表面活性剂和聚乙烯吡咯烷酮在ZrO_2上的吸附对其悬浮体稳定性的影响.doc

 第 15 卷 第 6 期 1998 年 12 月 应用化学 CH IN E SE JOU RN A L O F A P PL IED CH EM IST R Y V o l. 15 N o. 6 D ec. 1998 表面活性剂和聚乙烯吡咯烷酮在 ZrO 2 上的 吸附对其悬浮体稳定性的影响 赵振国3 钱 程 王 青 刘迎清 (北京大学物理化学研究所 北京 100871) 摘 要 研究了水溶液中十二烷基苯磺酸钠 (SDB S)、溴代十四烷基吡啶 (T PB ) 和聚乙烯吡咯烷酮 (PV P ) 在 Z rO 2 上的吸附及对 Z rO 2 水悬浮体稳定性的影响. 结果表明: pH = 214 时 SDB S 在 Z rO 2 上的吸附等温线为 L S 型, pH = 710 时 T PB 的吸附等温线为 S 型, 吸附等温线与 Z rO 2 粒子 Φ电势 变化曲线有大体一致的关系. 在最大吸附量时 Z rO 2 粒子 Φ电势较大, 且吸附的表面活性剂离子形 成大部分亲水基朝向水相的表面胶团. 这两种因素都使 Z rO 2 悬浮体稳定性提高. PV P 在 Z rO 2 上 的吸附量较小, 相对而言在带正电荷的 Z rO 2 上比在带负电荷的 Z rO 2 上吸附量和吸附层厚度大. 在 PV P 浓度很低时因吸附分子的“搭桥”作用使 Z rO 2 悬浮体稳定性下降, 而浓度高时聚合物的空 间稳定作用可使悬浮体稳定性提高. 关键词 十二烷基苯磺酸钠, 溴代十四烷基吡啶, 聚乙烯吡咯烷酮, Z rO 2 , 吸附, 悬浮体稳定性 Z rO 2 的化学稳定性好, 可提高陶瓷制品的强度及光泽, 是陶瓷工业的重要原料. 改变粉 体的表面性质使其在水中悬浮体稳定性提高, 有助于浆体的均一性, 对于成型生坯及烧结体的 微观结构产生有利影响1 . 许多研究结果表明, 在一定条件下表面活性剂和聚合物在粉体表 面上的吸附可改变其表面湿润性质和电性质2, 3 . 但综合考查粉体表面吸附性质、表面电性质 及悬浮体稳定性间关系的研究较少4, 5 . 本工作研究了在不同 pH 下 Z rO 2 粉体自水溶液中吸 附不同类型的表面活性剂及聚乙烯吡咯烷酮 (PV P ) 的吸附作用, 并考察了吸附对悬浮体稳定 性的影响, 探讨了这种作用机制. 1 实验部分 Z rO 2 微粉, B E T 氮吸附法测得比表面 1019 m 2 ?g. 十二烷基苯磺酸钠 (SDB S) , 化学纯, 日 本产. 溴代十四烷基吡啶 (T PB ) , 分析纯, 济宁化工研究所试剂厂产品, 经二次重结晶. PV P 分子量各约为 40000、160000 和 360000, 德国 BA SF 产品. N aO H 和盐酸为分析纯. 各溶液均 用去离子水配制. 在磨口锥形瓶中称取 Z rO 2 微粉 1 g , 加入 25 mL 已知浓度和恒定 pH 的表面活性剂或 PV P 溶液, 于 25±011 ℃恒温振荡 6 h , 静置过夜, 取上部液体离心分离 30 m in (4000 或 12000 r?m in ) , 取上清液用岛津 U V 2120 分光光度计测定溶液中表面活性剂或 PV P 浓度, 根据吸附 前后溶液浓度变化计算吸附量. 使用波长: SDB S, 323 nm ; T PB , 280 nm ; PV P , 212 nm. 称 Z rO 2 微粉 1 g 加入 100 mL 水, 超声分散 10 m in , 放置 3 h , 取上层悬浮液为储备液. 取 10 支 10 mL 具塞刻度试管, 分别加入 8 mL 不同浓度的表面活性剂或 PV P 溶液, 再加入 Z rO 2 悬浮体储备液 1 mL , 摇匀后加入 1 mL 一定浓度的聚沉剂 N aC l 溶液 (对于同一表面活性剂或 1998203230 收稿, 1998208210 修回 国家自然科学基金资助项目 ( PV P 系列所加 N aC l 溶液浓度必须相同) , 迅速摇匀, 放置相同时间 (如 4 h ) , 从相同深度取液, 用 72 型分光光度计测其在波长 600 nm 时的光密度. 显然, 光密度越大表示悬浮体稳定性越 好, 故以相同条件下悬浮体光密度的大小作为稳定性比较的依据6 . Z rO 2 微粉粒子 Φ电势用江苏光学仪器厂 D XD 显微电泳仪测定7 . 2 结果与讨论 2. 1 表面活性剂吸附对 ZrO 2 水悬浮体稳定性的影响 实验测得所用 Z rO 2 粒子的等电点约为 pH 511, 此值比文献 8 的