膜防腐的最大缺点是只有在紫外线的照射下才能发挥作用,在无光或夜间失去防腐功能。
二氧化钛抛光后的清洗

二氧化钛CMP 后的清洗张嘉伟 113114312二氧化钛简介二氧化钛(2TiO ),相对分子质量为79.88,是一种白色无机颜料,具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
二氧化钛有两种主要结晶形态:锐钛型(简称A 型)和金红石型(简称R 型)。
二氧化钛的性质(1)物理性质① 相对密度在常用的白色颜料中,二氧化钛的相对密度最小,同等质量的白色颜料中,二氧化钛的表面积最大,颜料体积最高。
锐钛型二氧化钛的密度是3.8~3.9g/cm3,金红石型二氧化钛的密度是4.2~4.3 g/cm3。
② 熔点和沸点由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转化成金红石型,因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。
只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点,金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点(1830±15)℃、富氧中的熔点1879℃,熔点与二氧化钛的纯度有关。
金红石型二氧化钛的沸点为(3200±300)℃,在此高温下二氧化钛稍有挥发性。
③ 吸湿性二氧化钛虽有亲水性,但吸湿性不太强,金红石型较锐钛型为小。
二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系,表面积大,吸湿性高,它还与表面处理及性质有关。
④ 热稳定性二氧化钛属于热稳定性好的物质。
(2) 化学性质二氧化钛的化学性质极为稳定,是一种偏酸性的两性氧化物。
常温下几乎不与其他元素和化合物反应,对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用,也不溶于水、烯酸及弱无机酸。
二氧化钛能溶于氢氟酸,生成氟钛酸,其反应方程式如下:226262TiO HF H TiF H O +→+在长时间煮沸的情况下,二氧化钛能溶于浓硫酸,生成硫酸钛或硫酸氧钛,其反应方程式如下:224422224422()2TiO H SO Ti SO H OTiO H SO TiOSO H O +→++→+二氧化钛还能溶于碱,如强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)或碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸钾)熔融,转化为可溶于酸的钛酸盐,其反应方程式如下:222222TiO NaOH Na TiO H O +→+CMP过程(1)抛光液抛光液(Slurry)是CMP的关键要素之一,可以说没有抛光液,也就谈不上化学机械抛光。
二氧化钛的表面处理

二氧化钛的表面处理0 前言二氧化钛(俗称钛白粉)广泛应用于涂料、油漆、塑料、造纸、化妆品及医药工业中。
其中,涂料和油漆领域所占比重最大。
尽管在过去30年间,涂料和油漆消耗的二氧化钛量在总消耗量中的份额,由60%~62%下降到55%一58%,这主要是由于塑料制品等工业领域中二氧化钛用量增长更迅速。
为适应市场需求,钛白工业试图开发有尽可能多的适合各种用途的标准钛白。
但是,这必然会在开发阶段产生一个问题,即决定以什么性能作为主导的问题:是以光学性能为主导,还是光泽促进性为主导,还是以分散性或耐候性为主导的问题。
