D01:10.13374/i.issn1001-053x.2002.02.007 第24卷第2期 北京科技大学学报 VoL.24 No.2 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2002 钛白表面苯乙烯固相接枝改性 毋伟12)卢寿慈》 1))北京科技大学土木环境工程学院，北京1000832)北京化工大学教育部超重力工程研究中心，北京100029 摘要提出了钛白表面苯乙烯固相接枝改性新工艺，并对工艺的各主要影响因素进行了较 为详细的研究，得出了最佳的工艺条件.在此基础上，分析研究了力化学法钛白表面苯乙烯固 ·相接枝改性机理，认为钛白苯乙烯改性的作用机理是负离子聚合反应和自由基聚合反应：钛白 和改性剂的性能是该工艺能够实施的内因和热力学因素，搅拌磨中的机械力化学作用、引发剂 的化学作用、外加热和自生热以及由此产生的体系温度变化是该工艺能够实施的外因和重要 动力学因素，由外因和内因的共同作用使这一工艺得以顺利高效进行. 关键词钛白；苯乙烯；接枝改性；机理 分类号TQ134.11 钛白是最重要的白色颜料，广泛用于涂料、 分析.国内外目前尚未见有类似研究的报道， 塑料、化学纤维和化妆品中”.钛白的制法有氯 化法和硫酸法2种，产品均需粉碎四，钛白粉在 1试样、试剂及方法 应用时为了提高其遮盖力、耐候性、抗褪色性常 11试验样品及所用试剂 经过铝、硅和锌等氧化物的包敷处理；为了提高 钛白(Ti0)(纯度97%，密度3.84×10g/m, 其与高分子的相容性常进行有机处理.国外的 晶型为锐钛型)，中位径粒度0.4m,试验前分散 高档钛白大多需同时经过无机和有机处理，而 率、活化率为零.苯(C,H6)(分析纯，作抽提溶剂 我国基本上都没有进行这种改性处理，且现正 用)；过氧化苯甲酰(BPO(化学纯，北京科华特种 在进行的钛白改性研究效果大多不理想，因此 试剂联合开发中心出品，作引发剂用)：苯乙烯 有必要探索新的钛白表面改性方法， (S(分析纯，作改性剂用)；煤油（航空级，作分散 利用粉磨过程中产生的力化学效应进行表 溶剂用) 面改性是一种最有价值的高效改性法.它可以 1.2工艺流程和研究方法 充分利用粉磨过程中产生的力化学效应来强化 (1)工艺研究流程.工艺研究的流程见图1， 或实施颜料的表面改性，而表面改性剂的添加 试验均在自行组装的1台8cm搅拌磨中进行. 又能兼起助磨剂的作用，有利于物料的粉碎，使 (2)工艺研究效果的评价方法，将研磨介质和改 超细粉碎与表面改性，有较好的协同效应.在颜 性后试样筛分后取出10g试样在索氏抽提器中 料的应用过程中，颜料与高聚物的相容性是十 以苯溶剂抽提4h以上，没有与钛白表面作用的 分重要的问题，若在制备过程的同时，利用研磨 聚苯乙烯和苯乙烯被溶出，抽提后固体试样，主 过程产生的力化学效应、引发剂的化学效应及 要是钛白和与苯乙烯有较强作用的活性钛白， 热效应，添加与聚合物相同的单体或与高聚物 在80℃以下烘干，取出1g使其全部通过325 相容性好的单体，在颜料表面接枝包敷一定分 目，加到200mL水中，以600rmin'的速度搅拌 子量的聚合物，可直接生产出预分散颜填料，或 增加在应用过程中与高聚物的相容性.同时高 钛口一→预路改性剂混合研增引发剂改性研路 聚物又能起助磨剂的作用，增加颜料的研磨效 果.基于以上分析，本文提出并研究了钛白表面 测定活化率和分散率，所磨介质分离溶剂抽取 苯乙烯接枝改性新工艺并对其机理进行了定性 图1钛白苯乙烯接枝改性工艺流程 收稿日期2001-08-18男，36岁，工学博士 *散育部博士点基金资助项目(No.97000805) Fig.1 TiO:modification flowsheet by styrene第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 扭 珑 钦 白表面苯乙烯 固相接枝改性 毋 伟 ’， 卢寿慈 ” 北京科技大学土木环境工程学院 ， 北京 北京化工大学教育部超重力工程研究中心 ， 北京 摘 要 提 出了钦 白表面苯 乙烯 固相接枝改性新工 艺 ， 并对工艺 的各主要影 响 因素进行 了较 为详细 的研究 ， 得 出了最佳的工艺条件 在此基础上 ， 分析研究 了力化学法钦 白表面苯 乙烯 固 相接枝改性机理 ， 认为钦 白苯乙 烯改性 的作用机理是负离子 聚合反应和 自由基 聚合反应 钦 白 和改性剂的性 能是该工 艺能够实施 的内因和热力学因素 ， 搅拌磨 中的机 械力化学作用 、 引发剂 的化学作用 、 外加 热和 自生热 以及 由此产生 的体系温度变化是该工艺能够实施 的外 因和 重要 动力学 因素 ， 由外 因和 内因 的共 同作用 使这一 工艺得 以顺利 高效进行 关键词 钦 白 苯 乙 烯 接枝改性 机理 分 类号 钦 白是最重要 的 白色颜料 ， 广泛用 于涂料 、 塑 料 、 化学纤 维和 化妆 品 中 【， 钦 白的制法 有氯 化法 和 硫酸法 种 ， 产 品均需 粉碎 ‘ 钦 白粉在 应用 时为 了提高其遮盖力 、 耐候性 、 抗褪色性常 经过铝 、 硅和锌等氧化物的包敷处理 为 了提高 其与高分子 的相容性 常进行有机处 理 国外 的 高档钦 白大多需 同时经过无机和有机处理 ， 而 我 国基本上 都没 有进行这种改性处理 ， 且 现正 在 进行 的钦 白改性研究效果大多不理想 ， 因此 有必 要探索新 的钦 白表面 改性 方法 利用粉磨过程 中产生 的力化学效应进行表 面 改性 是一 种最有价值的高效 改性法 它可 以 充分利用粉磨过程 中产生 的力化学效应来强 化 或实施颜料 的表面改性 ， 而表 面改性剂 的添加 又 能兼起助磨剂的作用 ， 有利于 物料 的粉碎 ， 使 超细粉碎与表面改性 ， 有较好 的协 同效应 在颜 料 的应 用过程 中 ， 颜料与高聚物 的相容性是 十 分重要 的 问题 ， 若在制备过程 的 同时 ， 利用研磨 过程 产生 的力 化学效应 、 引发 剂 的化学 效应 及 热效应 ， 添加与聚合物相 同的单体或与高聚物 相 容性好 的单体 ， 在颜料表面接枝包敷一定分 子量 的聚合物 ， 可直接生产 出预分散颜填料 ， 或 增加在应用 过程 中与高聚物的相容性 同时高 聚物又 能起助磨剂 的作用 ， 增加颜料 的研磨效 果 基 于 以上分析 ， 本文提 出并研究 了钦 白表面 苯 乙烯接枝改性新工艺并对其机理进行 了定性 收稿 日期 刁 一 男 ， 岁 ， 工学博士 教育部博士点基金 资助项 目 让 分析 国 内外 目前 尚未 见 有类似研究 的报道 试样 、 试剂及方法 试验样品及所用试剂 钦 白 纯度 ， 密度 ， 一 ，， 晶型 为锐钦型 ， 中位径粒度 林 ， 试验前分散 率 、 活化率为零 苯 。 分析纯 ， 作抽提溶剂 用 过 氧化苯 甲酸 化学纯 ，北京科华特种 试剂联合开发 中心 出品 ， 作 引发剂用 苯 乙 烯 分析纯 ，作改性剂用 煤油 航空级 ， 作分散 溶剂 用 工艺流程和研究方法 工艺研究流 程 工 艺研究 的流 程 见 图 ， 试验均在 自行组装 的 台邮 搅拌磨 中进行 工艺研究效果 的评价方法 将研磨介质和 改 性后试样筛分后 取 出 试样在索 氏抽提器 中 以苯溶剂抽提 以 上 ， 没有与钦 白表 面作用 的 聚苯 乙烯和苯乙 烯被溶 出 ， 抽提后 固体试样 ， 主 要 是钦 白和 与苯 乙 烯有较强 作用 的活性钦 白 ， 在 ℃ 以 下 烘 干 ， 取 出 使其全 部通 过 目 ， 加 到 水 中 ， 以 · 一 ’的速度搅拌 钦 白一匣亘」互鲤 卜 匡颤唾拌鲤 厕瘫瘾石而 癖仁四缈里堕 改性研磨 溶剂抽取 图 钦 白苯 乙 烯接枝 改性工 艺 流程 · DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．02．007