分散剂对高岭土分散特性的影响.pdf

分散剂对高岭土分散特性的影响刘攀何北海 赵丽红华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,东广州,摘要未剥片高岭土是高岭土生产过程 中的中间产品,作者考察了聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠两种分傲剂用量对未剥片高岭土装料私度和值的影响并且对两种分散剂起作用的值范围进行了初步探讨关键词未剥片高岭土分敬剂值私度作为涂料用高岭土,毅度特性是衡量其产品质量的重要指标,一定浓度的高岭土矿浆,戮度越低,流动性越好,其产品的猫浓度特性越好。加入分散剂改善高岭土分散性是目前最常用的一种有效方法。分散剂作用于颜料粒子的过程是一物理化学过程。颜料的分散是用化学分散剂同时借助于机械外力来增湿颜料粒子,排出颜料粒子间的空气,调节颜料粒子 的表面电荷,从而防止粒子絮凝,降低涂料勃度。用于涂布颜料分散体系的分散剂分为两类第一类为无机分散剂,如聚磷酸盐,常用的有六偏磷酸钠另一类为有机分散剂,常用的有聚丙烯酸钠本实验选用国内外最普遍的两种分散剂一聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠,研究这两种分散剂的添加对高岭土浆料分散性的作用,以及这两种分散剂的最佳使用条件。实验部分实验原料未剥片高岭土 由广东茂名某厂提供分散剂六偏磷酸钠和为分析纯。实验与分析方法高岭土质量指标测定结果见表电位和平均粒径用一,于土浓的条件下测定。同时用计测定其值。对未剥片高岭土浆料勃度的测定取一定量的蒸馏水加入到预先已加入分散剂六偏磷酸钠和的搅拌容器中,两种分散剂的加入范围都为一相对于土样的质量分数,在高速分散机的低速搅拌下慢慢加入试样,加完试样后在的转速下搅拌所得到的浆料,测定其值,不同剪切速率下的钻度用流变仪来测定,所有未剥片土浆料的私度都是在固含量为和剪切速率一一的情况下测定的。不同值下高岭土粘度测定将分别加入该两种分散剂的浆料配制好后用和改变其值,用高速分散机分散均匀后,再用旋转豁度计在的转速下测定不 同值下的浆料翁度值。所有未剥片土浆料的勃度都是在固含量为的情况下测定的,同时测定固含量为的空 自样在不 同值下的豁度值。结果与讨论未剥片土的物理质量指标表未剥片土物理质量指标项目未剥片仁平均粒径枷值电位一分散剂加入量对浆料私度的影响图和 图说明了未剥片土浆料乳度随分散剂性质和用量的变化而变化的关系曲线从图中可以看出,对于加入不同的分散剂,高岭上浆料体现出的共同趋势是私度先随分散剂的加入量增加而降低,不同的是对加入六偏磷酸钠的浆料来说,当私度降低到一定数值后,变化不大,对加的浆料来说,乳度将一直随着加入量增加而降低。图是未剥片上浆料豁度与分散剂六偏磷酸钠用量的关系曲线。如图所示,随着分散剂的逐渐加入,从一既,浆料乳度逐渐降低。这是因为六偏磷酸钠是一种无机分散剂,其阴离寺一米西军的司日侧姆一一山一一一一一一一一一曰一一剪切速率未剥片上六偏磷酸钠高于未加分散剂时浆料度的用最形成氢键,高岭土表面有大量的轻基,因而能在高岭卜颗粒表面产生较厚的物理吸附层,而它可 以被分散介质溶剂化,聚合物链以链状形式伸 向介质中,这样不仅转变了其边缘处电荷极性而使整个颗粒表面带有大量的负电荷,并且产生强烈的空间位阻效应,大大增强了颗粒间的排斥作用,从而形成比较稳定的分散体系。与六偏磷酸钠相比,在浆料中分散剂浓度较低的情况下,聚丙烯酸钠对浆料毅度的升高影响并不剧烈当分散剂浓度升高的时候,浆料私度也是个缓慢下降的过程。这是和分散剂的分散机制相一致的。分散剂的加入对浆料值的影响广二一一一飞如图所示,六偏磷酸钠的纯水溶液值随分散剂的加入不断下降,值从六偏磷酸钠浓度为时的下降到时的。这种现象是由于随着六偏磷酸钠浓度的升高,离子强度有所增加,从而增强了与磷酸盐的结合,阻碍了一一的质子化作用。