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| 油酸對中鉻黃顏料的表面改性研究 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2013-09-23 19:56:34 瀏覽次數： |
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（中國地質(zhì)大學(xué)，北京/楊夢(mèng)霞，索也兵，杜高翔，劉連花）中鉻黃主要成分為鉻酸鉛的顏料，其化學(xué)組成為PbCrO4，含量約為90%～94%，外觀(guān)為淺紅黃色粉末，為單斜晶形，密度為5.1～6.0g/cm3，抗色滲性極好。顏料的分散穩定性一直是漆料行業(yè)研究重點(diǎn)之一，隨著(zhù)生活水平的提高以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來(lái)越重視環(huán)保綠色生活，對漆料的要求也越來(lái)越高。分散性能好壞直接影響到漆料的生產(chǎn)和質(zhì)量以及其對環(huán)境的影響，若中鉻黃顏料在漆料中分散性和流動(dòng)性好則能顯著(zhù)地減少油漆對環(huán)境的污染，吸油量越低，分散穩定性越好，同等質(zhì)量的油漆所用的中鉻黃就越少，從而減少環(huán)境污染。
常用的表面活性劑有高級脂肪酸及其鹽、聚乙二醇(PEG)、磷酸酯、不飽和有機酸等,本文使用的油酸屬于不飽和脂肪酸, 其HLB 值小于4，是一種不溶于水的表面活性劑。油酸的不飽和雙鍵能參與基體聚合，具有親油特性，羧基則具有親水特性。除此以外， 油酸還具有無(wú)毒、環(huán)保、價(jià)格低廉且容易得到等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)上常利用油酸作為表面修飾劑對無(wú)機粉體進(jìn)行親油改性，本文采用水浴加熱的方法加入油酸改性中鉻黃，從而改善其分散性，使其吸油量降低，改善其流動(dòng)性能等。通過(guò)表面改性處理前后粉體的吸油量、流動(dòng)性、沉降時(shí)間的測定、FITR、SEM指標的表征，分析油酸對改性前后粉體表面性質(zhì)的變化及中鉻黃的改性效果。
1 實(shí)驗部分
1.1 原料及儀器設備
1.1.1原料：中鉻黃，河北佳彩化工有限責任公司；油酸，西隴化工股份有限公司；亞麻油，錫林郭勒盟紅井源油脂有限責任公司。
1.1.2儀器設備：數顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；磁力加熱攪拌器，常州國華電器有限公司； PE983Gfourier紅外分光光譜儀，(Fourier transform infrared microscope)，FTIR，美國PERKIN ELMER； JSM-6701F冷場(chǎng)發(fā)射型掃描電鏡，(The ice scanning electron microscopy)，SEM，日本電子株式會(huì )社。
1.2 樣品制備
稱(chēng)取50g中鉻黃放入500mL的三口燒瓶中，置于85℃恒溫水浴鍋中攪拌預熱。待樣品溫度升高后稱(chēng)取相應質(zhì)量的油酸（加入的量分別為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%）在300r/min低速攪拌的情況下逐滴加入中鉻黃中。然后將攪拌器轉速調至1500r/min攪拌反應50min后，取出得改性中鉻黃，在烘箱中干燥后進(jìn)行一系列的表征實(shí)驗。
1.3 測 試
1.3.1吸油量測定方法：稱(chēng)取一定質(zhì)量（1g）的樣品于玻璃板上，用抹子研磨均勻后，逐步將油滴入中鉻黃中，使其均勻調入原料，直至加入的油脂能使全部中鉻黃原料粘在儀器的最低用油量。一般以100g顏料所吸收精致亞麻油的最低克數來(lái)表示。由于吸油量的測定方法至今仍然是手工調合, 靠觸覺(jué)和肉眼觀(guān)察終點(diǎn), 因而帶有一定的定性性質(zhì)。
