鈦白粉主要用於造紙、油墨、塑料、塗料等行業，在使用過程中對鈦白粉的性能要求較為嚴格（gé），尤其是鈦白粉的分散性能，各應用（yòng）體係對其格外關注。若鈦白粉的分散性能較差，不能完全體現出鈦白粉的高（gāo）白度、高遮（zhē）蓋（gài）等（děng）性能，在粉末塗料中會影響整體分散效果（guǒ），嚴重甚至會導致粉末塗料含有（yǒu）顆粒（lì）、產生沉澱等。通過各種控製手（shǒu）段，提高鈦白粉的分散性，有利於（yú）粉末塗料生產廠家的生產質量（liàng）。
目前，國內外對於鈦白粉分散性能的研究較少，大（dà）都停留在實驗室階段，對生產的導向作（zuò）用極少，而且對於分散（sàn）機理（lǐ）的（de）研究少之又少，對其分散（sàn）好壞沒（méi）有進行係（xì）統（tǒng）論述，其影響效果一直沒有明確定論。下列針對鈦白粉在水性體係中的分散效果及影響因素進行係（xì）統實驗（yàn）。

1　實驗材料與（yǔ）方法
1.1　實驗材料
本實（shí）驗材（cái）料主要為鈦白粉，根據不同的影響因素選取相應（yīng）性質的鈦白粉原料（liào），所用水為去離子水，pH值（zhí）調整（zhěng）劑選（xuǎn）用0.1 mol/L的硫酸和氫氧化鈉溶液，涉及到的分散劑選用分（fèn）析純，並用去（qù）離子水配製成0.1mol/L。其他設（shè）備（bèi）還有pH值計、熒光光譜分析儀、粒度（dù）分布儀（yí）、黏度計等。
1.2　實驗（yàn）步驟
(1)取適量鈦白粉分成（chéng）5份，在氣流粉碎機（jī）上粉（fěn）碎不（bú）同的時間，讓其粒度產生差異，然後將這5份鈦白粉分別配製（zhì）成700 g/L的溶液，充分分散後（hòu）測量黏度並記錄（lù）。
(2)取（qǔ）8份鈦（tài）含量不同的鈦白粉，分別檢測其產品的組分，然後將這8份鈦白粉分別配製成（chéng）700 g/L的溶液，充分分散後測量黏度並記錄。
(3)取10份去離子水，分別用硫酸溶液和氫氧（yǎng）化鈉溶液調製（zhì）成pH值＝2、3、4……11的溶液，保持其總體積相（xiàng）同，然後分別加入相同質量的鈦白粉配製成（chéng）700g/L的（de）溶液，充分分散後（hòu）測量黏度並記錄。
(4)取9份相同的鈦白粉配製（zhì）成濃度為700 g/L的鈦白（bái）粉溶液，分別加（jiā）入矽酸鈉分散劑，加量（liàng）分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%，並（bìng）做一個空白對照，充分分散後測量黏（nián）度並（bìng）記（jì）錄。

2　實驗結果
2.1　粒度實驗
將鈦白粉進行氣流粉碎（suì）後其粒度隨著粉碎時間（jiān）的延（yán）長而降低，對產品進行粒度分布的測試（shì），結果見圖1。

對上述5份鈦白粉（fěn）配製成相同濃度的溶液後測（cè）量（liàng）結果見圖2。

從圖1中看（kàn）出，樣品1到樣品5的粒度分布逐（zhú）漸變寬，並且峰值粒度也逐漸變大，因此，樣品1到樣（yàng）品5的平均粒度逐漸變大。從圖2中可以看出（chū），鈦（tài）白粉的黏度與產品粒度呈正相關的關係（xì），即產品的粒度越大，黏（nián）度越大，分散性越差。樣品1與樣品2的黏（nián）度相差較小，從樣品3之後產品黏度增加幅（fú）度較快，這就說（shuō）明，在粒度較小的情況下產品的分散性差異較小，隨著產品粒度的增加，分散性的差異逐（zhú）漸顯現出來，並呈指數型增加。
2.2　含鈦量實驗
鈦白粉中含量最多的物質是二氧化（huà）鈦，最高含量可達99%，通常情況下顏（yán）料（liào）級鈦白粉的二氧化鈦含量在85%～95%。二氧化鈦（tài）含量是鈦白粉主要的（de）指標之一，含鈦量越高，鈦白粉的白度性（xìng）能越好，但相應成本就越高，不同的應用體係（xì）含鈦量也有不同的要求。將不同含鈦量的鈦白（bái）粉進行檢（jiǎn）測後配製成相（xiàng）同濃度的溶液，充分分散（sàn）後測量黏（nián）度，其結果見圖3。