开发新一代通用型钛白的目的,就是将钛白优异的光学性能、高光泽和很好的分散性、耐候性在一种钛白产品中表现出来,使旧有的标准钛白升格为真正的多用途钛白,大量减少供应商库存积压,是一项具有相当意义的挑战。
二氧化钛颜料在白色颜料中的折光指数是最高的,具有优异的光散射能力、高消色力和遮盖力等性能。
钛白粉分为金红石型和锐钛型两种晶型,其主要区别在于晶格结构、折光指数、密度和对UV光的稳定性。
金红石型钛白粉的折光指数、稳定性、耐光性和遮盖性等均优于锐钛型,它在分散体系(聚合物)中的光散射性比锐钛型高20%左右。
但是二氧化钛也存在着与生俱来的缺陷,其中最突出的是光化学活性。
二氧化钛在有水分的情况下经目光照射(主要是近紫外光谱域),其晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子,这种新生态氧具有极强的活性,造成涂膜中的有机物质氧化,使高分子有机物逐渐发生断链、降解,最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色,导致耐候性降低。
其次,无论是通过硫酸法的水解和煅烧工艺还是氯化法气相氧化工艺生产出来的二氧化钛都存在着一些品格缺陷,即肖特基缺陷,其粒子表面上存存着许多光活化点,在一些微量杂质如10-6~10-3的Fe、Cr、V等存在的情况下,会加速其光化学反应,从而引发自由基键反应破坏涂膜等有机介质。
另外,二氧化钛本质上是亲水憎油性物质,表面带负电荷,在有机介质中的分散性很差,会使涂料产生浮色、发花、絮凝和沉淀,这就给它在漆料中的应用造成很大困难。
二氧化钛 紫外吸收光谱

二氧化钛紫外吸收光谱二氧化钛是一种常见的光催化剂,具有优异的光催化性能和广泛的应用前景。
在二氧化钛的光催化反应中,紫外吸收光谱扮演着重要的角色。
下面将详细介绍二氧化钛的紫外吸收光谱。
一、二氧化钛的能带结构二氧化钛的能带结构是由导带、价带和禁带组成的。
禁带是指导带和价带之间的能量差距,是二氧化钛的显著特征之一。
二氧化钛的禁带宽度一般在3.0-3.2eV之间,这使得它能够吸收波长小于387nm的紫外光。
二、二氧化钛的紫外吸收光谱二氧化钛的紫外吸收光谱通常采用光吸收系数来表征。
光吸收系数是指物质在单位浓度、单位波长下的光吸收度。
二氧化钛在紫外区域的吸收系数较高,而在可见光区域的吸收系数较低。
其紫外吸收峰位于387nm左右,属于锐钛型二氧化钛的特征吸收峰。
三、紫外吸收光谱与二氧化钛光催化活性的关系紫外吸收光谱可以反映二氧化钛的光催化活性。
一般来说,具有较大光吸收系数的二氧化钛具有较高的光催化活性。
这是因为在紫外光的照射下,二氧化钛能够激发电子从价带跃迁到导带,形成光生电子-空穴对。
这些光生电子-空穴对能够与水分子和氧气分子发生反应,生成具有强氧化性的羟基自由基和超氧自由基,从而降解有机物和无机物。
四、影响二氧化钛紫外吸收光谱的因素1.晶型:不同晶型的二氧化钛具有不同的紫外吸收光谱。
锐钛型二氧化钛的紫外吸收峰位于387nm左右,而金红石型二氧化钛的紫外吸收峰则位于400nm左右。
2.粒径:二氧化钛的粒径越小,其紫外吸收系数越高。
这是因为随着粒径的减小,二氧化钛的比表面积增大,从而增加了光生电子-空穴对的数量,提高了光催化活性。
3.表面处理:表面处理可以改变二氧化钛的表面性质和结构,从而影响其紫外吸收光谱。
例如,通过表面羟基化处理可以增加二氧化钛的光催化活性,同时使其紫外吸收峰向长波方向移动。
4.杂质:杂质也会对二氧化钛的紫外吸收光谱产生影响。
例如,掺杂金属离子或非金属元素可以改变二氧化钛的能带结构和电子分布,从而影响其光催化活性和紫外吸收光谱。
二氧化钛镀膜材料

