《分散劑對二氧化鈦顆粒分散穩(wěn)定性的影響》

1、二氧化鈦顏料的有機包膜來源:xx 鈺通顏料有限公司TiO2顏料的有機包膜是顏料生產(chǎn)的重要產(chǎn)品輔助設計，它直接關系到能否 將產(chǎn)品的功能設計發(fā)揮最大的作用，很多廠家常?；煜δ茉O計和輔助設計各 自所起到的根本作用，比如，顏料在油性和水性體系應用中的配伍性并非屬于 有機包膜過程完全起決定作用，有時候和顏料基料表面性質(zhì)關系甚大。雖然， 有機包膜可以最大限度發(fā)揮產(chǎn)品的功能設計，也可以彌補產(chǎn)品功能設計的部分 缺陷，但有機包膜輔助設計是不能替代產(chǎn)品功能設計的，產(chǎn)品的應用特性在諸 多方面是基于產(chǎn)品的功能設計。因此，好的顏料產(chǎn)品的優(yōu)勢特性必須兩者有效 結(jié)合才以充分展示。為了提高顏料應用的親水性和疏水性，通常在顏

2、料表面引入分散劑，顏料 分散劑大都是由性質(zhì)不同的兩部分組成。 部分是由疏水親油的碳氫鏈組成的 非極性基團，另一部分為親水疏油的極性基，這兩部分分別處于表面活性劑分 子的兩端，為不對稱的分子結(jié)構(gòu)。這些基團是我們選擇分散劑的基本要素。常 用的疏水基團有：烷基，鹵代烷基，苯基，萘基，親水基包括羥基 -0H,羧基COOH胺基 NH2,磺酸基S03H等(就是以H, 0元素為主的基團)，酰胺基、磷酸基、亞 磺酸基等，一般情況這些親水基團混合使用比單獨使用更好。一、疏水作用 疏水作用與氫鍵作用，靜電作用，范德華作用同屬非鍵作用。非極性化合 物與水混合時會形成互不相溶的兩相，即非極性分子有離開水相進入非極性相

3、 的趨勢，即所謂的疏水性(Hydrophobicity)，非極性溶質(zhì)與水溶劑的相互作用則 稱為疏水效應(Hydrophobiceffect)，非極性溶質(zhì)溶于水焓的變化(DH)通常較小， 有時甚至是負的，似乎是有利于溶解的；但是非極性分子進入水中會導致周圍 水分子呈有序化排列使熵大量降低(DS0)自由能的變化(DG)最終是正值。因此 25 C時疏水效應是一種熵效應，低溶解度是由于熵的減少。為了減少有序水分 子的數(shù)量，非極性分子有聚集在一起形成最小疏水面積的趨勢，保持這些非極 性分子聚集在一起的力則稱為疏水相互作用 （Hydrophobicinteraction） 。疏水作用 的強度與非極性分子之

4、間的任何內(nèi)在吸引無關，受系統(tǒng)獲取最大熱力學穩(wěn)定性 驅(qū)動。一般來說，非極性區(qū)域 （或稱疏水基團 ）越多，面積越大，則疏水作用越 強；溫度升高則疏水作用增強。疏水作用最直觀的表現(xiàn)是類脂等兩親性分子在水中形成穩(wěn)態(tài)膠束（miscell）以及蛋白質(zhì)在水中的折疊（Folding）。在25 C非極性 溶質(zhì)的水合作用是受水分子有序化產(chǎn)生的熵效應阻止的，疏水分子或疏水基團 在水中是相互吸引的。二、親水作用（待續(xù)）三、良好的有機包膜應該包括最佳的包膜方式、最優(yōu)的包膜劑的選擇、科 學的測試與評估、專業(yè)的應用指導等四個方面。1、包膜的方式最重要的是在通過氣粉來包覆顏料表面之前，要盡量把分散劑良好混和， 然后等袋中的顏

5、料冷卻之后再搬運。如果能夠很好地做到這點，那么任何對顏 料的測試都能夠收到很好的效果。著色力會提高，吸油量會降低，標準的分散 測試也會得到很好的結(jié)果。（ 1）影響分散的因素粒徑分布：將聚集和團聚降到最低和將過細的顆粒降到最低。表面處理：選擇合適的分散助劑將顏料的表面完全覆蓋，并且只處理分散良好的料 漿。表面處理后的正確措施：重新制漿和水洗，最后的細磨前將物料完全干燥并添加合適的有機助劑。蒸汽凝結(jié)前分離顏料和蒸汽：使用有塑料內(nèi)膜的包裝袋，冷卻時讓濕氣充分散逸，并妥善的包裝和儲 存。防止顏料儲存時老化：合適的有機助劑的添加方法和精確控制顏料中的添加量。（2）加入方式：按分散劑 /顏料（重量比 ）小

