Page 216 - 《精细化工》2022年第10期

·2150· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

ZrO 2 膜层和 AlPO 4 膜层的方式，构建 TiO 2 的多层复 粒度控制在 40~70 目。然后对所得样品进行分析。
合膜包覆，改进了产品的光泽和耐候性。目前，对 在本实验过程中所使用的硅胶蠕动泵管的内径为
钛白粉表面铝膜包覆的研究多数关注包膜工艺条件 2.0 mm、外径 4.5 mm。
与包膜产品颜料性能的关系。 1.3 测试与表征
铝包膜 TiO 2 的膜层薄，厚度为几纳米到十几纳 采用 Zeiss Gemini SEM 300 超高分辨率场发射
米，通常是通过 SEM 观测膜层外貌。现有的研究对 扫描电子显微镜（德国卡尔蔡司公司）观察 TiO 2 粒
铝膜结构的分析是基于在无 TiO 2 颗粒存在下的偏铝 子形貌和表面包覆情况；采用 JEOL 2100F 场发射透
酸钠与硫酸反应所得产物水合氧化铝的晶型，缺少 射电子显微镜（日本 JEOL 公司）观察膜层结构；
对包膜 TiO 2 膜层的晶型结构表征的研究。如张茹慧 用 Zetium X 射线荧光光谱仪（XRF）（荷兰帕纳科公
等 [11] 和杨振等 [12] 以偏铝酸钠为铝源，研究在不同 司）测定包膜前后样品元素质量分数；采用 UltraScan
pH 下水解沉淀得到氧化铝水合物的晶型，并将结论 VIS 分光测色仪（美国 HunterLab 公司）和 Gardner
对应到钛白粉的铝膜结构中。 4563 微型三角度光泽仪（德国 BYK 公司）测试包
铝包膜 TiO 2 是在固体颗粒表面沉积形成水合氧 膜后样品的 遮盖率和 20° 光泽；采用 Ci 4000
化铝的过程，涉及一个液固悬浮体系中的反应结晶 Weather-Ometer 氙灯老化试验机（美国 Atlas 公司）
过程，与偏铝酸钠和硫酸的液液体系的反应结晶过 测试包膜后样品的耐候性；采用 ASAP 2460 比表面
程不同。基于膜层结构的变化，研究 pH 和温度变 积分析仪（美国 Micromeritics 公司）测试钛白粉的
化对铝膜层的晶型及膜层完整性的影响，为提高包 比表面积；采用超高分辨率场发射扫描电子显微镜
膜 TiO 2 产品性能工艺优化提供理论指导。本文结合 附带能谱仪（EDS，德国卡尔蔡司公司）分析 TiO 2
HRTEM 和 Gatan Digital Micrograph 软件计算并分 粒子表面包覆膜层的铝元素分布。
析了水合氧化铝膜层晶体的晶格变化，实现了对水 1.4 产品颜料性能测定
合氧化铝膜层晶型组成的定性描述，并将膜层结构 耐候性和遮盖率分别按照 GB/T 1865—1997 和
与产品颜料性能进行关联。 GB/T 5211.17—1988 进行测试，根据 GB/T 9754—
2007 对样品进行 20°光泽的测试。
1 实验部分 钛白粉的耐候性评价指标为保光率。将样品涂

膜的初始光泽设定为 100%，每隔 8 h 测试得到的涂
1.1 试剂
膜的光泽数据与初始光泽数据的比值定义为保光率。
包膜用 TiO 2 原料为硫酸法钛白粉工艺煅烧后的
金红石 TiO 2 经过打浆分散、湿磨和分级后的料浆， 2 结果与讨论
由龙佰四川钛业有限公司提供。料浆的 pH 为 9.9，
料浆中 TiO 2 的质量浓度为 320 g/L，二氧化硅和三氧 2.1 包膜 pH 对包膜 TiO 2 的膜层结构及颜料性能的
化二铝（氧化铝）的质量分数分别为 0.22%和 0.25%。 影响
1.2 实验方法 2.1.1 包膜 TiO 2 的膜层结构
在钛白粉表面包覆铝膜工艺的化学反应式如下 表 1 为不同包膜 pH 下所得包膜 TiO 2 样品的氧
所示： 化铝质量分数。

2NaAlO +H SO +2H O  4 2 2Al(OH)  3 +Na SO 4 表 1 不同包膜 pH 下包膜前后 TiO 2 样品的氧化铝质量分数
2
2
2
具体操作过程如下：在带有搅拌装置的 1 L 三 Table 1 Alumina mass fraction of TiO 2 samples obtained
口烧瓶中加入 600 mL 质量浓度为 320 g/L 的钛白粉 before and after coating at various pH
①
w(Al 2O 3) /%
料浆；将三口烧瓶置于一定温度（50~90 ℃）的水浴 pH
包膜前 TiO 2 包膜后 TiO 2
中，加入 NaOH 溶液（质量浓度为 280 g/L）调整料浆
3.0 0.25 1.12
pH 至 10.0（pH 考察范围 3.0~11.0）；以 4.28 mL/min 4.0 0.25 1.09
的流速向三口瓶中加入 30 mL 偏铝酸钠溶液（质量浓 5.0 0.25 1.15
度为 100 g/L）和稀硫酸溶液（质量浓度为 190 g/L）， 6.0 0.25 1.18
保持体系 pH 不变，熟化 90 min；用稀硫酸溶液缓 7.0 0.25 1.21
8.0 0.25 1.19
慢调节料浆 pH 至 6.8，搅拌 30 min。停止反应，用
9.0 0.25 1.16
50 ℃去离子水对包膜料浆抽滤，直至滤液中无硫酸 10.0 0.25 1.15
根（用质量分数为 10% BaCl 2 溶液测定）。将滤饼置 11.0 0.25 1.15
于 130 ℃烘箱中烘干后研磨，需将研磨后钛白粉的 ①通过 XRF 测定。