二氧化钛镀膜材料二氧化钛(TiO2)是一种广泛应用于许多工业领域的化学物质,其中之一是光催化领域,它具有很好的催化性能,广泛应用于水处理、大气环境净化、自洁涂料等领域。
因此,二氧化钛镀膜材料备受关注,以提高其应用性能。
二氧化钛镀膜是在表面形成一层二氧化钛薄膜的过程,该过程旨在提高其光催化性能、光学性能和化学性能。
目前,各种制备技术都在研究中,如溶胶-凝胶法、热氧化法、离子束溅射法、磁控溅射法等。
溶胶-凝胶法是一种简单易行的制备方法,它包括以下步骤:先将金属钛与适当的溶剂混合,然后经过热处理,形成溶胶,最后将溶胶涂覆在基底上并进行热处理。
该方法制备的二氧化钛薄膜具有良好的光催化性能和光学性能。
热氧化法是通过热处理将二氧化钛附着在晶圆表面上。
这种方法可以通过控制热处理时间和温度来控制薄膜的厚度,并且可以轻松地从试验室扩展到工业应用。
离子束溅射法和磁控溅射法是通过利用气体离子束或磁场来将二氧化钛附着在基底上。
这种方法制备的薄膜具有很高的纯度和光孔效应,但需要高昂的设备费用和高度训练的技术人员。
除了这些制备方法外,还有一些新兴的制备方法,如水溶液电化学沉积法、化学气相沉积法等。
水溶液电化学沉积法是将二氧化钛纳米粒子从水溶液中沉积在基底上,并使用电流进行控制。
该方法简单易行,能够制备出高质量的薄膜。
二氧化钛镀膜材料的应用广泛,它可以用于晶体管、太阳电池、涂层、催化剂等。
尤其是在自洁领域,二氧化钛镀膜材料被广泛应用。
它可以将材料表面疏水性增强,形成超疏水表面,增强其自洁性能。
此外,它还可以通过光催化降解有机物质来净化大气环境和水体。
因此,二氧化钛镀膜材料在环保领域有广泛的应用前景。
超透镜二氧化钛制备工艺流程

超透镜二氧化钛制备工艺流程超透镜二氧化钛是一种具有非常高折射率和低散射率的材料,可以用于制备超透镜,达到在可见光和红外光谱范围内实现超分辨率成像的目的。
下面将介绍一种超透镜二氧化钛的制备工艺流程。
制备超透镜二氧化钛的关键步骤是合成高质量的二氧化钛材料。
常用的合成方法有溶胶-凝胶法和热分解法。
溶胶-凝胶法是将二氧化钛前驱体(如钛酸酯)溶解在溶剂中,并通过凝胶化和热处理得到纳米尺寸的二氧化钛颗粒。
热分解法则是将二氧化钛前驱体直接加热分解,得到二氧化钛粉末。
接下来,将制得的二氧化钛材料进行加工和成型。
常用的加工方法有压制、注射成型和3D打印等。
其中,压制是将二氧化钛粉末加入模具中,经过高温和高压处理,使其形成致密的二氧化钛块体。
注射成型是将二氧化钛材料溶解在溶剂中,然后通过注射器注入模具中,最后经过固化得到所需形状的超透镜。
3D打印则是将二氧化钛材料以粉末或液体形式直接打印成所需形状的超透镜。
在成型完成后,需要对超透镜二氧化钛进行表面处理和优化。
常用的表面处理方法有化学氧化、离子注入和溅射等。
其中,化学氧化是将超透镜二氧化钛置于氧气或氧化剂环境中进行氧化处理,使其表面变得更加光滑和均匀。
离子注入是通过将离子注入到超透镜二氧化钛的表面,改变其光学性能和表面形貌。
溅射则是利用高能粒子轰击超透镜二氧化钛的表面,以改变其物理和化学性质。
需要对超透镜二氧化钛进行光学性能测试和应用验证。
通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜和红外光谱仪等设备,对超透镜二氧化钛的形貌、结构和光学性能进行表征。
同时,可以将超透镜二氧化钛应用于红外成像、光学通信和激光加工等领域,验证其在超分辨率成像上的应用效果。
超透镜二氧化钛的制备工艺流程包括二氧化钛的合成、材料加工和成型、表面处理和优化以及光学性能测试和应用验证等步骤。
通过这一工艺流程,可以制备出具有优异光学性能的超透镜二氧化钛,为实现超分辨率成像提供技术支持。