未剥片土的浆料值为,处于酸性范围,六偏磷酸钠 的加入使浆料值先是在分散剂浓度为一的范围内有稍微的降低,在浓度为一之间达到最低,而后随着离子浓度的增加又有稍微的升高。这是因为六偏磷酸钠解离出的大量阴离子与十离子作用,生成稳定的鳌合物而产生特性吸附,降低了对浆料值的影响川。当特性吸附达到饱和时,浆料中存在一尸竺一门卜六偏恻。匕卫二笙料毛。纯水溶液十六偏分散剂加入量图六偏纯水溶液浓度泪土浓六偏加入量浓度一与值变化曲线督幸婴溉萝渊分散剂加入量图纯水溶液浓度和浆加入最浓度与值的变化 曲线的一些没被吸附或者吸附较差的阴离子,发生质子化作用导致浆料值又有所上升。连续流动条件下浆料的流变性变化和所测量的值之间有很好的一致性。浆料值上升的开始对应着豁度开始下降的分散剂浓度。进一步提高分散剂的加 入量,未吸附的和弱吸附的负离子使高岭土悬浮液的值上升。如图所示,纯水溶液的值随其浓度的变化 曲线与六偏磷酸钠的相类似,都是值随着分散剂浓度的升高而不断降低。而未剥片土浆料的值则随着的不断加入先略有下降,达到一个最低值之后又逐渐升高,在浓度为一既时达到值最低。六偏磷酸钠纯水溶液在测定浓度范围内值最大和最小值之间相差大约左右,与之相比,聚丙烯酸钠分散剂溶液的变化范围只有左右,其对高岭土悬浮液的值调节幅度也较六偏磷酸钠小。一闷卜未剥片月卜未剥片土,卜未剥片士、六偏日值图值对浆料粘度的影响值对浆料猫度的影响由图 可知,空 白样浆料勃度随值在一之间变化而变化的情况浆料粘度随着值的增大而逐渐下降。当增大到时勃度达到最低,随后粘度又有上升趋势。高岭石属于型的层状硅酸盐矿物,其底面则带恒定的负电荷,与介质值无关。而其侧面中的八面体键具有两性水解作用,在酸性介质中失去一,表面带正电,浆料容易絮聚在碱性介质中,络合一,表面带负电,颗粒间存在双电层排甘甘,几。勺越担斥力,能够更好分散于浆料中幻。未剥片土浆料初始值在酸性范围内,瀚度较高。由图可知,在碱性条件下,要使颗粒在水介质中的足够分散,颗粒间必须保持足够的排斥力,颗粒表面必须荷足够的负电,因此在时,随着值的增大猫度逐渐下降,当值在左右时,浆料毅度不再下降,反而随着值的继续升高而又稍微增大,说明未剥片土浆料的值为左右时,浆料有最佳分散效果。未剥片土在固含量既的情况下,分别加入和六偏磷酸钠的浆料勃度随值的变化曲线如图所示。当浆料处于酸性范围时,无论加入哪一种分散剂,浆料的分散性都较差,一方面因为较低时,高岭土表面越易荷正电,即负电性减弱,颗粒问的静电吸引作用也相应增强,从而分散效果较差另一方面因为分散剂和六偏磷酸钠在较强酸性条件下很难电离,无法进行吸附,从而使浆料乱度较高。因此要保持浆料的值在碱性范围内分散剂才能有更好的分散效果,。在值为左右时,两种浆料的勃度值基本上已达到最低值,且两者相差不大,但随着值的不断升高,加入分散剂的浆料豁度随值的升高有稍微增人趋势,而加入六偏磷酸钠的浆料勃度则变化不人。这是 由几随着值的升高,浆料中含有人量的离子,从而压缩所形成的双电层,对浆料勃度产生一定的影响,而加六偏磷酸钠的浆料比加的浆料更稳定。并且在相 同的值下,加入六偏磷酸钠的浆料勃度偏低,而且六偏磷酸钠比有更宽更稳定的值区域,则六偏磷酸钠作为未剥片土的分散剂更为适合。结论对加入的两种分散剂,未剥片高岭土浆料体现出的共同趋势是浆料粘度先随分散剂的加入量增加而降低,对加入六偏磷酸钠的浆料来说,当降低到一定数值后,粘度变化不人,对加聚丙烯酸钠的浆料来说,粘度将一直随着加入量增加而降低。分散剂的加入会影响浆料的值。当浆料值在中碱性范围内时,分散剂聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠才能发挥其本身的作用,加入六偏磷酸钠的未剥片土浆料粘度要稍低于加聚丙烯酸钠的浆料,而且更稳定。参考文献,一【幻吕发奎涂布造纸高岭土粘度特性试验研究,硕士学位论文,武汉武汉理工大学,【张烈清,黄道培,彭朴不同类型高固含量高岭土浆液的制备,无机盐工业,一,一百