1.3.2流動(dòng)性測定方法：稱(chēng)取0.3g樣品于玻璃板上，一次性加入0.2mL亞麻油，用抹子抹勻，觀(guān)察流動(dòng)性。
沉降時(shí)間測定方法：稱(chēng)取一定質(zhì)量（0.25g）改性后的樣品，倒入50mL煤油中用磁力攪拌器攪拌10min后,用移液管移取25mL混合液入25mL刻度試管中靜置并開(kāi)始計時(shí),試驗沉降高度為6cm，以能看清5mL刻度為試驗終點(diǎn)。此一段時(shí)間即為沉降時(shí)間。沉降時(shí)間越長(cháng)，表明改性后的粉體在有機相中的分散穩定性越好。
1.3.3紅外FTIR測試：將改性前后中鉻黃粉體和溴化鉀混合研磨，然后通過(guò)溴化鉀壓片法制得測試試樣，經(jīng)紅外光譜儀進(jìn)行定性分析。
1.3.4掃描電鏡測試（SEM）：將少量試樣分散于乙醇溶液中，吸取少量試液，滴于硅板上用于掃描測試。
2 結果與討論
2.1 硅烷偶聯(lián)劑用量對改性效果的影響
為了考察油酸改性處理對中鉻黃的流動(dòng)性和吸油量的影響，對改性前后樣品的相關(guān)指標進(jìn)行了測試。測試結果見(jiàn)圖1.
吸油量可以用來(lái)表征和評判粉體改性前后中鉻黃顆粒分散程度。吸油量越小，說(shuō)明粉體的分散性越好。由圖1中結果表明，加入改性劑后中鉻黃顏料的吸油量降低，隨著(zhù)加入量的增加，吸油量逐漸降低，由原料的30g/100g降低到17g/100g，綜上所述，油酸具有良好的改性效果，經(jīng)測試其流動(dòng)性也有很好的改善。
圖1改性劑用量對吸油量的影響
對改性劑用量分別為0％，0.5％，1.0％，1.5％，2.0％，2.5%，3.0%進(jìn)行了試驗，為了分析表面改性后樣品與有機聚合物的親和程度，對樣品在煤油中的沉降時(shí)間進(jìn)行了測定。實(shí)驗結果見(jiàn)圖2。
圖2 改性劑用量對沉降時(shí)間的影響
2.3 改性中鉻黃的FTIR分析
為了研究油酸與中鉻黃表面的作用方式，對油酸改性前后的中鉻黃樣品進(jìn)行了FTIR分析，結果見(jiàn)圖3。
由圖3可以看出，在852cm-1處出現的較強的吸收峰歸結為中鉻黃中CrO42-的伸縮振動(dòng)吸收峰，改性后峰的強度減弱，表明油酸已吸附在中鉻黃表面，經(jīng)油酸改性后，在2924cm-1跟2854cm-1處出現的油酸的特征峰，分別為CH2和CH3的吸收峰，表明油酸存在于中鉻黃表面，在1462cm-1處為CH=CH，以上結果表明，油酸對中鉻黃有很好的改性效果，油酸跟中鉻黃的表面作用方式為化學(xué)吸附。油酸用量相對于中鉻黃用量只有3.0%，所以，特征峰的強度不夠。
圖3 中鉻黃改性前后FTIR光譜圖
為了觀(guān)察粉體在干燥狀態(tài)下的分散性，對改性前后中鉻黃樣品進(jìn)行了SEM分析，結果見(jiàn)圖4。
圖4 中鉻黃改姓前后SEM圖
3 結論
（1）使用油酸對中鉻黃進(jìn)行表面改性能明顯提高其在干燥狀態(tài)下的分散性，吸油量由原來(lái)的30g/100g降低到17g/100g，降低了43.3%，沉降時(shí)間由1h增加到15h，隨著(zhù)改性劑用量的增加，改性效果越好。
（2）經(jīng)油酸改性后的中鉻黃的紅外譜圖表明中鉻黃顆粒表面與油酸的表面作用方式為化學(xué)吸附，SEM分析表明油酸改性后中鉻黃顆粒在干燥狀態(tài)下的分散性明顯提高。
(桂林非金屬礦加工與應用技術(shù)交流會(huì ),發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志）
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