二氧化钛 阳极氧化

二氧化钛阳极氧化二氧化钛阳极氧化是一种常见的表面处理技术,广泛应用于材料科学和工程领域。
本文将介绍二氧化钛阳极氧化的原理、方法和应用。
一、原理二氧化钛阳极氧化是利用电化学原理,在二氧化钛表面形成氧化层的过程。
在氧化层形成的过程中,通过控制电压和电流密度,可以调节氧化层的厚度和孔隙度,从而改变二氧化钛的表面性质。
二、方法二氧化钛阳极氧化的方法主要有两种:常规阳极氧化和自形成氧化(Self-Forming Anodization,SFA)。
常规阳极氧化是在电解液中进行,通过施加电压和电流,使二氧化钛表面氧化生成氧化层。
而SFA是在高温和高湿度环境中进行,二氧化钛表面的水分子和氧分子反应形成氧化层。
三、应用1. 光催化材料:二氧化钛阳极氧化可以增加二氧化钛的表面积,增强光催化反应的效率。
因此,二氧化钛阳极氧化常用于制备光催化剂,用于水处理、空气净化、环境保护等领域。
2. 色谱柱填料:通过控制二氧化钛阳极氧化的条件,可以调节氧化层的孔隙度和表面化学性质,从而改变色谱柱填料的分离性能和选择性。
二氧化钛阳极氧化制备的色谱柱填料被广泛应用于化学分析和生物医学领域。
3. 锂离子电池:二氧化钛阳极氧化可以提高锂离子电池的电化学性能,如提高电池的循环稳定性和容量保持率。
因此,二氧化钛阳极氧化常用于锂离子电池的正极材料制备。
4. 光电子器件:二氧化钛阳极氧化可以改变二氧化钛的能带结构和电子传输性质,从而用于制备光电子器件,如太阳能电池、光电探测器等。
二氧化钛阳极氧化是一种重要的表面处理技术,具有广泛的应用前景。
通过控制阳极氧化的条件,可以调节二氧化钛表面的性质,实现对材料性能的改善和优化。
随着对新材料和新能源的需求增加,二氧化钛阳极氧化将在更多领域展示其巨大潜力。
二氧化钛分类

二氧化钛分类二氧化钛是一种非常重要的材料,在生产及科学研究中都有广泛的应用。
在工业上,主要用于化妆品、涂料、塑料等行业;在科学研究中,主要用于催化和光催化等方面。
但是,二氧化钛有很多种不同形态和性质,需要对其进行分类。
本文将围绕二氧化钛分类一事进行阐述。
第一步,按照形态进行分类。
根据二氧化钛的形态特征,它主要分为四种形态:1. 纳米颗粒:二氧化钛颗粒的平均尺寸小于100纳米,通常是10-50纳米左右。
2. 纳米棒:二氧化钛的形态具有细长的“棒子”状,长度一般在100纳米到数微米之间,直径通常小于100纳米。
3. 纳米管:二氧化钛的形态具有管状,长度通常在数百纳米到数微米之间,直径在10-100纳米之间。
4. 薄膜:用特殊的表面处理方法将二氧化钛形成极薄的膜状。
根据二氧化钛的形态不同,其物理性质、化学性质以及应用领域也不同。
例如,在光催化方面,纳米颗粒比纳米管更为高效,而在某些化妆品应用中,薄膜形式的二氧化钛更为适用。
第二步,按照合成方法进行分类。
根据二氧化钛的合成方法,它主要分为两种形式:1. 溶胶-凝胶法:将钛酸酯等钛源物溶解在溶剂中,然后加入水或酸性溶液,形成胶体。
通过加热干燥等方式将胶体形成成固体。
2. 水热合成法:将钛源物与碱性溶液反应,形成钛酸盐,随后进行加热处理,在高压的条件下使之形成二氧化钛颗粒。
不同的合成方法会影响二氧化钛材料的结晶形态、晶格结构以及物理性质等。
因此,在选用二氧化钛材料时,也需要根据对应的合成方法选择对应的合成材料。
第三步,按照物理/化学性质进行分类。
根据二氧化钛的物理/化学性质,它主要分为三种形式:1. 普通型:其物理/化学性质普通,主要由纳米晶体颗粒组成。
2. 氧化还原型:其物理/化学性质不同于普通型,因为它的表面和晶体含有还原剂。
这种结构通常能够更好地吸收光线。
