亚洲精品无码一区二区納米二氧化钛分散性及在功能紙上的研究進展 - 企業新聞 - 新聞中心

目前(qian)，我國(guo)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)(TiO2)的制(zhi)備技(ji)術己(ji)相當(dang)成熟(shu)。二氧(yang)化钛(tai)制備(bei)方法(fa)有很(hen)多，主(zhu)要有(you)硫酸(suan)法、氯(lü)化法(fa)、四氯(lü)化钛(tai)液相(xiang)水解(jie)法、四(si)氯化(hua)钛氫(qing)氧焰(yan)法(火(huo)焰氣(qi)相沉(chen)積法(fa))和钛(tai)醇鹽(yan)水解(jie)法等(deng)。其中(zhong)工業(ye)上常(chang)用的(de)是硫(liu)酸法(fa)和氯(lü)化法(fa)。

　　對二(er)氧化(hua)钛的(de)研究(jiu)大多(duo)都停(ting)留在(zai)耐候(hou)性、光(guang)催化(hua)性能(neng)、複合(he)材料(liao)等的(de)研究(jiu)上，對(dui)納米(mi)TiO2在特(te)種紙(zhi)上的(de)研究(jiu)較匮(kui)乏。另(ling)外，納(na)米TiO2不(bu)易在(zai)非極(ji)性介(jie)質中(zhong)分散(san)，在極(ji)性介(jie)質中(zhong)易凝(ning)聚直(zhi)接影(ying)響到(dao)了納(na)米二(er)氧化(hua)钛自(zi)身優(you)異性(xing)能的(de)發揮(hui)。因此(ci)亟需(xu)解決(jue)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)分散(san)性問(wen)題。

　　1.1殺菌(jun)功能(neng)

　　納米(mi)級二(er)氧化(hua)钛具(ju)有高(gao)光活(huo)性，運(yun)用到(dao)了強(qiang)光殺(sha)菌技(ji)術[1-3]。實(shi)驗證(zheng)明，以(yi)0.1mg/cm3濃度(du)的銳(rui)钛型(xing)納米(mi)TiO2可徹(che)底地(di)殺死(si)惡性(xing)海拉(la)細胞(bao)，而且(qie)随着(zhe)超氧(yang)化物(wu)歧化(hua)酶(SOD)添(tian)加量(liang)的增(zeng)多，TiO2光(guang)催化(hua)殺死(si)癌細(xi)胞的(de)效率(lü)也提(ti)高[4]。對(dui)枯草(cao)杆菌(jun)黑色(se)變種(zhong)芽孢(bao)、綠膿(nong)杆菌(jun)、大腸(chang)杆菌(jun)、沙門(men)氏菌(jun)、牙枝(zhi)菌和(he)曲黴(mei)的殺(sha)滅率(lü)均達(da)到98%以(yi)上。

　　納(na)米TiO2既(ji)能吸(xi)收紫(zi)外線(xian)，又能(neng)反射(she)、散射(she)紫外(wai)線，還(hai)能透(tou)過可(ke)見光(guang)，是性(xing)能優(you)越、極(ji)有發(fa)展前(qian)途的(de)物理(li)屏蔽(bi)型的(de)紫外(wai)線防(fang)護劑(ji)。納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)由于(yu)粒徑(jing)小，活(huo)性大(da)，既能(neng)反射(she)、散射(she)紫外(wai)線，又(you)能吸(xi)收紫(zi)外線(xian)，從而(er)對紫(zi)外線(xian)有更(geng)強的(de)阻隔(ge)能力(li)。與同(tong)樣劑(ji)量的(de)一些(xie)有機(ji)紫外(wai)線防(fang)護劑(ji)相比(bi)，納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)在紫(zi)外區(qu)的吸(xi)收峰(feng)更高(gao)，不像(xiang)有機(ji)紫外(wai)線防(fang)護劑(ji)那樣(yang)隻單(dan)一對(dui)UVA或UVB有(you)吸收(shou)，更重(zhong)要的(de)是它(ta)還是(shi)廣譜(pu)屏蔽(bi)劑[5]。二(er)氧化(hua)钛可(ke)以吸(xi)收能(neng)量高(gao)于420nm的(de)紫外(wai)而以(yi)激發(fa)二氧(yang)化钛(tai)晶體(ti)結構(gou)中内(nei)層電(dian)子的(de)躍遷(qian)。利用(yong)納米(mi)TiO2的透(tou)明性(xing)和紫(zi)外線(xian)吸收(shou)能力(li)還可(ke)用作(zuo)食品(pin)包裝(zhuang)膜、油(you)墨、塗(tu)料、紡(fang)織制(zhi)品和(he)塑料(liao)填充(chong)劑，可(ke)以替(ti)代有(you)機紫(zi)外線(xian)吸收(shou)劑，用(yong)于塗(tu)料中(zhong)可提(ti)高塗(tu)料耐(nai)老化(hua)能力(li)。

