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納米鈦白粉在涂料中的應用

納米鈦白粉具有良好的耐光性和耐候性，在防護涂層材料中具有潛在的應用前景。Topuz等［29］運用滴定法和異相成核機制，將納米鈦白粉涂在云母底物上得到了粒徑大約為100nm的云母－tio2顏料。將云母－TiO2顏料摻雜在丙烯酸基繪畫顏料中，通過研究其光彩和硬度性能，發(fā)現(xiàn)金紅石含量多的試樣表現(xiàn)出優(yōu)良的光彩性能，加入金紅石的繪畫顏料的光彩比加入銳鈦礦的強。由于納米鈦白粉易團聚且具有高的界面能和親水性，其與有機樹脂不相容。為了改善納米鈦白粉與有機樹脂的相容性和分散性，需要對納米鈦白粉顏料進行改性。Zhang等［30］以Ti（OC4H9）為原料，通過溶膠－凝膠法制備了粒徑為50～100nm的納米鈦白粉粉末。為了使納米鈦白粉作為顏料應用于涂料，將納米粒子通過有機鈦酸偶聯(lián)劑進行改性，發(fā)現(xiàn)其接觸角大于90°，表明納米鈦白粉具有好的親脂性和疏水性。

納米鈦白粉在紙張中的應用

許多年來，研究者們致力于提出一種簡便低成本的方法來制備電子模擬紙，電泳顯示器（EPD）由于具有如紙般的高對比外觀、超低能耗、薄且光亮以及能夠重復使用等性質，被認為是最有前景的材料。TiO2帶電粒子具有高的折射效率和優(yōu)良的白度，被認為是一種很好的顏料，但是TiO2顏料在實際應用中形成的懸浮液不穩(wěn)定，由于其具有較高的密度且會與金屬表面產(chǎn)生強相互作用，導致電極上的吸附、聚集和沉降，因此需要對TiO2粒子表面進行處理來制備穩(wěn)定的顏料。Bo等［31］通過原位冷凝聚合制備了具有高穩(wěn)定性的聚苯乙烯／二氧化鈦／脲醛樹脂（PS／TiO2／UF）多層核殼復合微球。首先TiO2粒子通過靜電作用吸附到聚苯乙烯粒子的表面，形成帶有負電荷的PS／TiO2核殼膠態(tài)粒子；然后用3－氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）對PS／TiO2微球進行改性得到APTES－改性PS／TiO2粒子；最后尿素－甲醛預聚物（UFP）與APTES長鏈末端的－NH2反應得到了PS／TiO2／UF多層核殼復合微球。圖1為PS／TiO2／UF多層核殼復合微球的形成機理。復合微球的粒徑大約為320nm，具有很好的分散性，甚至經(jīng)過幾個月也不團聚，可以用來制備電泳顯示器。天然纖維由于具有無毒、生物可降解、可再生和力學性能好等優(yōu)點而廣泛應用于許多領域。然而由于纖維素的吸濕特性，使得紙張材料與塑料、金屬和其他材料相比存在很多缺陷。為了獲得抗水性強的紙張材料，可用蠟和其他疏水聚合物來進行涂布覆蓋。納米鈦白粉與纖維素和其他填料相比具有高的折射系數(shù)，加入納米鈦白粉的紙張材料能夠顯著提高亮度和不透明性。Huang等［32］向纖維素紙漿中添加改性納米鈦白粉，制備出具有超疏水表面和不透明性質的新型手抄紙。納米鈦白粉首先用高速攪拌器進行分散，然后用偶聯(lián)劑3－（三甲氧基甲硅基）丙基甲基丙烯酸丙酯（MPS）進行表面改性。圖2為MPS表面改性納米鈦白粉的機理。通過向植物纖維中加入改性納米鈦白粉使其由親水性變?yōu)槭杷裕瑥亩玫搅顺杷筒煌该鞯募垺?/p>

納米鈦白粉在食品包裝中的應用

紫外光可以誘導食品中的光敏營養(yǎng)物質（抗壞血酸、花青素、核黃素和維生素D2）發(fā)生氧化反應，從而縮短食品的保質期。食品包裝通過對入射光的吸收和反射來減緩這些反應的進行。TiO2顏料由于無毒、紫外吸收率和折光率高、化學性質穩(wěn)定而被用于食品包裝中。金屬容器經(jīng)常用于食品包裝尤其是飲料包裝，通常用鍍錫鋼片來制備金屬鋼容器，可以在鍍錫鋼片上涂上一層有機漆來提高其防腐保護。為了提高涂料性能和食品的兼容性，高保護性的有機涂料被廣泛研究，旨在延長產(chǎn)品的保質期。Deflorian等［33］通過電化學特性研究有機涂層的保護性能。將包含不同化學成分和含量的涂料用于食品包裝中，發(fā)現(xiàn)含有鈦白粉顏料的涂料性能比清漆的好。近年來，TiO2納米材料因其低維度和高比表面的獨特性質而受到廣泛關注，可以用于制備聚合物－納米管復合材料?？咕b的主要缺點是活性化合物能夠遷移進入食品中，在當前食品加工中限制食品添加劑使用的趨勢下是非常不可取的。無毒的殼聚糖和TiO2成為了制備活性食品包裝的最佳原料。Díaz－Visurraga等［34］通過水熱法合成了直徑為17nm的TiO2納米管，然后將其加入到殼聚糖（CS）基質中制備了半透明復合膜，在貯存期間薄膜的阻光性質依然穩(wěn)定，薄膜能夠有效降低用于細菌測試的培養(yǎng)液中的微生物濃度。這為以后研究復合薄膜用來保護食物以及延長保質期提供了理論依據(jù)。

納米鈦白粉在化妝品中的應用

納米鈦白粉因具有可透過可見光、紫外吸收率高和發(fā)光等性質而廣泛應用于化妝品?，F(xiàn)在，研究鈦白粉在化妝品中的應用成為了熱點，牙膏中使用鈦白粉能夠增加其白度，香粉以及各種防曬霜中加入鈦白粉作為遮蓋劑能夠增強抗紫外線的效果。納米鈦白粉在化妝品中的應用越來越廣泛。納米鈦白粉作為紫外吸收劑能夠將光學透明薄膜應用到人體皮膚，因而在防曬化妝品中廣泛應用。通過對納米鈦白粉表面涂層改性，可以提高其紫外吸收。Jaroenworaluck等［35］首先制備了粒徑約為10nm的銳鈦礦鈦白粉，然后合成了表面涂有SiO2涂層的納米鈦白粉，紫外可見漫反射光譜顯示，SiO2涂層可提高納米鈦白粉的紫外吸收，能夠應用于制備防曬化妝品中的紫外吸收劑。

本文作者：邵長旺周國偉宋宏斌武翠翠徐德蘭作者單位：山東省高校輕工精細化學品重點實驗室