6、于 0.5%比例在汽粉機出口風管處加入，或者干燥 器的出口用噴霧方式添加，也可以在噴霧干燥或者閃蒸前加入到顏料漿。2、包膜劑的選擇（ 1）有機助劑的選擇原則：在廣泛的涂料 / 塑料應用中可提供易潤濕性，在顏料使用中具有防絮凝性， 在一般工藝處理時有免黃變性。（ 2）幾種常見分散劑的性能比較：3、包膜后的性能有效測試與評估 如果無法得到好的測試效果，原因要么是顏料包覆不好，要么是測試不靈 敏。低靈敏度的測試會導致過程的失敗，或者是提供不正確的數(shù)據(jù)。通常測試評估顏料的分散性方法有：（1）分散于涂料中測量：Hegman細度，顆粒計數(shù)，顆粒大小，涂層光澤度（小角度），色彩度。（ 2）分散于塑料中測量：

7、在注入模子后篩余物的稱量，壓成顏料薄餅的抗裂強度。（3）檢測干顏料的吸油量。4、包膜的產(chǎn)品的應用指導（待續(xù)）二氧化鈦顏料的有機包膜來源:xx 鈺通顏料有限公司TiO2顏料的有機包膜是顏料生產(chǎn)的重要產(chǎn)品輔助設計，它直接關系到能否 將產(chǎn)品的功能設計發(fā)揮最大的作用，很多廠家常?；煜δ茉O計和輔助設計各 自所起到的根本作用，比如，顏料在油性和水性體系應用中的配伍性并非屬于 有機包膜過程完全起決定作用，有時候和顏料基料表面性質(zhì)關系甚大。雖然， 有機包膜可以最大限度發(fā)揮產(chǎn)品的功能設計，也可以彌補產(chǎn)品功能設計的部分 缺陷，但有機包膜輔助設計是不能替代產(chǎn)品功能設計的，產(chǎn)品的應用特性在諸 多方面是基于產(chǎn)品的功能

8、設計。因此，好的顏料產(chǎn)品的優(yōu)勢特性必須兩者有效 結(jié)合才以充分展示。為了提高顏料應用的親水性和疏水性，通常在顏料表面引入分散劑，顏料 分散劑大都是由性質(zhì)不同的兩部分組成。 部分是由疏水親油的碳氫鏈組成的 非極性基團，另一部分為親水疏油的極性基，這兩部分分別處于表面活性劑分 子的兩端，為不對稱的分子結(jié)構(gòu)。這些基團是我們選擇分散劑的基本要素。常 用的疏水基團有：烷基，鹵代烷基，苯基，萘基，親水基包括羥基 -0H,羧基COOH胺基 NH2,磺酸基S03H等(就是以H, 0元素為主的基團)，酰胺基、磷酸基、亞 磺酸基等，一般情況這些親水基團混合使用比單獨使用更好。一、疏水作用 疏水作用與氫鍵作用，靜電作

9、用，范德華作用同屬非鍵作用。非極性化合 物與水混合時會形成互不相溶的兩相，即非極性分子有離開水相進入非極性相 的趨勢，即所謂的疏水性(Hydrophobicity)，非極性溶質(zhì)與水溶劑的相互作用則 稱為疏水效應(Hydrophobiceffect)，非極性溶質(zhì)溶于水焓的變化(DH)通常較小， 有時甚至是負的，似乎是有利于溶解的；但是非極性分子進入水中會導致周圍 水分子呈有序化排列使熵大量降低(DS0)自由能的變化(DG)最終是正值。因此 25 C時疏水效應是一種熵效應，低溶解度是由于熵的減少。為了減少有序水分 子的數(shù)量，非極性分子有聚集在一起形成最小疏水面積的趨勢，保持這些非極 性分子聚集在一