3. 孔型:通常由孔隙结构组成的材料,表现出比普通型更优秀的催化作用。
因此,二氧化钛的不同分类形式具有不同的物理/化学性质。
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二氧化钛的表面处理0 前言二氧化钛(俗称钛白粉)广泛应用于涂料、油漆、塑料、造纸、化妆品及医药工业中。
其中,涂料和油漆领域所占比重最大。
尽管在过去30年间,涂料和油漆消耗的二氧化钛量在总消耗量中的份额,由60%~62%下降到55%一58%,这主要是由于塑料制品等工业领域中二氧化钛用量增长更迅速。
为适应市场需求,钛白工业试图开发有尽可能多的适合各种用途的标准钛白。
但是,这必然会在开发阶段产生一个问题,即决定以什么性能作为主导的问题:是以光学性能为主导,还是光泽促进性为主导,还是以分散性或耐候性为主导的问题。
开发新一代通用型钛白的目的,就是将钛白优异的光学性能、高光泽和很好的分散性、耐候性在一种钛白产品中表现出来,使旧有的标准钛白升格为真正的多用途钛白,大量减少供应商库存积压,是一项具有相当意义的挑战。
二氧化钛颜料在白色颜料中的折光指数是最高的,具有优异的光散射能力、高消色力和遮盖力等性能。
钛白粉分为金红石型和锐钛型两种晶型,其主要区别在于晶格结构、折光指数、密度和对UV光的稳定性。
金红石型钛白粉的折光指数、稳定性、耐光性和遮盖性等均优于锐钛型,它在分散体系(聚合物)中的光散射性比锐钛型高20%左右。
但是二氧化钛也存在着与生俱来的缺陷,其中最突出的是光化学活性。
二氧化钛在有水分的情况下经目光照射(主要是近紫外光谱域),其晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子,这种新生态氧具有极强的活性,造成涂膜中的有机物质氧化,使高分子有机物逐渐发生断链、降解,最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色,导致耐候性降低。
其次,无论是通过硫酸法的水解和煅烧工艺还是氯化法气相氧化工艺生产出来的二氧化钛都存在着一些品格缺陷,即肖特基缺陷,其粒子表面上存存着许多光活化点,在一些微量杂质如10-6~10-3的Fe、Cr、V等存在的情况下,会加速其光化学反应,从而引发自由基键反应破坏涂膜等有机介质。
另外,二氧化钛本质上是亲水憎油性物质,表面带负电荷,在有机介质中的分散性很差,会使涂料产生浮色、发花、絮凝和沉淀,这就给它在漆料中的应用造成很大困难。
因此必须通过表面处理堵塞其光活化点,隔绝二氧化钛与光(UV)的直接接触,改善TiO2粒子的表面化学性质,提高其应用性能。
从光学效果来看,TiO2的粒径应控制在0.2~0.3 m为最佳,在此粒径范围内颜料对可见光具有最大的散射力,可以获得最高的遮盖力、消色力和纯正的白度。
但是这样小的粒径具有很大的比表面积,更易发生光化学反应,使颜料的抗粉化性较差。
通过表面处理不仅解决了小粒径与抗粉化性的矛盾,而且发挥了小粒径卓越的光学性质和颜料性能优势。
无论是硫酸法或氯化法生产的钛白粉,其表面均吸附有少量的可溶性盐,氯化法产品则含有Cl2、TiCl4、TiOCl2、AlCl3等杂质,在与有机漆料混合后,会导致漆料高分子部分生成有色物质,致使白度下降,同时被涂覆的底板也会产生腐蚀作用,而通过表面处理可将杂质除去。
涂料及塑料工业根据所要求的性能特点和应用目的不同,采用性能各异的钛白粉。
例如,汽车面漆要求无光雾的光泽,用于壁板的卷材涂料要求有优异的耐候性能,印刷油墨要求高遮盖力等。
但由于普通钛白粉在这些性能方面都不能完全满足市场的要求。
