在眾多白色顏料中,鈦白粉(fěn)因其特殊的物理及化學性質被廣泛應用於塗料、油墨(mò)、橡膠、造紙(zhǐ)、搪瓷(cí)等行業(yè),與人們的生活(huó)息息(xī)相關。在我國(guó),鈦白粉在(zài)塗(tú)料領域的應用占據相當大比例,且在塗料中鈦白粉也對塗料的各種性能存在一定影響。
遮蓋力是塗料的一項重要技術指標,而(ér)鈦白粉則是該項指標(biāo)的決(jué)定性因素之一。鈦白粉因(yīn)其優異的光(guāng)學性質而被廣泛應用(yòng)於(yú)各個領域,鈦白粉應用於塗料行業時,要使TiO2 的(de)光學性質發揮充(chōng)分,需要對鈦白粉的表麵處(chù)理、粒徑分布、分散性能等進行(háng)精細把控。在高效率使用鈦白粉的同時,研究人員還致力於保證遮蓋力的前(qián)提下降低鈦白粉用量。下文討論了鈦白粉的包膜處理、粒徑分布(bù)及(jí)在水中的分散性分別對塗料遮蓋力(lì)的影響。
1.鈦白粉的生產概述
當前,鈦(tài)白粉的生產(chǎn)主(zhǔ)要為氯化法和硫酸法(fǎ)。在1918 年,研究(jiū)人員用硫酸將鈦鐵礦或(huò)酸溶性鈦渣分解為TiosesO4 溶液,再進行除雜、分離,從而得到(dào)了生產鈦白粉的方法——硫酸法,因發現時間較(jiào)早,硫酸(suān)法工藝相對成熟。氯化法通(tōng)過富鈦原料與(yǔ)氯氣反應,產生的四氯化鈦通過精製後(hòu)進行(háng)氣相氧化得到粗製二氧化鈦,進而對二氧化鈦進行後處理得到高質量鈦白粉,氯化法製備鈦白粉工藝流程(chéng)相對較(jiào)短。
2.表麵處理對(duì)遮(zhē)蓋力的影響
在塗料中所使(shǐ)用的鈦白粉TiO2 自身(shēn)結構具有較強光催化活性,在受到紫外(wài)光的照射後容易粉化,影響其在塗料中的應用。因此鈦白粉在使用時通常在其表麵進行(háng)一層或多層的多孔矽、鋁氧化物包,這樣不僅解決(jué)了鈦白粉的光(guāng)催化活(huó)性引發的問題,也使得塗層空隙率增大,當光線照射到塗層時,經過多孔隙的塗層界麵的反複折射(shè),大大增加了塗層的遮蓋力。由此可見,通過對鈦白粉表麵的包覆處理(lǐ),能在較大程度上提高塗料的各項性能。
現如今,鈦白粉的包覆工(gōng)藝在我(wǒ)國有了大幅度進展,但相較於國外依舊存在一定差距,例如(rú)高端鈦白粉市場大多(duō)數為國外產品(pǐn)。目前,我國在進行鈦白粉無機包覆的研究(jiū)時應當注重鈦白(bái)粉無機包(bāo)覆理論(lùn)方麵研究、鈦(tài)白粉產品(pǐn)對於體係適應能力的增強以及(jí)新型包覆劑的研(yán)製等,以促進(jìn)我(wǒ)國鈦白粉研製進入新階段。
3.鈦白粉粒徑
鈦白粉顆粒形(xíng)狀及大小的(de)不同,對光線的散射射程度大不(bú)相同,是一(yī)個影響鈦(tài)白粉遮蓋力的關鍵因素。研究表明,在相(xiàng)同條件下,當鈦白粉粒徑為160 ~ 350nm 時,即粒徑約為可見光波長的0.4 ~ 0.5倍時,其對光線有較強的散射能力,在應用中將直接影響塗料的遮蓋力。在塗料體係中,若成膜物質不足夠完全包覆鈦白粉顆粒,則會使鈦白粉(fěn)顆粒之間相互接觸、團聚,在某種程度(dù)上相當於鈦白粉粒徑增大,而使得塗料遮蓋(gài)力下降。
4.鈦白(bái)粉分散(sàn)性
在塗料領域(yù)中,粉體顆粒(lì)的分散程度在很大程度上決定著(zhe)產品性能。塗料在生產時,鈦白粉的分散要經過潤濕、砂磨及(jí)分散(sàn)過程,人們期望(wàng)鈦白粉能夠在塗料中呈(chéng)穩定的(de)懸浮狀態,然而由於鈦白粉有(yǒu)一定活性,使用的體係環境對其分(fèn)散會有一定影響,從而(ér)呈現出如絮凝、沉澱、懸浮等分(fèn)散狀態。下麵探討塗料中分散劑用量及砂磨時間對塗料遮蓋力影響。
(1)分散劑用量
鈦白粉在分散(sàn)時,由於其粒子相(xiàng)對填(tián)料較小(xiǎo),趨向於粒(lì)子凝(níng)聚,因此分散劑的選擇和用量將會影響鈦白粉分散性,同時影響著漆膜的遮蓋力。有實驗表明,顏填料的分散程度隨分散劑用量的增加而提高,分散性提高使得(dé)顏填料粒徑的分布範圍縮小,粒徑變小,從(cóng)而漆膜的遮蓋力提高。
(2)分散時間
鈦白粉若要在塗料體係中被高質量的分散,高速分散或砂磨則是(shì)必要過程,其目的是(shì)為了使鈦白粉粒徑減小從而增加塗料表觀性能。粒徑的減小有助於提高塗料遮蓋力,因此分散時間的長短決定(dìng)著鈦(tài)白粉分散效率。根據研究人員的實驗得知,不同分(fèn)散劑用量(liàng)、鈦白(bái)粉狀態(tài)及用量、PVC 值的不同,對鈦(tài)白粉的分散砂磨時間不盡相(xiàng)同,在塗料(liào)的生(shēng)產中需要根據體係(xì)情況對鈦白(bái)粉分(fèn)散時間(jiān)做出相應調整,以(yǐ)達到最(zuì)佳分(fèn)散效果。
隨著社會對環境的保護意識提高,用戶對產品的質量要求增(zēng)加,鈦(tài)白粉的生產方(fāng)法正在逐步以氯(lǜ)化法為主(zhǔ),我國鈦白粉行業在生產工藝上也(yě)取得了重大(dà)突破,促進了科技成果向現實生產力的轉化。但是,當前國(guó)內鈦原料(liào)資源匱(kuì)乏,鈦白粉的生產依靠大量進口鈦原料,加之我國(guó)適(shì)合氯化法生(shēng)產的鈦原料儲量非常少,產能力較弱(ruò)等(děng)一係列問題(tí)嚴重阻礙了我國鈦白粉生產。目前,各行業對(duì)鈦白粉的需求量與(yǔ)日俱增,研發人(rén)員致力於(yú)開發鈦白粉(fěn)的替(tì)代產品,相信鈦白粉行業終會創造出更多的經濟效益。