纳米铁黄粉体的亲油化度改性探究

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1、纳米铁黄粉体的亲油化度改性探究　　根据物质改性前后出峰不同的特点，对在最佳工艺条件下经SDBS有机改性前后的纳米铁黄粉体进行了红外光谱分析，以下是小编搜集整理的一篇探究纳米铁黄粉体的亲油化度改性的论文范文，欢迎阅读参考。　　前言　　铁黄是一种氧化铁类颜料。氧化铁类颜料因其优良的耐光性、耐碱性、催化性、磁性和气敏性等特点而被广泛应用于颜料、记录和造景材料领域，近年来已成为仅次于钛白粉的第二大无机颜料[1-3].三氯化铁蚀刻液大量用于金属蚀刻如精细电路图形和微电子封装，当其不能满足蚀刻工艺要求时，必须从蚀刻系统中以废液形

2、式排出，该废液作为危险废弃物若不经处理而排放，不仅污染环境，而且会造成资源的极大浪费[4-7],而制备成纳米铁黄材料则有望实现三氯化铁蚀刻废液的资源化利用。本课题开展了利用化学沉淀法以蚀刻废液为原料制备纳米铁黄工艺的可行性研究，并制备了纳米级铁黄粉体材料。　　虽然纳米铁黄粉体具有较独特的优越性能，但纳米材料自身所具有的体积效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应和表面效应等使其具有较大的比表面积和较高的比表面能，从而使粒子间维持热力学非稳定的状态，因而纳米粉体材料非常容易发生集聚[8].另一方面，由于纳米铁黄自身的极性以

3、及颗粒细微化限制了其超细作用的发挥，此外超强的亲水性能使其在有机介质中存在难以分散和湿润的缺点[9],因此若作为油漆涂料，铁黄粉体会使油漆添加量增加，从而导致成本增加。由前期实验制备的纳米铁黄颜料性能检测结果表明，因其超微粒径，大幅度增加了其比表面积，使纳米铁黄粉体的吸油量大大增加。目前常采用超声处理法、高级脂肪酸处理法、表面接枝法和酯化反应法等[10-13]工艺对纳米铁黄粉体的亲油化度进行改性，并取得了一定的效果。为了使自制纳米铁黄粉体能更好地应用于油漆材料领域，本实验对自制纳米铁黄粉体材料进行了后续的表面改性实验

4、研究，力求减小材料的极性并提高亲油性能。　　1材料与方法　　1.1实验试剂与设备　　实验试剂主要有十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、硬脂酸、木质素磺酸钠、甲醇、氯化亚锡、盐酸1∶1、氯化汞、硫酸、磷酸、重铬酸钾和纳米铁黄(自制)，均为分析纯，.仪器主要有国华88-1大功率磁力搅拌器(常州国华电器有限公司)、pHS-25型pH计(上海智光仪器仪表有限公司)、恒温水浴锅(杭州大卫科教仪器有限公司)、DZX-3型(6020B)真空干燥箱(上海福玛实验设备有限公司)、AnkeTGL-1GC离心机(上海安亭科学仪器厂)、

5、红外光谱仪和热重差热综合分析仪。　　1.2实验方法　　将0.3g自制纳米铁黄粉体加入50mL水中，再加入4种一定量备选改性剂(十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、硬脂酸和木质素磺酸钠)，磁力搅拌一定时间后离心，离心后得到的粉体用蒸馏水洗涤3次后置于烘箱于70℃条件下烘干至恒重。以亲油化度作为检测指标优选改性剂，并通过单因素实验确定最佳优化改性范围，并通过正交实验确定最佳优化条件。　　1.3亲油化度的测定　　亲油化度的大小是评价改性效果的标准之一，其具体测定方法为：准确称取0.1g改性后的纳米铁黄粉体置于装有20m

6、L水的烧瓶中，在搅拌作用下逐滴滴加甲醇至漂浮在上层的纳米铁黄粉体完全润湿，记录甲醇的加入量，则亲油化度计算如下：100%()20()+=甲醇加入量甲醇加入量亲油化度vv?　　2结果讨论与表征　　2.1单因素结果分析　　2.1.1改性剂的选择　　改性剂的选择对纳米铁黄粉体亲油性能的改善起到至关重要的作用，本实验选取了4种改性剂(YZ-硬脂酸、SDBS-十二烷基苯磺酸钠、MZ-木质素磺酸钠和CTMAB-十六烷基三甲基溴化铵)对自制纳米铁黄粉体的亲油性能进行改性处理，其影响结果如图1所示。【1】　　由图1可以看出，当改性剂

7、用量均为纳米铁黄粉体质量的5%时，不同改性剂对铁黄亲油化度的影响较大，其中以木质素磺酸钠的亲油化度最低，而硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠的改性效果基本相同。这是因为改性剂均具有亲水性基团和亲油性基团，铁黄粉体的亲油性改性效果则取决于改性剂的亲水疏水基的大小，当疏水基大于亲水基时，疏水基包覆在铁黄粉体表面，即亲油性能增加;另一方面，不同改性剂的单价(以100g计)也各不相同，其中以硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠价格最低，但由于硬脂酸具有不溶于水的特性，导致其改性效果不均匀，若要达到预期的改性效果需溶于丙酮，从而成本偏高，故本实验的

8、最佳改性剂为十二烷基苯磺酸钠。　　2.1.2SDBS用量的确定　　改性工艺条件：在15℃下，准确称取纳米铁黄粉体0.3g加入50mL水中，利用十二烷基苯磺酸钠(浓度为10g/L)进行改性处理，其加入量为纳米铁黄粉体质量的1%、5%、10%、15%和20%,磁力搅拌反应30min后离心，固体用蒸馏水洗涤3次后于70℃烘箱干燥至恒重，测亲油化度。其