机械化学法制备白云石/TiO2复合材料的工艺及性能研究

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钛白粉是目前世界上性能最好的一种无机白色颜料,用途极广。但纯钛白粉生产过程中工业污染严重,污染制理导致成本居高不下,成了制约其发展的重要瓶颈。全部或较大比例取代钛白粉并加以应用,是解决问题的最有效途径。制备与钛白性能相似且成本低廉的钛白代用品,拥有广阔的发展空间。由于白云石具有较高的白度且资源丰富、价格低廉的特点,本文通过机械力化学法制备白云石/TiO2复合颗粒,用于在部分领域替代钛白粉作为白色颜料使用,从而达到缓解钛白粉生产消费带来的环境污染和资源问题及综合利用白云石的目的。实验以白云石和锐钛矿型钛白粉为原料,研究了机械力化学法制备白云石/TiO2复合材料的工艺参数,并进行了理化性能测试和复合机理的探讨。通过探索、单因素试验和正交试验法,得出复合材料的优化工艺参数:白云石湿磨时间3h,球料比4:1,料浆浓度60%,分散剂用量0.5%,搅拌磨转速1200r/min,白云石复合时的粒度d50=0.87μm;TiO2用量45%,分散1.5h,料浆浓度60%,分散剂用量0.5%;复合阶段搅拌磨转速1100r/min,球料比4:1,复合时间90min。该优化条件下制备的复合材料白度为94.0%,遮盖力为20.06g/m2、吸油量为34.0 ml/100g,由优化工艺制备复合粉体应用涂料和塑料中,并对其性能分析。XRD分析显示,TiO2实现了对白云石颗粒的有效包覆。SEM观测结果表明,在优化条件下制备的复合颗粒材料中,虽然存在团聚,但钛白颗粒明显包覆在白云石颗粒的表面,且粒级配比较好。IR谱图分析结果说明机械力化学法基本实现了白云石颗粒的羟基化以及表面的活化,并与TiO2表面羟基发生脱水缩合反应。
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