10、起的力則稱為疏水相互作用 （Hydrophobicinteraction） 。疏水作用 的強度與非極性分子之間的任何內(nèi)在吸引無關，受系統(tǒng)獲取最大熱力學穩(wěn)定性 驅(qū)動。一般來說，非極性區(qū)域 （或稱疏水基團 ）越多，面積越大，則疏水作用越 強；溫度升高則疏水作用增強。疏水作用最直觀的表現(xiàn)是類脂等兩親性分子在水中形成穩(wěn)態(tài)膠束（miscell）以及蛋白質(zhì)在水中的折疊（Folding）。在25 C非極性 溶質(zhì)的水合作用是受水分子有序化產(chǎn)生的熵效應阻止的，疏水分子或疏水基團 在水中是相互吸引的。二、親水作用（待續(xù)）三、良好的有機包膜應該包括最佳的包膜方式、最優(yōu)的包膜劑的選擇、科 學的測試與評估、專業(yè)的應用指

11、導等四個方面。1、包膜的方式最重要的是在通過氣粉來包覆顏料表面之前，要盡量把分散劑良好混和， 然后等袋中的顏料冷卻之后再搬運。如果能夠很好地做到這點，那么任何對顏 料的測試都能夠收到很好的效果。著色力會提高，吸油量會降低，標準的分散 測試也會得到很好的結(jié)果。（ 1）影響分散的因素粒徑分布：將聚集和團聚降到最低和將過細的顆粒降到最低。表面處理：選擇合適的分散助劑將顏料的表面完全覆蓋，并且只處理分散良好的料 漿。表面處理后的正確措施：重新制漿和水洗，最后的細磨前將物料完全干燥并添加合適的有機助劑。蒸汽凝結(jié)前分離顏料和蒸汽：使用有塑料內(nèi)膜的包裝袋，冷卻時讓濕氣充分散逸，并妥善的包裝和儲 存。防止顏料

12、儲存時老化：合適的有機助劑的添加方法和精確控制顏料中的添加量。（2）加入方式：按分散劑 /顏料（重量比 ）小于 0.5%比例在汽粉機出口風管處加入，或者干燥 器的出口用噴霧方式添加，也可以在噴霧干燥或者閃蒸前加入到顏料漿。2、包膜劑的選擇（ 1）有機助劑的選擇原則：在廣泛的涂料 / 塑料應用中可提供易潤濕性，在顏料使用中具有防絮凝性， 在一般工藝處理時有免黃變性。（ 2）幾種常見分散劑的性能比較：3、包膜后的性能有效測試與評估 如果無法得到好的測試效果，原因要么是顏料包覆不好，要么是測試不靈 敏。低靈敏度的測試會導致過程的失敗，或者是提供不正確的數(shù)據(jù)。通常測試評估顏料的分散性方法有：（1）分散

13、于涂料中測量：Hegman細度，顆粒計數(shù)，顆粒大小，涂層光澤度（小角度），色彩度。（ 2）分散于塑料中測量：在注入模子后篩余物的稱量，壓成顏料薄餅的抗裂強度。（3）檢測干顏料的吸油量。4、包膜的產(chǎn)品的應用指導（待續(xù)）分散劑對二氧化鈦顆粒分散穩(wěn)定性的影響來源xx 鈺通顏料有限公司在微細顆粒的水懸浮液中，由于顆粒表面力的作用使它們很容易團聚在一 起，形成較大的團聚體。使用超聲波振蕩將破壞團聚體中小顆粒之間的庫侖力 和范德華力，分散在液體介質(zhì)中的團聚體被打開，從而使小顆粒分散在液體介 質(zhì)中。但超聲波停止后，由于這種力的作用，團聚又可能重新發(fā)生，因此，要 想使微粉顆粒均勻、穩(wěn)定地分散在液體介質(zhì)中，通常

14、采用以下三種穩(wěn)定機制 6：(1) 靜電穩(wěn)定機制，即通過調(diào)節(jié) pH 值使顆粒表面產(chǎn)生一定量的表面電荷形成 雙電層，雙電層之間的排斥力抵消了粒子之間的吸引相互作用，有利于微粒的 分散；(2) 空間位阻穩(wěn)定機制，即在懸浮液中加入一定量中性的高分子化合物，由 于高分子化合物在顆粒周圍的吸附，使顆粒之間產(chǎn)生空間排斥作用，從而達到 分散的目的；(3) 電空間穩(wěn)定機制，即在懸浮液中加入一定量的聚電解質(zhì)，使得(1)、(2)兩種穩(wěn)定機制同時存在，共同作用使顆粒均勻分散。 為了更好地說明第(1)種穩(wěn)定機制，可以引用了 Hsu Jyh-Ping 等文章中的有關數(shù)據(jù)，繪出了TiO2粉體在水介質(zhì)中Zeta電位隨溶液pH

