CN102998249B - 一种金红石型钛白粉耐候性的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金红石型钛白粉耐候性的检测方法。本发明使用金红石型钛白粉在紫外光下降解染料罗丹明B的方法来评价所得样品的耐候性，固定了光照强度、温度、氧气含量等因素，避免了老化实验中外界自然因素的影响；通过检测罗丹明B的降解率来评价钛白粉的光催化活性从而间接表征耐候性，实验可重复性强，可信度高，排除了人工目测带来的误差。同时实验周期短，费用低，检测结果可以及时反馈产品性能，便于指导钛白粉的生产和技术的研发。

Description

一种金红石型钛白粉耐候性的检测方法

技术领域

本发明涉及一种钛白粉的检测方法，具体地说是一种金红石型钛白粉耐候性的检测方法。

背景技术

钛白粉是一种性能极佳的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。钛白粉产品主要分为锐钛型和金红石型两种，锐钛型钛白粉不具有耐候性，一般只能用于低档室内涂料、塑料或者其它专用场合如造纸、化学纤维、脱硝催化剂等，而金红石型钛白粉除了具有更好的消色和遮盖能力以外，还具有良好的耐候性、抗老化性能，全球范围内金红石型钛白粉的用量要占到85%以上。

如何正确评价金红石型钛白粉的耐候性呢？目前，一般是先将金红石型钛白粉制成漆料，然后将待测漆料涂覆在一定的介质上制成漆膜进行老化实验，在一定时间之后观察涂膜粉化程度来评价。老化实验一般包括涂层自然气候曝露试验法和人工老化法。自然气候曝露法是把涂有漆料的试板直接放置在户外自然环境中接受太阳光的照射，在这个过程中检测漆膜随时间的变化情况，国际上比较认可的场地是美国的佛罗里达，这里阳光充足，一般需要数年之久。人工老化法则是为了模拟和加速自然老化过程，提高检测效率，将漆料试板放在装有控湿装置系统和人工光源的老化箱中，在1～3个月的时间之后观察漆膜老化的程度，检测漆膜的耐候性。上述这两种检测方法的不足之处在于：检测周期较长，所需费用高；检测过程受到很多外界自然因素的影响，比如光、空气、水分、风沙等，不同地区气候环境的不同会对检测结果产生影响；最终的老化检测结果是腐蚀、热老化、物理磨损、光催化等多种因素综合作用的结果，不能真实的反应漆料中所添加的钛白粉的光催化活性的强弱。而且，这两种老化方法的检测结果还取决于操作者的主观感受，评价指标中漆膜剥落、粉化、劣化程度等主要通过人工的目测法定性确定，或者与标准样品进行对比，难以定量分析；不同操作者操作过程的差异会导致检测结果不同，可比性较差。这些不足之处都极大地限制了现有耐候性的检测方法对钛白粉的生产、研发和使用的现实指导意义。

发明内容

针对目前现有检测方法中存在的问题，本发明的目的是提供一种可以准确快速评价金红石型钛白粉耐候性的方法，以及实现该方法的检测装置。本发明的原理是，使用金红石型钛白粉在紫外光下降解染料罗丹明B的方法来评价所得样品的耐候性。罗丹明B是一种高水溶性人工合成的氧杂蒽类染料，被广泛地应用于分析化学中，是一种具有鲜艳的桃红色的人工合成的染料，英文名为Rhoda mine B。罗丹明B分子在钛白粉的光催化作用下将被降解，一般推测光催化降解的机理可能是由于罗丹明B分子的发色基团苯氨基、羰基键被破坏，进而形成无色的有机中间产物，主要表现为溶液的色度下降，并且在反应过程中，罗丹明B还可能转化为一种无色的内酯型同分异构体，也可以使得溶液的色度下降。基于以上性质，检测反应液在特定波长下的吸光度值，从而得到Rhoda mine B的浓度，进而来评价钛白粉的光催化能力。

一种金红石型钛白粉耐候性的检测方法，包括以下具体步骤：

1 试剂准备

1.1 用分析纯罗丹明B配制浓度为50mg/L的溶液，储存于茶色容量瓶中，并避光保存；

1.2 用50mg/L罗丹明B溶液稀释得到1L的4mg/L检测用溶液，储存于茶色容量瓶中，并避光保存；

1.3 用50mg/L的罗丹明B溶液稀释配制浓度分别为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L的标准溶液各200mL，储存于茶色容量瓶中，并避光保存；

1.4 将待测金红石型钛白粉样品置于105℃烘箱中干燥2h以上，然后，冷却至室温；

2 检测操作

2.1量取100mL的2～6mg/L罗丹明B溶液，加入石英反应器中；

2.2用分析天平准确称取200～600mg待测样品，加入石英反应器中；

2.3向反应器中放入磁子，随即盖上石英玻璃片，并从周边将玻璃片与反应器粘连固定；

2.4将反应器置于检测箱内的冷却水槽中，调整位置，保证检测箱顶部的紫外灯灯管与反应器上表面正平行；

2.5开启冷却水槽循环水装置，温度设定为25℃，开启磁力搅拌器，慢速搅拌，保证钛白粉浆液中颗粒稳定悬浮；

2.6 开启空气瓶减压阀，调整阀门至流量计读数稳定在50mL/min，将空气管插入反应器进口处，排气管接出检测箱外，关闭检测箱门，记录时间，开始暗吸附过程；

2.7 30min后，打开检测箱门，吸取5mL反应液，置于5mL离心管中；关闭检测箱门，开启灯管电源，记录时间，开始光催化降解过程；

2.8 用离心机将反应液进行离心分离，设定离心机转速为6000r/min，离心时间10min，将反应液进行一次离心，后吸取上清液置于5mL离心管中进行二次离心；两次离心后的清液置于离心管中，标记为0^#样品液，置于试管架上避光保存；