　　1.3自清(qing)潔功(gong)能

　　納(na)米TiO2具(ju)有很(hen)強的(de)"超親(qin)水性(xing)"，在它(ta)的表(biao)面不(bu)易形(xing)成水(shui)珠，而(er)且納(na)米TiO2在(zai)可見(jian)光照(zhao)射下(xia)可以(yi)對碳(tan)氫化(hua)合物(wu)作用(yong)。利用(yong)這樣(yang)一個(ge)效應(ying)可以(yi)在玻(bo)璃、陶(tao)瓷和(he)瓷磚(zhuan)的表(biao)面塗(tu)上一(yi)層納(na)米TiO2薄(bao)層，利(li)用氧(yang)化钛(tai)的光(guang)催化(hua)反應(ying)就可(ke)以把(ba)吸附(fu)在氧(yang)化钛(tai)表面(mian)的有(you)機污(wu)染物(wu)分解(jie)爲CO2和(he)O2，同剩(sheng)餘的(de)無機(ji)物一(yi)起可(ke)被雨(yu)水沖(chong)刷幹(gan)淨，從(cong)而實(shi)現自(zi)清潔(jie)功能(neng)。日本(ben)已有(you)在實(shi)驗室(shi)研制(zhi)成功(gong)自潔(jie)瓷磚(zhuan)，這種(zhong)新産(chan)品的(de)表面(mian)上有(you)一薄(bao)層納(na)米TiO2薄(bao)膜，任(ren)何粘(zhan)污在(zai)表面(mian)上的(de)物質(zhi)，包括(kuo)油污(wu)、細菌(jun)在光(guang)的照(zhao)射下(xia)，由于(yu)納米(mi)TiO2的催(cui)化作(zuo)用，可(ke)以使(shi)這些(xie)碳氫(qing)化合(he)物進(jin)一步(bu)氧化(hua)變成(cheng)氣體(ti)或者(zhe)很容(rong)易被(bei)擦掉(diao)的物(wu)質。納(na)米TiO2光(guang)催化(hua)作用(yong)使得(de)高層(ceng)建築(zhu)的玻(bo)璃、廚(chu)房易(yi)粘油(you)污的(de)瓷磚(zhuan)、汽車(che)後視(shi)鏡及(ji)前窗(chuang)玻璃(li)的保(bao)潔都(dou)可以(yi)輕松(song)地進(jin)行。

　　2納(na)米TiO2的(de)分散(san)性能(neng)

　　2.1納米(mi)TiO2分散(san)機理(li)

