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钛白表面不同铝膜制备及其性能研究

吴健春 路瑞芳 刘婵 程晓哲

吴健春, 路瑞芳, 刘婵, 程晓哲. 钛白表面不同铝膜制备及其性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(2): 66-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.012
引用本文: 吴健春, 路瑞芳, 刘婵, 程晓哲. 钛白表面不同铝膜制备及其性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(2): 66-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.012
Wu Jianchun, Lu Ruifang, Liu Chan, Chen Xiaozhe. Preparation and performance of different aluminum filmson titanium dioxide surface[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(2): 66-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.012
Citation: Wu Jianchun, Lu Ruifang, Liu Chan, Chen Xiaozhe. Preparation and performance of different aluminum filmson titanium dioxide surface[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(2): 66-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.012

钛白表面不同铝膜制备及其性能研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.012
详细信息
    作者简介:

    吴健春(1978—),男,四川简阳人,主要从事硫酸法钛白的工艺开发及纳米二氧化钛制备与应用研究,E-mail:wujianchun@126.com

    通讯作者:

    程晓哲,E-mail:chengxz6@126.com

  • 中图分类号: TF823, TQ621

Preparation and performance of different aluminum filmson titanium dioxide surface

  • 摘要: 以偏铝酸钠、硫酸铝、磷酸为原料在不同pH条件下制备不同铝膜钛白,采用XRD、红外光谱、热重分析、SEM、BET、ZETA电位等分析了不同铝膜的晶体结构、热稳定性、微观形貌和物理性能。结果表明:不同pH获得的水合氧化铝ZETA电位均为正值,亲水性能不佳,而磷酸铝ZETA电位为负值,具有很好的亲水性能。pH=4~5时获得的水合氧化铝为近球形的无定型结构,在200 ℃和930 ℃时失去其结合水; pH=8~9时得到的絮状勃姆石结构AlO(OH),拥有极大的比表面积,在402 ℃失去结合水;pH=10~10.5时得到界面清晰、大小不均匀的颗粒状三羟铝石块,分别在297.5 ℃和513 ℃失去结合水。在偏铝酸钠中加入磷酸制备得到的是无定型的磷酸铝,其形貌为球形小颗粒团聚成的聚集体。所制备的铝膜在紫外区吸光度由强到弱的顺序是无定型水合氧化铝>磷酸铝>三水铝石>勃姆石型水合氧化铝。几种铝化合物包覆在二氧化钛表面均能提高其颜料性能,但水合氧化铝会降低二氧化钛的水分散性。
  • 图  1  不同铝膜的XRD图谱

    Figure  1.  XRD patterns of different aluminum films

    图  2  不同铝膜的FT-IR图谱

    Figure  2.  FT-IR spectra of different aluminum films

    图  3  不同铝膜的差热分析图谱

    Figure  3.  TGA and DSC curves of different aluminum films

    图  4  不同水合氧化铝和磷酸铝的SEM照片

    Figure  4.  SEM photographs of different hydrated alumina and aluminum phosphate

    图  5  不同铝膜的紫外可见吸收光谱

    Figure  5.  UV-visible absorption spectra of different aluminum films

    表  1  不同铝化合物的比表面积和孔径

    Table  1.   Specific surface area and pore size of different aluminum compounds

    样品名称比表面积/(m2·g−1)平均孔径/nm孔体积/(cm3·g−1)
    A 47.49 2.168 0.015
    B 264.12 2.196 0.097
    C 19.48 2.212 0.010
    D 40.86 2.163 0.014
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    表  2  不同结构铝化合物的物理性能

    Table  2.   Physical properties of aluminum compounds with different structures

    样品名称ZETA电位/mV干粉L干粉a干粉b吸油量(100 g计)/g2 h沉降上清液高度/cm
    A18.695.08−0.15−0.3151.7210.0
    B18.394.98−0.15−0.33109.6614.5
    C25.194.67−0.060.2815.1115
    D−36.395.43−0.180.0663.060
    注:沉降高度为2%水性浆料超声10 min后放置于100 mL玻璃管中静置1 h结果。
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    表  3  不同铝膜包膜工艺得到二氧化钛样品的性能

    Table  3.   Properties of TiO2 samples obtained by different aluminum film coating processes

    包膜层JasnTCSLab吸油量(100 g计)/gZeta电位/mV24 h沉降高度/cm
    未包膜95.24198295.42−0.741.8712.08−49.70
    pH=4~595.61201995.79−0.781.2716.0514.2814
    pH=8~995.72202795.79−0.731.2918.2415.9315
    pH=10~10.595.74202595.74−0.741.2816.6315.5312.5
    磷酸铝95.81203795.86−0.731.3515.71−41.60
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  • [1] (储成义. 二氧化钛表面修饰及其颜料性能研究[D]. 宁波: 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所), 2017.)

    Chu Chengyi. Preparation and modification of TiO2 particles and their pigment properties[D]. Ningbo: University of Chinese Academy of Sciences (Ningbo Institute of Materials Technology & Engineering Chinese Academy of Sciences), 2017.
    [2] Wu Jianchun, Li Li, Chen Xinhong, et al. Influence of alumina formation way on titanium dioxide[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2014,35(4):20−23, 31. (吴健春, 李礼, 陈新红, 等. 氧化铝包覆方式对钛白性能的影响[J]. 钢铁钒钛, 2014,35(4):20−23, 31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2014.04.004
    [3] Zhang Ruhui, Zhou Dali, Jiang Fengzhou, et al. Structure characteristics of hydrated alumina coated on titanium dioxide and its effect on water dispersibility of titanium dioxide[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2016,37(3):35−40, 47. (张茹慧, 周大利, 蒋凤舟, 等. 钛白粉铝包膜的结构特性及对水分散性的影响[J]. 钢铁钒钛, 2016,37(3):35−40, 47.
    [4] Du Jianqiao, Zhong Benhe. Analysis of the aluminum ion deposition in the inorganic coating process for titanium dioxide[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2017,38(2):70−74. (杜剑桥, 钟本和. 无机包膜过程中铝离子的行为规律分析[J]. 钢铁钒钛, 2017,38(2):70−74. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2017.02.012
    [5] Chu Chengyi, Yan Yugang, Sun Aihua. Study on light resistance of TiO2 / aluminum phosphate composite pigment[J]. Ningbo Chemical Industry, 2012,(4):23−30. (储成义, 晏育刚, 孙爱华. TiO2/磷酸铝复合颜料耐光性能的研究[J]. 宁波化工, 2012,(4):23−30.
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  • 收稿日期:  2020-12-15
  • 刊出日期:  2021-04-10

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