2.9 30min后，关闭灯管电源，重复上述第2步检测操作中2.7、2.8步骤，直至光催化反应时间达到2h，催化降解过程结束；分别得到离心后的清液，依次标记为1^#、2^#、3^#、4^#样品液，置于试管架上避光保存，操作期间保持反应温度和溶液中的含氧量恒定。

3 样品测定

3.1 测定前2h，开启紫外可见分光光度计进行预热；

3.2 仪器测定波长设定为554nm，在石英比色皿中加入去离子水，进行检测校零；

3.3 用1.3中配制的标准溶液测定标准曲线，要求标准曲线的线性相关系数大于0.98；

3.4 依次测定0^#、1^#、2^#、3^#、4^#样品液浓度，每组样品液进行3～4次重复测定，并取测量平均值；

4 数据处理

4.1 将0^#、1^#、2^#、3^#、4^#样品液的浓度标记为C_i，其中i=0、1、2、3、4，按照                                                ，计算得到光催化降解过程的降解率；

4.2 将降解率取对数按照式对时间进行线性拟合，得到线性相关系数，所述线性相关系数的计算方法如下：为数据点， 

线性相关系数高于0.85时，上述数据可信，低于0.85时，需重新检测。

可以使用该方法检测金红石型钛白粉耐候性的装置，包括一套检测箱、一台离心机和一台紫外分光光度计，其特征在于：检测箱内设置有循环水冷却槽、石英反应器、紫外灯管，检测箱外配置有一只带调节流量功能的空气瓶。

其中循环水冷却槽设置有一进水口、一出水口以及一套温控装置；石英反应器设置有一进气口、一排气口以及一个带石英玻璃片的加料口；检测箱顶部的紫外灯灯管与石英反应器加料口的石英玻璃片正平行。

与现有钛白粉耐候性的检测方法相比，本发明使用金红石型钛白粉在紫外光下降解染料罗丹明B的方法来评价所得样品的耐候性，固定了光照强度、温度、氧气含量等因素，避免了老化实验中外界自然因素的影响；通过检测罗丹明B的降解率来评价钛白粉的光催化活性从而间接表征耐候性，实验可重复性强，可信度高，排除了人工目测带来的误差。同时实验周期短，费用低，检测结果可以及时反馈产品性能，便于指导钛白粉的生产和技术的研发。

Claims (1)

1.一种金红石型钛白粉耐候性的检测方法，包括以下具体步骤：

1 试剂准备

1.1 用分析纯罗丹明B配制浓度为50mg/L的溶液，储存于茶色容量瓶中，并避光保存；

1.2 用50mg/L罗丹明B溶液稀释得到1L的4mg/L检测用溶液，储存于茶色容量瓶中，并避光保存；

1.3 用50mg/L的罗丹明B溶液稀释配制浓度分别为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L的标准溶液各200mL，储存于茶色容量瓶中，并避光保存；

1.4 将待测金红石型钛白粉样品置于105℃烘箱中干燥2h以上，然后，冷却至室温；

2 检测操作

2.1量取100mL的2～6mg/L罗丹明B溶液，加入石英反应器中；

2.2用分析天平准确称取200～600mg待测样品，加入石英反应器中；

2.3向反应器中放入磁子，随即盖上石英玻璃片，并从周边将玻璃片与反应器粘连固定；

2.4将反应器置于检测箱内的冷却水槽中，调整位置，保证检测箱顶部的紫外灯灯管与反应器上表面正平行；

2.5开启冷却水槽循环水装置，温度设定为25℃，开启磁力搅拌器，慢速搅拌，保证钛白粉浆液中颗粒稳定悬浮；

2.6 开启空气瓶减压阀，调整阀门至流量计读数稳定在50mL/min，将空气管插入反应器进口处，排气管接出检测箱外，关闭检测箱门，记录时间，开始暗吸附过程；

2.7 30min后，打开检测箱门，吸取5mL反应液，置于5mL离心管中；关闭检测箱门，开启灯管电源，记录时间，开始光催化降解过程；

2.8 用离心机将反应液进行离心分离，设定离心机转速为6000r/min，离心时间10min，将反应液进行一次离心，后吸取上清液置于5mL离心管中进行二次离心；两次离心后的清液置于离心管中，标记为0^#样品液，置于试管架上避光保存；

2.9 30min后，关闭灯管电源，重复上述第2步检测操作中2.7、2.8步骤，直至光催化反应时间达到2h，催化降解过程结束；分别得到离心后的清液，依次标记为1^#、2^#、3^#、4^#样品液，置于试管架上避光保存，操作期间保持反应温度和溶液中的含氧量恒定；

3 样品测定

3.1 测定前2h，开启紫外可见分光光度计进行预热；

3.2 仪器测定波长设定为554nm，在石英比色皿中加入去离子水，进行检测校零；

3.3 用1.3中配制的标准溶液测定标准曲线，要求标准曲线的线性相关系数大于0.98；

3.4 依次测定0^#、1^#、2^#、3^#、4^#样品液浓度，每组样品液进行3～4次重复测定，并取测量平均值；

4 数据处理

4.1 将0^#、1^#、2^#、3^#、4^#样品液的浓度标记为C_i，其中i=0、1、2、3、4，再按照                                                ，计算得到光催化降解过程的降解率；

4.2 将降解率取对数按照式对时间进行线性拟合，得到线性相关系数，所述线性相关系数的计算方法如下：为数据点，

线性相关系数高于0.85时，上述数据可信，低于0.85时，需重新检测。