　　胡傑(jie)等[6]發(fa)現在(zai)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)的水(shui)分散(san)體系(xi)中，主(zhu)要是(shi)範德(de)華力(li)、靜電(dian)排斥(chi)作用(yong)力、因(yin)吸附(fu)層而(er)産生(sheng)的位(wei)阻效(xiao)應等(deng)。另外(wai)，納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)的分(fen)散機(ji)理還(hai)可以(yi)從雙(shuang)電子(zi)層理(li)論解(jie)釋。雙(shuang)電子(zi)層理(li)論是(shi)指微(wei)粒的(de)内部(bu)稱爲(wei)微粒(li)核一(yi)般帶(dai)負電(dian)荷形(xing)成一(yi)個負(fu)離子(zi)層，其(qi)外部(bu)由于(yu)電性(xing)吸引(yin)而形(xing)成一(yi)個正(zheng)離子(zi)層(反(fan)離子(zi)層包(bao)括非(fei)活動(dong)性離(li)子層(ceng)和擴(kuo)散層(ceng))，合稱(cheng)爲雙(shuang)電層(ceng)。該理(li)論一(yi)般情(qing)況下(xia)是依(yi)靠調(diao)節PH值(zhi)或是(shi)加入(ru)電解(jie)質，使(shi)粒子(zi)表面(mian)産生(sheng)電荷(he)，以增(zeng)大雙(shuang)電層(ceng)厚度(du)和顆(ke)粒表(biao)面的(de)電位(wei)值，使(shi)顆粒(li)之間(jian)産生(sheng)排斥(chi)力，從(cong)而實(shi)現顆(ke)粒的(de)分散(san)性。

　　2.2pH值(zhi)對納(na)米TiO2分(fen)散性(xing)的影(ying)響

　　二(er)氧化(hua)钛在(zai)水溶(rong)液中(zhong)由于(yu)pH值得(de)不同(tong)，可以(yi)帶正(zheng)電、負(fu)電或(huo)是電(dian)中性(xing)。當pH值(zhi)較低(di)的時(shi)候，納(na)米TiO2表(biao)面形(xing)成TiO2- OH2+，導(dao)緻粒(li)子表(biao)面帶(dai)正電(dian)荷；當(dang)pH值處(chu)于中(zhong)間值(zhi)時，粒(li)子表(biao)面形(xing)成Ti-OH鍵(jian)，此時(shi)粒子(zi)呈電(dian)中性(xing)，納米(mi)TiO2的分(fen)散性(xing)能最(zui)差；當(dang)pH值較(jiao)高的(de)時候(hou)，粒子(zi)表面(mian)形成(cheng)OH-O-鍵，使(shi)粒子(zi)表面(mian)帶負(fu)電荷(he)，此時(shi)pH值越(yue)大，粒(li)子表(biao)面的(de)負電(dian)荷越(yue)多，雙(shuang)電層(ceng)的厚(hou)度越(yue)厚，粒(li)子間(jian)的斥(chi)力位(wei)能越(yue)大，粒(li)子分(fen)散效(xiao)果越(yue)好[7]。郭(guo)文錄(lu)等[8]人(ren)認爲(wei)在納(na)米二(er)氧化(hua)钛水(shui)分散(san)體系(xi)穩定(ding)性的(de)研究(jiu)中認(ren)爲，pH=10時(shi)分散(san)效果(guo)爲最(zui)佳狀(zhuang)态。

　　納(na)米二(er)氧化(hua)钛的(de)分散(san)性與(yu)電解(jie)質有(you)關。納(na)米二(er)氧化(hua)钛在(zai)純水(shui)作爲(wei)分散(san)劑時(shi)，分布(bu)不均(jun)勻是(shi)由于(yu)粒子(zi)間靜(jing)電吸(xi)引而(er)導緻(zhi)的。而(er)研究(jiu)表明(ming)當有(you)機溶(rong)劑作(zuo)分散(san)劑的(de)水溶(rong)液中(zhong)，納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)分散(san)性較(jiao)好。任(ren)夕娟(juan)等[9]通(tong)過實(shi)驗證(zheng)明電(dian)解質(zhi)離子(zi)價越(yue)高，凝(ning)集作(zuo)用越(yue)強，及(ji)少量(liang)電解(jie)質也(ye)會使(shi)分散(san)液凝(ning)集。因(yin)此在(zai)平時(shi)的使(shi)用、保(bao)存中(zhong)應避(bi)免無(wu)機鹽(yan)的混(hun)入和(he)附着(zhe)。

　　2.4表面(mian)活性(xing)劑對(dui)納米(mi)TiO2分散(san)性的(de)影響(xiang)