從圖3中可以看出，隨著鈦含量的升高，產品的黏度（dù）出現下降趨（qū）勢，即鈦白粉中二氧化鈦含量越高，產品的分散性越好。當產品中鈦含量在90%以下時，產品（pǐn）黏度的變化較大，而當鈦含（hán）量增加到90%以上時變化幅度較小，因此，高（gāo）二（èr）氧化鈦含量雖然在一（yī）定（dìng）程度上有提高（gāo）產品分（fèn）散性的好處（chù），但是當鈦含量升高（gāo）到90%以上時其提升效果不太明顯。
2.3　pH值實驗
在鈦白粉的（de）應用中，經常將鈦白粉置於不同pH值下進行分散，如在造紙過程中會將鈦白粉分散於堿性環境中，而在乳膠（jiāo）漆體係中也有（yǒu）將鈦白粉分散（sàn）於弱酸性的環境。將相同的鈦白（bái）粉置（zhì）於不同（tóng）的pH值中，在水性體係的相同濃度下（xià）測量黏度，得到的結果（guǒ）見圖4。

從圖4中可（kě）以看出，在相同的濃度下pH值與鈦白粉的黏度呈“U”型關係，即在強酸和強堿環境下鈦白粉的分散性極差，在堿度適中時（shí）鈦白粉的分散性較好。該鈦白粉在pH值（zhí）＝5.2時表現出極好（hǎo）的分散效果，隨著pH值的升高，黏度增（zēng）加極快，當pH值增加到12時，黏度接近（jìn）1 900 mPa · s。在強酸性環境下，鈦白粉的分散性要比（bǐ）強堿性環境好，當（dāng）pH值＝4.2時黏度（dù）僅為508 mPa · s。因此，鈦白（bái）粉在酸（suān）性（xìng）條件下要比堿性環境分散（sàn）性好，尤其是（shì）在弱酸性環（huán）境下分散性最好。
2.4　分散劑實驗
分散劑是提高分散性能的重要手段，在鈦白粉行（háng）業中常用的分散劑有六偏磷酸鈉、矽酸鈉等，可根據不同的場合選（xuǎn）擇（zé）使用。圖5是（shì）用矽酸鈉作為分散劑研究對分散性能的影響。

從圖5中可以看出，分散劑的加入能有效降低鈦白粉的（de）黏度，提高分散性能，尤其是分（fèn）散劑加量在0.2%以內時能迅速降低黏度（dù），當分散劑加量繼續增加時，黏（nián）度降低的幅度下降（jiàng），效果不太明顯。這主要是由於0.2%左右的分散劑足以分散700 g/L的鈦白粉，再進一步增加分散（sàn）劑不會對分散效果（guǒ）進一步提升。

3　機理分析
通過對以上實驗可（kě）總結出以下分散機（jī）理。
(1)鈦白（bái）粉的分散過程就是大塊顆粒變成小塊顆（kē）粒的過程，當鈦白粉的顆粒足夠小（xiǎo）時，就是分散性能較好的時刻。鈦（tài）白粉的顆粒較大，其分散需要一定（dìng）的外力（lì）才能將大顆粒（lì）變成小顆粒，這些（xiē）外力包（bāo）括外加動力、溶解力、分（fèn）子氫鍵（jiàn）等，而這些外力與顆粒的大小成正比，顆粒越（yuè）大，需要的外力越大，在（zài）相同的情況下大顆粒的分（fèn）散性能就越差。
(2)鈦白粉中鈦含（hán）量是重要的指（zhǐ）標之一，鈦元素可表現出較（jiào）多的性能，其中之一是親水性。鈦元素表麵有較多的不飽和鍵，可與水分子形成（chéng）較多的氫鍵，生成鈦元素的水合物。這種物質的存在能使（shǐ）鈦白粉與水的親和（hé）力加強，從而增加鈦白粉的分散性（xìng）。
(3)當（dāng）鈦白粉體係中（zhōng）pH值改變，其實就是改變了體係的電位值，而鈦白粉本（běn）身具有一（yī）定的Zeta電位，當溶液中電位與鈦白粉本身的Zeta電位相符合（hé）時鈦白粉的分散性能就加強，這是電子相互排斥的結果。當兩電位相同時產生較大的斥力，使得水分子（zǐ）與鈦白粉分子相互排（pái）斥，兩者有遠離的趨勢，從而加大了（le）兩者（zhě）的間距，實現在混合體係中（zhōng）的分散。
(4)分散劑的加入可以改變溶液中各集合體的電性，如陰離子分散劑（jì），可以使得溶液中分子表麵荷（hé）負電，從而實（shí）現（xiàn）在斥力作用下分散；而當分散劑（jì）添加量過多時，荷負（fù）電的物質反而會（huì）產生團聚，使（shǐ）得（dé）顆粒變大（dà），分散效（xiào）果不明（míng）顯。

來源：山東道恩鈦業

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