超细氧化铁红颜料粉体的表面改性研究

粉体尤其是超细粉体，因具有粒子小，比表面积大，表面能高，反应活性大，与其它物质作用能力强，以及对光、电等作用具有特殊效应等特点而被广泛应用。但当它们相互团聚，特别是形成硬团聚后，则它们的反应活性就会显著降低，粒子的超细效应和纳米效应就会消失，这样也就必然会严重影响到它们的应用性能，对于超细颜料粉体尤为如此，颜料粒子的分散程度严重影响着颜料的颜色、遮盖力、着色力、吸油量等应用性能。因此，提高超细粉体的分散性是近年来粉体工程技术研究的主要领域之一，具有重要的理论意义和应用价值。 氧化铁颜料是产销量仅次于钛白粉的第二大无机颜料，也是无机彩色颜料中产量最大的一类产品，被广泛地应用于各个领域。我国是世界上氧化铁颜料的生产大国，而且是仅次于德国的第二大氧化铁颜料出口国。但与发达国家相比，我国氧化铁颜料行业还比较落后，所生产的氧化铁颜料大都是未经处理的初级产品，价格低廉，产品的附加值低。因此，要改变此种状况必须对氧化铁颜料进行后处理，提高产品的质量和档次。表面处理技术是氧化铁颜料后处理技术很重要的发展方向之一，它可以提高产品的分散性能，进而提高产品的使用性能。在氧化铁颜料中，氧化铁红所占的比例又最大。因此，本论文就超细氧化铁红颜料进行了表面改性研究。 本论文采用干法表面改性工艺，通过改性剂品种及助剂品种比较实验、用量实验和温度实验等，得出了超细氧化铁红颜料表面改性处理的最佳改性配方和工艺条件。即改性剂为D3008，最佳用量为3．0％；改性助剂白炭黑，最佳用量为4．0％；改性实验温度选择97～98℃。并在此基础上，制备出了具有良好分散性能的超细氧化铁红颜料。这种表面处理后的颜料与原样及德国Bayer类似样品相比，在水中的分散稳定性好、松容重小、表面ζ电位高，在水溶液中及自然干态下具有良好的分散性能。另外，着色力也比原样有较大提高。同时，根据颜料粉体在不同应用领域的使用特点，提出粉体的分散性能应分为两种情况：在液相中的分散性能和在自然干态(即干粉状态)下的分散性能。 通过对样品进行红外光谱、差热热重、表面ζ电位的测试，分析了D3008对氧化铁红颜料粉体的改性机理，改性剂03008不仅与铁红粒子表 北京工业大学工学硕士学位论文一面的羟基产生作用，而且还能与铁红粒子晶格中的Fe一口键作用；建立了铁红粒子表面的吸附模型，改性剂分别以化学吸附、物理吸附作用于铁红粒子表面，白炭黑则充填于铁红粒子之间。样品分散于水中时，改性剂赋予粒子表面较高的5电位，增加粒子间的静电排斥作用，此外还会在粒子表面形成空间稳定作用或空缺稳定作用，从而使颜料在水中的分散稳定性能提高。白炭黑吸附于粒子表面，可降低粒子间的液桥力，粒子间距增大，减少粒子的相互粘结，提高铁红颜料粉体在自然干态下的分散性能。