15、值的變化曲線。從而可以看出，TiO2粉體在水介質(zhì)中的等電點約為 5.2。Zeta電位是反映粒 子膠態(tài)行為的一個重要參數(shù)。在零 Zeta電位點(即IEP時，粒子表面不帶電荷， 此時懸浮體的顆粒易發(fā)生凝聚或絮凝；當粒子表面電荷密度較高時，粒子有較 高的 Zeta 電位，粒子表面的高電荷密度使粒子間產(chǎn)生較大的靜電排斥力，結(jié)果 懸浮體保持較高的穩(wěn)定性。當在 TiO2水懸浮液中加入不同的分散劑后，pH(IEP) 要發(fā)生移動8,并且分散劑的加入量越大，其 pH(IEP位移量也越大。當加入陰 離子分散劑時，帶有負電荷的分散劑陰離子基團吸附在TiO2粒子表面，使粒子表面的負電荷性更高，這樣，只有在酸性更大的區(qū)

16、域TiO2粒子才能保持電中性，因而pH(IEP降低。一般位移的范圍在24個pH值左右。同樣道理，當加 入陽離子分散劑時，帶有正電荷的分散劑陽離子基團吸附在TiO2粒子表面，使粒子表面的正電荷性更多，只有在堿性更大的區(qū)域TiO2粒子才能保持電中性，因而pH(IEP升高。當加入非離子表面活性劑的情況下，由于非離子表面活性劑 本身不帶電，對TiO2粒子表面的電荷影響很小，因而對 pH(IEP影響很小。TiO2顆粒在水介質(zhì)中Zeta電位隨溶液pH值的變化情況(1) pH 值的影響：使用非離子分散劑時，TiO2粒子的等電點pH(IEP在 5.2附近，所以隨著溶 液pH從59的變化，懸浮體系越來越遠離等電

17、點，TiO2粒子表面負電荷密度 越來越高，相互之間的靜電排斥增強，再加上非離子分散劑的立體穩(wěn)定作用， 使得體系越來越穩(wěn)定。對于陰離子表面活性劑，使得TiO2粒子的等電點向低pH方向移動，因而當溶液pH從27變化時，低pH下體系更接近TiO2粒子的等 電點，顆粒之間的吸引力大于雙電層之間的排斥力，顆粒容易發(fā)生團聚而沉 降；隨著pH值的增加，懸浮體系逐漸遠離 TiO2粒子的等電點，相互之間的靜 電排斥作用增大，懸浮液的穩(wěn)定性增強。而對于陽離子表面活性劑，使得 TiO2 粒子的等電點向高pH方向移動，所以隨著pH從59的變化，懸浮體系逐漸 接近TiO2粒子的等電點，相互之間的排斥力降低，穩(wěn)定性下降，

18、容易發(fā)生沉 降。(2) 表面活性劑濃度的影響：對于非離子表面活性劑，在 TiO2粒子表面吸附后，由于它的親水性，在其 周圍存在較厚的水化膜，空間穩(wěn)定作用相對明顯。隨著濃度的升高，TiO2粒子表面吸附的分散劑增多，穩(wěn)定性愈來愈高。當分散劑的濃度增加到一定程度 時，吸附達到飽和，穩(wěn)定性變化不大。當繼續(xù)增加分散劑的濃度時在TiO2粒子表面有可能發(fā)生雙層吸附，這時部分非離子表面活性劑的憎水基團將伸向水 中，從而使分散體系的穩(wěn)定性降低。對于陰離子分散劑和陽離子分散劑，隨著 濃度的上升，表面帶正電或負電荷密度提高，粒子之間的相互排斥力增強，因 而穩(wěn)定性逐漸增強。但當分散劑的濃度增大到一定程度之后，TiO2粒子之間的靜電排斥力將有所遞減。根據(jù)擴散雙電層原理，隨著分散劑濃度的上升，也使 溶液中反離子的濃度增大，更多的反離子將被壓進滑移面以內(nèi)，使擴散層厚度減薄，從而使 Zeta 電位在數(shù)值上降低，懸浮液的穩(wěn)定性也相應降低，因而出現(xiàn) 了極值點 (主要指陰離子分散劑 )。(3) TiO2粉體濃度的影響：在一定的pH值、表面活性劑濃度下，TiO2粉體濃度較低時，粒子表面吸附 較多的分散劑，懸浮液體系穩(wěn)定性