论文部分内容阅读
本工作从纳米TiO2本身的物化性质入手,用铝锆偶联剂对纳米TiO2进行表面改性,并对改性效果及其在纸张涂料中的适应性和功能性进行研究。
首先,本文采用羧基功能基对纳米TiO2进行表面改性,用Zeta电位、分散体系浊度、表观粘度和平均粒径等分析方法对分散效果进行了评价。分析结果显示,经铝锆偶联剂改性后,纳米TiO2在水中的分散性显著提高,分散体系粘度降低,平均粒径减小,分散稳定性得到较大改善。超声预处理有利于纳米TiO2的表面改性,是一种高效的辅助分散方法。
其次,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、粒度分布、X-射线衍射(XRD)、红外分析、紫外可见吸收光谱、拉曼光谱和热失重分析等,对改性前后的纳米TiO2进行表征。结果表明,改性纳米TiO2水相分散液实现纳米级分散,颗粒粒度主要分布在50~100nm之间的范围内,而且纳米TiO2的颗粒形貌为条状,晶粒完整饱满,颗粒大小均匀。另外,经表面改性后,纳米TiO2粒子表面存在羧基等有机功能基,说明铝锆偶联剂吸附在纳米TiO2颗粒表面。
最后,考察了改性纳米TiO2对纸张涂料的流变性和涂布纸性能的影响。研究发现,在同一剪切速率下,随着改性纳米TiO2用量的增加,涂料的表观粘度逐渐增大,涂料呈现剪切稀化的行为,且含改性纳米TiO2的纸张涂料具有较高的弹性模量和黏性模量;随着改性纳米TiO2的用量在0~10%范围内增加,涂布纸的白度、光泽度等光学性能及油墨吸收性、表面强度等印刷适性持续改善,且含改性纳米TiO2的纸张涂层表面具有较优的微观孔隙结构。
综上所述,铝锆偶联剂对纳米TiO2有良好的表面改性效果;对纳米TiO2进行适当的表面改性是涂布纸性能获得有效改善的关键。