因此,如何提高钛白粉的亮度、分散性、耐候性及光学性能将成为钛白工业今后发展的一个关键。
近年来,开发高光泽、高耐候性、高分散性的优质多功能型钛白粉成为国内外二氧化钛工业发展的新趋向,而表面处理的基本目的就是提高二氧化钛颜料的耐候性、分散性和保色性,这正是任何一种优异的颜料不可缺少的基本性能。
选用不同的表面处理剂,采用不同的处理方法,可以生产出不同用途的二氧化钛产品。
因此表面处理早已成为各国钛白行业中技术人员长期研究和探讨的主要课题,成为新产品开发的主要手段。
通过良好表面处理的钛白必须具有以下性能:在溶剂性涂料和水性涂料中,必须具有高度的白度,良好的散射力和良好的光泽促进性,很好的耐候性和良好的分散性。
对装饰性(建筑)材料、高级工业涂料、汽车涂料、船舶油漆、乳胶漆、外用硬PVC塑料,工程塑料,粉末涂料具有同样的适用性。
1 表面处理概念所谓表面处理,是指通过不同的表面处理剂和处理工艺,在二氧化钛颜料粒子表面包覆一层或多层无机物或有机物,以改善二氧化钛固有的缺陷或改变其颗粒的表面性质,提高它的耐候性、分散性等应用性能。
二氧化钛的表面处理主要是通过等电点理论和稳定理论,采用沉淀、吸附、离子交换、共价健和高分子接枝反应进行的,改性结果涉及到表面电荷的变化、表面积变化,以弥补二氧化钛的光化学活性缺陷,提高二氧化钛的耐候性、耐光性;提高它在各种介质中的湿润性和分散性。
但是表面处理无法改变二氧化钛的晶型结构、粒度、粒度分布和颜色等特性,因为这些指标取决于表面处理前的基础颜料(未处理的TiO2颜料)的质量。
钛白粉的表面处理根据表面处理剂性质可以分为无机表面处理和有机表面处理两种:根据表面处理工艺可分为湿法和干法两大类型。
一般无机表面处理采用湿法,有机表面处理大多采用干法。
无机表面处理是通过沉淀和吸附,在二氧化钛粒子表面上包上一层或多层无机水合氧化物,这通常称为“包膜”。
通过包膜可以堵塞晶格缺陷,遮蔽其表面的光活化点,使二氧化钛不直接与分散介质中的有机物接触,起到屏蔽光催化的作用,还可以增强钛白粉耐化学侵蚀的能力。
无机表面处理最主要的功能是提高其耐候性和化学稳定性。
而有机表面处理是通过有机物的极性基团吸附或键合在二氧化钛的粒子表面,依靠电斥力和空间位阻效应来提高二氧化钛在各种分散介质中的湿润性、分散性和流变性。
但二者对于二氧化钛颜料的作用又是相互关联的,实践证明无机表面处理和有机表面处理共用效果会更佳。
用于无机表面处理的无机金属水合氧化物(或氢氧化物)很多,如铝、硅、锆、钛、锌、镁、锰、铍、铬、钼等。
目前工业上普遍采用铝、硅、锆、钛等几种。
不同的表面处理剂和处理量以及处理方法,都会对二氧化钛的性质(分散性、耐候性、吸油量、光泽、遮盖力、表面积、等电点、pH、流变性、储存稳定性等)产生不同程度的影响。
2 钛白无机表面处理工艺及原理二氧化钛粗品必须经过在水中制浆分散、研磨、分级操作后,才能进行无机包膜。
因为浆料中的二氧化钛以原级粒子、聚集粒子、附聚粒子、絮凝粒子的形式存在,如果包膜前不进行分散研磨,就有叮能是对聚集粒子或絮凝粒子的包膜,这种粒子团包膜物一经气流粉碎,包膜层被打碎,呈现的是一种残缺不全的包膜状态,而包膜最理想的状态是将包膜剂均匀包在每一个原级粒子的表面,在包膜结束后,用气流粉碎机解聚时,保证每个粒子上都有完整的包膜层。
因此无机表面处理前一定要充分的分散研磨,以达到表面处理的最终目的。
目前,不论使用哪一种生产方法得到的初级产品(粗品),直接应用效果均较差。
必须经过表面处理。
处理方法有如下几种:用无机物处理——目的是改良其户外特性、色度特征、遮盖力、耐候性和亮度;用有机物处理——目的是改良应用环境内的润湿作用、散射力和兼容性。
