编号：NMJS09668
篇名： TiO2复合CaCO3和SiO2制备钛陶瓷乳浊剂及其性能研究
作者： 李洋子
关键词： TiO2; 复合乳浊剂; 界面结合; 榍石; 釉面性能;
机构：中国地质大学(北京)
摘要： TiO2是最重要的精细化工原料之一,在涂料、塑料、造纸、建材、环保和新能源等许多工业领域得到广泛应用或展示良好应用前景。TiO2是替代硅酸锆作为乳浊剂制备无放射性健康陶瓷的理想选择,但急需解决所存在的因其在釉料中呈游离态而导致高温化合反应不完全和产生釉面黄变这一关键制约问题,同时还应进一步提高釉面乳浊性。基于上述背景,本论文提出构建TiO2和CaCO3、SiO2三元有序界面复合结构和制备榍石以降低或消除TiO2游离态,并以其代替TiO2作为新型钛陶瓷乳浊剂的解决策略,对CaCO3-SiO2-TiO2复合乳浊剂和榍石的制备、应用及相关基础问题进行了深入研究。 研究了采用疏水聚团法制备CaCO3-SiO2-TiO2复合乳浊剂及其结构和界面结合行为表征。CaCO3-SiO2-TiO2中CaCO3、SiO2、TiO2以三者分别依托彼此表面有机碳链的缔合作用形成紧密结合,并依原料组合分别形成以无定形SiO2微球和重质CaCO3为核心的包覆结构。CaCO3-SiO2-TiO2经550℃低温煅烧后,CaCO3、SiO2和TiO2彼此界面的结合转变为化学键合作用,TiO2呈稳定态,游离状态被减弱。 研究了采用液相机械力研磨法制备CaCO3-SiO2-TiO2复合乳浊剂及其结构表征。CaCO3-SiO2-TiO2依原料组合分别形成以无定形SiO2微球和重质CaCO3为核心的包覆结构,CaCO3、SiO2、TiO2在界面以三者分别依托彼此表面羟基的脱羟基反应形成Si-O-Ti、Si-O-Ca及Ca-O-Ti键的化学结合,并由此导致TiO2呈稳定态,游离状态被减弱。 研究了以疏水聚团法和液相机械力研磨法制备的CaCO3-SiO2-TiO2为前驱体,采用固相法制备榍石及其组成和性能。其中,分别以SiO2微球和重质CaCO3为核心CaCO3-SiO2-TiO2前驱体的榍石产物均以榍石为主要成分,并分别含少量钙钛矿和方石英（5.87%）,不含金红石。榍石中TiO2的游离态被完全消除。 研究了分别以CaCO3-SiO2-TiO2和人工合成榍石为乳浊剂制备白色釉面陶瓷及其表征和机理。优化条件下制得乳浊性和光泽优良的白色釉面,釉面L*、a*和b*值分别为93.16-94.89、-0.76-0.66和2.51-3.89,光泽度为84.7-88.6,优于使用Zr SiO4釉面（L*和b*分别为89.85和2.98）和使用CaCO3、SiO2、TiO2混合料釉面（L*和b*分别为92.31和5.09）,并从使用混合料的黄色釉面转变为白色。以CaCO3-SiO2-TiO2和榍石为乳浊剂釉层由榍石、石英和非晶态物组成,榍石为乳浊相,不含金红石。CaCO3-SiO2-TiO2和榍石为乳浊剂釉料中降低和消除TiO2的游离态在提高TiO2化合反应程度、抑制釉面黄变和提高乳浊性方面具有关键作用。