　　高分(fen)子類(lei)表面(mian)活性(xing)劑可(ke)以通(tong)過氫(qing)鍵、範(fan)德華(hua)力、靜(jing)電吸(xi)引力(li)可納(na)米二(er)氧化(hua)钛産(chan)生吸(xi)附。例(li)如分(fen)子鏈(lian)較長(zhang)的(聚(ju)丙烯(xi)酰胺(an)PAM、聚甲(jia)基丙(bing)烯酸(suan)PMAA等)可(ke)以提(ti)供空(kong)間位(wei)阻屏(ping)蔽，從(cong)而阻(zu)礙納(na)米二(er)氧化(hua)钛顆(ke)粒的(de)團聚(ju)。但是(shi)加入(ru)高分(fen)子表(biao)面活(huo)性劑(ji)的量(liang)需要(yao)嚴格(ge)把控(kong)，否則(ze)會适(shi)得其(qi)反。

　　複(fu)配型(xing)表面(mian)活性(xing)劑對(dui)二氧(yang)化钛(tai)分散(san)性效(xiao)果較(jiao)好。離(li)子型(xing)表面(mian)活性(xing)劑和(he)非離(li)子型(xing)表面(mian)活性(xing)劑在(zai)溶液(ye)中混(hun)合已(yi)形成(cheng)膠團(tuan)，非離(li)子表(biao)面活(huo)性劑(ji)分子(zi)插入(ru)膠團(tuan)後，使(shi)得原(yuan)有的(de)離子(zi)型表(biao)面活(huo)性劑(ji)的“離(li)子頭(tou)”間的(de)電性(xing)排斥(chi)力減(jian)弱，使(shi)得混(hun)合溶(rong)液中(zhong)的CMC下(xia)降[10]。

　　2.5分(fen)散設(she)備對(dui)納米(mi)TiO2分散(san)性的(de)影響(xiang)

　　納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)具有(you)半導(dao)體性(xing)質，并(bing)且具(ju)有高(gao)穩定(ding)性、高(gao)透明(ming)性、高(gao)活性(xing)等優(you)異的(de)特性(xing)。在目(mu)前工(gong)業研(yan)究應(ying)用中(zhong)會大(da)量使(shi)用到(dao)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)，作爲(wei)新興(xing)納米(mi)材料(liao)，提其(qi)分散(san)性是(shi)非常(chang)有必(bi)要的(de)。不同(tong)的分(fen)散設(she)備，對(dui)其分(fen)散也(ye)會呈(cheng)現出(chu)不同(tong)程度(du)的效(xiao)果。目(mu)前，常(chang)用的(de)分散(san)設備(bei)有：超(chao)聲振(zhen)蕩分(fen)散儀(yi)、電動(dong)攪拌(ban)儀、直(zhi)立式(shi)攪拌(ban)磨[11]。

　　3納(na)米TiO2在(zai)制漿(jiang)造紙(zhi)中的(de)應用(yong)

　　3.1功能(neng)紙制(zhi)備中(zhong)的應(ying)用

　　日(ri)本早(zao)前開(kai)發出(chu)一種(zhong)添加(jia)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)的功(gong)能紙(zhi)，該産(chan)品具(ju)有光(guang)催化(hua)功能(neng)，可用(yong)于包(bao)裝用(yong)紙和(he)室内(nei)裝潢(huang)用壁(bi)紙。該(gai)類功(gong)能紙(zhi)可以(yi)有效(xiao)吸收(shou)甲醛(quan)、苯、氨(an)氣等(deng)有害(hai)氣體(ti)。河北(bei)麥森(sen)钛白(bai)粉有(you)限公(gong)司開(kai)發了(le)高耐(nai)候、耐(nai)磨的(de)裝飾(shi)原紙(zhi)，對用(yong)于裝(zhuang)飾原(yuan)紙的(de)填料(liao)進行(hang)了改(gai)進，改(gai)進後(hou)的填(tian)料産(chan)品兼(jian)具有(you)機/無(wu)機三(san)維互(hu)穿網(wang)絡結(jie)構，既(ji)具有(you)無機(ji)的剛(gang)性很(hen)耐磨(mo)性，大(da)幅度(du)提高(gao)了紙(zhi)張的(de)綜合(he)性能(neng)。将納(na)米二(er)氧化(hua)钛用(yong)在一(yi)般紙(zhi)品上(shang)，例如(ru)衛生(sheng)紙，食(shi)品包(bao)裝紙(zhi)等還(hai)具有(you)殺菌(jun)的功(gong)效[11-27]。