因此,二氧化钛处理将涂上铝、硅或锆的氧化物以及其它多种表面处理剂以改良二氧化钛颜料的性质和性能,涂层类型和数量视用途而定,其主要目的为:a、增加其耐磨性,同时保护TiO2粒子,使其耐紫外线辐射;b、提高应用中的分散性;c、增加颜料的润湿性;d、减少随时问变黄的现象。
2.1二氧化钛的表面物理化学性质二氧化钛的性质是由其组成的钛和氧原子及其结构所决定。
通常氧原子部分电荷值在0.11~0.5范围内,可认为是两性氧化物。
因此在相应的环境中,二氧化钛可以起到广义酸和碱的作用。
TiO2还原为Ti2O3,则氧原子部分电荷值为一0.45,显碱性。
为此,它们的表面部分电荷及表面羟基的酸碱性均受到由羟基引起的多种表面物性的影响。
2.1.1表面羟基相对于其他颜料的金属氧化物,TiO2中Ti—O键的极性较大,表面吸附的水极化发生解离,容易形成羟基,这种表面羟基可提高二氧化钛作为吸附剂及各种载体的性能,为表面改性提供方便。
二氧化钛的比表面积及其羟基量随处理温度升高而迅速下降。
2.1.2调湿性能钛白分散于液体介质时,应首先使其润湿。
润湿性能的直接量度是润湿热。
通常认为,钛白的润湿热与其表面含水量有直接关系,其实际在于溶剂与表面羟基之间的作用。
此外,与钛白的比表面积及其处理温度密切相关。
对于高极性的二氧化钛而言,基本上是液体的极性越高,润湿热值就越大。
钛白用于涂料时,其表面酸碱性与涂料介质密切相关。
工业生产的钛白中含极少量Fe、Si的氧化物。
Fe或Si的氧化物单独存在时无明显的酸碱性,但与TiO2复合,则呈现酸性。
因此,加入其他金属氧化物改性时,可形成新的酸碱点。
2.1.3表面电性钛白在粉末状态时通常带有静电荷。
钛白颗粒在液体(尤其是极性的)介质中因表面带有电荷而形成扩散双电层。
使颗粒的有效直径增加。
当颗粒彼此接近时。
因各具同性电荷而排斥。
有利于分散体系的稳定。
2.1.4光化学活性光照含钛白的涂料,可使其脱色、褪色甚至粉化。
光化活性的机理可认为:在4 000 A 以下的光波辐照下,使价电子带的电子激发到传导带,而在价电子带形成正穴。
此时,正穴可氧化与钛白接触的展色剂,形成自由基而引起连锁反应。
此外,还能氧化表面羟基及吸附的水,形成HO自由基,氧化有机物质。
光照形成正穴,当钛白与水接触时可将氢离子还原为H2;在不与水、醇等发生源共存时,正四价的Ti离子还原为正三价的Ti离子,形成低价态的Ti2O3。
与TiO2相比较,Ti2O3是热力学不稳定态。
当光照停止后,空气中的氧可使Ti2O3氧化为TiO2。
涂料中钛白经昼夜间光照和间断的重复,使正四价的Ti离子与正三价的Ti离子间氧化还原不断循环,形成光色互变。
2.2表面处理工艺的前处理2.2.1分散二氧化钛在水性介质中分散的好坏不仅影响包膜时的颗粒均匀性,而且直接影响颜料粒子对光的散射性能,从而影响颜料的光学性质和性能。
首先为了顾及研磨工艺高浓度的需要,一般分散浆料浓度控制在500 g/L以上。
打浆分散用的水最好采用脱离子水(水中含有离子会使颗粒重新絮凝),水的电阻率应不低于20万Ω·cm。
其次,分散时要具有良好的搅拌强度,一般认为搅拌的线速度为186 m/min时效果比较好。
另外,为了解决高浓度分散性差的问题,一般分散时要用碱或其它分散剂来调整pH值,因为在碱性条件下,特别是当pH=9~ll时,二氧化钛在水中的分散性最好。
常用的无机分散剂有碱金属的盐类或氢氧化物,如氢氧化钠、硅酸钠、六偏磷酸钠、磷酸三钠等。
值得注意的是分散剂加入量过多有害,会使分散剂之间架桥而重新絮凝。
影响二氧化钛浆料分散效果的主要因素有二氧化钛的表面电荷、粒径大小、比表面积、表面自由能、pH、表面吸附状态、亲介质性、二氧化钛与分散介质极性的平衡、分散介质的表面张力、浆料浓度、搅拌强度等。