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2·2含改性纳米TiO2的纸张涂料的流变行为

2·2·1稳态剪切流变行为纸张涂料通常呈现非牛顿流体特性,表观黏度随剪切速率的变化而变化。图2是低剪切速率下含改性纳米TiO2纸张涂料的流变行为。由图2(b)可知,当剪切速率上升时,各配方涂料的表观黏度都降低,涂料显示出剪切稀化行为,这对涂料高速运行是有利的,便于涂布操作。另外,在同一剪切速率下,随着改性纳米TiO2用量的增加,涂料的表观黏度逐渐增大。这与图2(a)表现出来的塑变应力的变化趋势一致。其原因是纳米TiO2粉体在平均粒径上要比涂料中其他颜料小一个数量级,而在比表面积方面相应要大很多。根据Krieger-Dougherty公式[10]

η=ηs(1-Φ/Φm)-[η]/Φm(1)

式中Φm为最大堆积分数;ηs为介质黏度;[η]是与颗粒形状有关的参数,颗粒呈球形时,该值为2·5。当颗粒变细后,需要更多的连续相湿润,相当于Φ值比从粉体含量直接计算得到的粉体体积大,Φ升高,表观黏度η增大。由此可见,对于不同尺寸的颜料颗粒分散在同一涂料体系中,颗粒越小,黏度越大,即改性纳米TiO2的加入会使涂料体系的表观黏度增大。