造纸专用钛白粉的研制

论文摘要

粒度小、粒径分布窄、分散性好的微细球形二氧化钛具有比表面积大、白度好、折射率高、耐光、耐候性好、化学稳定性高等优点,因此广泛应用在涂料、塑胶、油墨、造纸、冶金、化妆品等领域。随着钛白粉制备工艺的不断进步和新产品的不断开发,生产具有优异的光学性能和颜料性能的产品成为世界钛白粉工业的发展趋势。目前国内的钛白粉生产,绝大多数还是以硫酸法工艺为主,得到的都是较低端的产品,普遍存在产品质量不高、专用产品缺乏的问题。本文在原有硫酸法制备工艺的基础上,对钛液的水解操作进行了改进,并开发了钛液水解前进行除杂处理的新工艺,系统研究了制备造纸专用二氧化钛的工艺方法。开发了对水解前钛液进行萃取-反萃处理操作的新工艺,利用不同金属离子在萃取剂中的分配系数不同,将杂质金属离子与钛离子分离开来。优化了各操作参数,有效降低了原钛液中铁、锰、铬、镁等金属杂质的含量,为硫酸法制备高纯度二氧化钛系统工艺的开发做了准备。利用萃取后的钛液为原料,采用晶种制备一均匀沉淀法,成功制备纳米金红石型二氧化钛粒子。结果表明,所得二氧化钛粒子为金红石型,形貌大多呈球形,粒径在100-200nm之间,能满足下一步实验的需要。在一定的温度和压力条件下,采用单质硅溶解法制备了用于改性的大粒径硅溶胶。利用表面包覆技术,在TiO2的表面形成致密的SiO2膜,以达到改性的目的.结果表明,包膜后的TiO2表面状态发生了变化,TiO2在水溶液中的分散性能得到明显改善。由红外光谱得知,这种包覆不仅是物理包覆,也是一种化学键合,在TiO2的表面形成Ti—O—Si键。包覆后二氧化钛浆液分散稳定性有极大改善.利用合成的两亲性单烷氧基钛酸酯偶联剂对表面包覆氧化铝的纳米TiO2进行了有机表面改性。将改性后的TiO2作为填料抄纸,并检测成纸物理性能,与其它填料成纸进行比较,结果表明,加填TiO2的纸张各项指标都属较高水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 钛白粉结构及其特殊性质
• 1.2 二氧化钛的制备方法
• 1.2.1 常规二氧化钛制备方法
• 1.2.2 超细二氧化钛的制备工艺
• 1.3 二氧化钛的用途
• 1.3.1 涂料中的应用
• 1.3.2 塑料和橡胶中的应用
• 1.3.3 造纸工业中的应用
• 1.3.4 用作功能性材料
• 1.3.5 钛白粉应用的缺点
• 1.3.6 钛白粉的发展趋势
• 2 高品质微细球形 Ti02的制备
• 2.1 原料的净化
• 2.1.1 所用药品及仪器
• 2.1.2 实验操作
• 2.1.3 实验设计与结果讨论
• 2.1.4 杂质含量的降低
• 2.1.5 小结
• 2.2 二氧化钛的制备
• 2.2.1 实验目的
• 2.2.2 实验方案
• 2.2.3 实验原理
• 2.2.4 实验步骤及过程
• 2.3 实验结果分析与讨论
• 2.3.1 实验结果分析
• 2.3.2 二氧化钛的性能检测
• 2.4 小结
• 3 无机改性
• 3.1 前言
• 3.2 硅溶胶的概念
• 3.2.1 硅溶胶的特性
• 3.2.2 制备方法及原理简介
• 3.2.3 硅溶胶的应用
• 3.3 实验步骤及过程
• 3.3.1 二氧化钛的单分散
• 3.3.2 无机常规包覆
• 3.3.3 大粒径硅溶胶的制备及包覆
• 3.4 实验的结果与讨论
• 3.4.1 单因素实验
• 3.4.2 正交实验的结果与讨论
• 3.5 大粒径硅溶胶与的混合
• 4 有机改性及应用
• 4.1 钛酸酯偶联剂的偶联机理
• 4.2 钛酸酯偶联剂在无机填料中的使用方法
• 4.3 两亲性单烷氧基钛酸酯偶联剂的合成
• 4.3.1 实验过程
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 抄纸
• 4.4.1 加填抄纸
• 4.4.2 成纸检测
• 结论
• 参考文献
• 致谢
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