塑料专用型钛白粉的制备及应用研究

摘要

二氧化钛(TiO2)，俗称钛白粉，具有优良的白度、消色力、不透明度和极强的化学稳定性，是当今世界无可替代、性能最优异的白色颜料。钛白粉可广泛应用于涂料、油漆、塑料、纸张、橡胶、油墨、化纤、搪瓷等工业领域。 如果钛白粉表面未经处理而直接应用于油漆、塑料、橡胶等有机材料系统，一是由于性质不匹配，钛白粉难以分散，二是由于钛白粉具有光化学活性，将加速这些有机材料的老化。因此，将钛白粉应用于有机材料系统时，必须进行无机和有机表面包覆处理。无机处理主要是消除钛白粉的光化学活性，有机处理则是改善钛白粉在有机材料系统中的分散性。 无机处理方法主要有铝包膜、硅包膜和锆包膜，有机处理则方法繁多。由于国外的技术封锁，国内有机材料专用型钛白粉质量较差，远远落后于国外同类产品。本论文以国产钛白粉为基本原料，通过对钛白粉无机、有机表面处理的工艺进行研究，试图研制出一种塑料专用型钛白粉，以替代进口的国外同类型钛白粉产品。 本论文对硅包膜工艺进行了详细研究，对不同工艺条件下制备的硅包膜钛白粉进行了表面形态观察、水分散性和研磨分散性试验以及耐候性试验，形成了最佳包覆工艺，即包膜剂用量为3％，包覆温度为85-90℃，包覆pH值为9.5-10。 对铝包膜工艺进行了研究，通过酸溶性试验考察了不同工艺条件下的包膜效果，结果表明，包膜剂用量控制在在3.5-4.0％，包膜操作温度控制在90℃左右，pH值控制在9.5-10，并且采用并流加料方式及适当的加料速度可以制备包膜效果良好的铝包膜钛白粉产品。 对有机包膜剂进行了试验选择，发现D-7066有机硅酮作为钛白粉的有机包膜处理剂是合适的。结合硅包膜及铝包膜工艺，形成了硅——铝——有机硅联合包膜工艺，制备了命名为R828的塑料专用型钛白粉，该塑料专用型钛白粉具有优良的流动性能，耐热温度达300℃以上。 对研制的R828塑料专用型钛白粉以及国内外几种同类产品进行了塑料应用性能测试。分散性能对比分析结果表明，本论文研制的R828样品在PVC中分散均匀(平均粒径3.04μm)，没有明显的颗粒团聚现象，其分散性能明显好于国内同类产品，与国外同类产品RCL696(平均粒径3.18μm)相当；加工性能研究表明，几种样品的转矩流变性能都能满足生产要求，但RCL696和R828样品的转矩更低，更有利于成型加工；遮盖力研究表明，R828样品的遮盖力(阻光率=0.260)明显好于国内同类产品(阻光率=0.210-0.240)，与国外同类产品RCL696(阻光率=0.265)相当；热老化试验及紫外光老化试验结果表明，R828样品的各项指标普遍优于国内同类产品，而与国外同类产品RCL696相当。

目录

文摘

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第一章前言

1.1钛白粉简介

1.2钛白粉的主要性质

1.2.1 物理性质

1.2.2化学性质

1.2.3光学性质和颜料性能

1.3我国钛白粉生产及表面处理概况

1.4塑料对钛白粉的性质要求

1.5钛白粉表面处理国内外文献综述

1.5.1 无机处理

1.5.2有机处理

第二章 钛白粉的表面处理及性质测试

2.1硅包膜表面处理

2.1.1试验方法

2.1.2性能测试方法

2.1.3结果及讨论

2.1.4氧化硅包膜小结

2.2铝包膜表面处理

2.2.1 实验方法

2.2.2包膜效果表征

2.2.3结果及讨论

2.2.4氧化铝包膜小结

2.3有机包膜表面处理

2.3.1有机包膜剂的选择

2.3.2钛白粉有机包膜处理工艺流程

2.3.3有机包膜小结

第三章 钛白粉应用性能测试方法及原理

3.1 加工性能

3.2分散性

3.3 白度

3.4耐侯性

第四章 不同型号钛白粉塑料专用性能对比实验

4.1 实验原料与仪器设备

4.2 塑料加工工艺及性能测试流程

4.3配方设计

4.4应用性能测试

4.4.1 分散性

4.4.2加工性能

4.4.3 白度

4.4.4静态热老化性能

4.4.5紫外光老化性能

4.5应用性能测试小结

第五章结论

参考文献

在学期间发表学术论文目录

致 谢