　　3.2造(zao)紙濕(shi)部中(zhong)的應(ying)用

　　3.3廢(fei)紙脫(tuo)墨中(zhong)的應(ying)用

　　造(zao)紙工(gong)業中(zhong)二次(ci)纖維(wei)中油(you)墨粒(li)子對(dui)紙的(de)影響(xiang)非常(chang)大。脫(tuo)墨的(de)方法(fa)有浮(fu)選和(he)洗滌(di)兩種(zhong)，工業(ye)上多(duo)用前(qian)者，因(yin)爲其(qi)對大(da)粒子(zi)油墨(mo)的脫(tuo)去更(geng)有效(xiao)。由于(yu)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)具有(you)正電(dian)性和(he)大比(bi)表面(mian)積，對(dui)二次(ci)纖維(wei)中油(you)墨粒(li)子具(ju)有高(gao)效的(de)浮選(xuan)作用(yong)。在浮(fu)選過(guo)程中(zhong)加入(ru)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)還可(ke)以一(yi)定程(cheng)度去(qu)除廢(fei)紙漿(jiang)中的(de)膠黏(nian)物。

　　3.4造(zao)紙廢(fei)水處(chu)理中(zhong)的應(ying)用

　　制(zhi)漿造(zao)紙廢(fei)水主(zhu)要包(bao)括蒸(zheng)煮廢(fei)液、洗(xi)漿廢(fei)水、抄(chao)紙廢(fei)水等(deng)。這些(xie)廢液(ye)中主(zhu)要含(han)大量(liang)木質(zhi)素以(yi)及各(ge)種酚(fen)類有(you)機化(hua)合物(wu)。而光(guang)催化(hua)氧化(hua)可以(yi)處理(li)造紙(zhi)廢水(shui)，還可(ke)以降(jiang)解木(mu)素和(he)酚類(lei)物質(zhi)，完全(quan)消除(chu)毒性(xing)。同時(shi)對于(yu)造紙(zhi)廢水(shui)中有(you)毒且(qie)難被(bei)生物(wu)降解(jie)的有(you)機物(wu)也有(you)很好(hao)的降(jiang)解作(zuo)用。利(li)用納(na)米二(er)氧化(hua)钛處(chu)理造(zao)紙廢(fei)水，可(ke)以使(shi)其達(da)到标(biao)準排(pai)放量(liang)，極大(da)程度(du)減少(shao)對環(huan)境的(de)污染(ran)。

　　納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)是一(yi)種優(you)異的(de)無機(ji)精細(xi)化工(gong)材料(liao)。影響(xiang)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)分散(san)性的(de)因素(su)很多(duo)，諸如(ru)表面(mian)活性(xing)劑、pH值(zhi)、電解(jie)質等(deng)等，需(xu)要我(wo)們去(qu)做進(jin)一步(bu)的探(tan)索，将(jiang)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)的利(li)用率(lü)達到(dao)最佳(jia)。目前(qian)，我國(guo)大力(li)倡導(dao)綠色(se)可持(chi)續發(fa)展，納(na)米二(er)氧化(hua)钛以(yi)其殺(sha)菌消(xiao)毒、高(gao)效自(zi)潔、光(guang)催化(hua)能、廢(fei)水處(chu)理等(deng)功能(neng)在制(zhi)漿造(zao)紙以(yi)及功(gong)能紙(zhi)的應(ying)用和(he)發展(zhan)中具(ju)有廣(guang)闊的(de)前景(jing)。

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