在眾多白色顏料中,鈦白粉因其特殊的物理及化學性質被廣泛(fàn)應用(yòng)於塗料、油墨、橡膠、造紙、搪瓷等行業,與人們的生活息息相關。在我國,鈦白粉在塗料領域(yù)的應用占據相當大比例(lì),且在(zài)塗料中鈦白粉也對塗料的各種性(xìng)能存在一定影響。
遮蓋力是塗料的一(yī)項重要技術指標,而鈦白粉則是該項指標的決(jué)定性因素之一。鈦(tài)白粉因(yīn)其優異的光學(xué)性質而(ér)被廣泛應用於各個領域,鈦白粉應用於塗料行業時,要使TiO2 的光學性質發揮充分,需要對鈦白粉(fěn)的表(biǎo)麵處理、粒徑分(fèn)布、分散性能等進行精細把控。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(lì)的前提下降低鈦白粉用量。下文討論了(le)鈦白粉的包(bāo)膜處理、粒徑分布及在水中(zhōng)的分散(sàn)性分別對塗料遮蓋力的影響。
1.鈦(tài)白粉的生(shēng)產概述
當前,鈦(tài)白粉的(de)生產主要為氯化法(fǎ)和硫酸(suān)法(fǎ)。在1918 年,研究人員用硫酸將鈦鐵礦或酸(suān)溶性鈦(tài)渣分解為TiosesO4 溶液,再進行除雜、分離,從而得到了生產鈦白粉的方法——硫酸法,因發現時間較早,硫酸法工藝相對成(chéng)熟。氯化法(fǎ)通過富鈦原(yuán)料與氯氣反應(yīng),產生的四氯化鈦通過精製後進行氣相氧(yǎng)化得到(dào)粗製二氧化鈦(tài),進而對二氧(yǎng)化鈦進(jìn)行後處理得到高質量鈦白粉,氯化法製(zhì)備鈦白粉工(gōng)藝流程相對較短。
2.表麵處理對遮蓋力的影響
在塗(tú)料中所使用的鈦白粉TiO2 自(zì)身結構具有較強光催化(huà)活性,在(zài)受到紫外光的照射後容易(yì)粉化,影(yǐng)響其在塗料中的應用。因此(cǐ)鈦白粉在使用時通常在其表麵進行一層或多層的多孔矽、鋁氧化(huà)物包(bāo),這樣不僅解決了鈦(tài)白粉(fěn)的光催化活性引發的問題,也使得塗層空隙(xì)率(lǜ)增(zēng)大,當光線照射到塗層(céng)時,經過多孔隙(xì)的塗層界麵的反複折射,大大增加了塗層的遮蓋力。由(yóu)此可見,通過(guò)對(duì)鈦(tài)白粉表麵的包覆處理,能在較大(dà)程度上提高塗料的各項性能。
現如今(jīn),鈦白粉的包覆工藝在我國有了大幅度進展,但相較於國外依舊存在一定差距,例如(rú)高端鈦(tài)白粉市場大多數為國外產(chǎn)品。目前,我國在進行鈦白粉無(wú)機包覆的(de)研究時應當(dāng)注重鈦白(bái)粉無機包覆理論方(fāng)麵(miàn)研究、鈦白粉產品對(duì)於體(tǐ)係適應能力的增強以及新型包覆劑的研製等,以促進我國鈦白粉研製進入新階段。
3.鈦白粉粒徑
鈦白粉顆粒形狀(zhuàng)及大小的不同,對光線的散射射程度大不(bú)相同,是一(yī)個影響鈦白粉遮蓋力的關鍵因素。研究表明,在相(xiàng)同條件下(xià),當鈦白粉粒徑為160 ~ 350nm 時,即粒徑約為可見(jiàn)光波長的0.4 ~ 0.5倍時,其對光線有較(jiào)強的散射能力,在應用中將直(zhí)接影響塗(tú)料的(de)遮蓋力。在塗料體(tǐ)係中,若成膜物質不(bú)足夠完全(quán)包覆鈦白(bái)粉顆粒,則會使鈦白粉(fěn)顆粒之間相(xiàng)互接觸、團聚,在某種程度上相當於鈦白粉粒徑增大,而使得塗料遮蓋力下降。
4.鈦白(bái)粉分散性
在塗料領域中,粉體顆(kē)粒的分散程度在很大程度(dù)上(shàng)決定著產品性能。塗料在生產時,鈦白粉的分(fèn)散要(yào)經過潤濕、砂磨及(jí)分散過程,人們期望鈦(tài)白(bái)粉能夠在(zài)塗料中呈穩定的懸浮狀態,然而由於鈦白(bái)粉有(yǒu)一(yī)定活性,使用的體係環境對其分散會(huì)有一定影響,從而呈現(xiàn)出(chū)如絮凝、沉澱、懸浮等(děng)分散狀態。下麵探(tàn)討塗料中(zhōng)分散劑用量及砂磨時間對塗料遮蓋力(lì)影響。
(1)分(fèn)散劑用量
鈦白粉在分散時,由於其粒子(zǐ)相對填料較小(xiǎo),趨向於粒子凝聚,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(míng),顏填料的分散程度隨分散劑用量(liàng)的(de)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(xiǎo),粒徑變小,從而漆膜的遮(zhē)蓋力提高。
(2)分散時間(jiān)
鈦白粉若要(yào)在塗料體係中(zhōng)被高質量的分散,高速分散(sàn)或砂磨則是必要過程,其目的(de)是為了使鈦白粉粒(lì)徑減小從而增(zēng)加塗料表(biǎo)觀性能。粒(lì)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著(zhe)鈦白粉分散效率。根據研究人員(yuán)的實驗得知,不同分散劑用(yòng)量、鈦白粉狀態及用量、PVC 值的不同,對鈦白粉的分散砂磨時間不盡相(xiàng)同,在塗料的生產中需要根(gēn)據體係情況對鈦白粉(fěn)分散時間做出相應調整,以達到最佳分散效果。
隨著社會對環境的保護(hù)意識提高,用戶對產品的質量要求增加,鈦白粉的(de)生產(chǎn)方法正在(zài)逐步以氯化法為主,我國鈦白粉行業在生產工藝上也取得(dé)了重大突破,促進(jìn)了科技成果向(xiàng)現(xiàn)實生產力的轉化。但是,當前國內鈦原料資(zī)源匱(kuì)乏,鈦白粉的生產(chǎn)依靠大量進(jìn)口鈦原(yuán)料,加之我國適合氯(lǜ)化法生產的鈦原料儲量非(fēi)常(cháng)少(shǎo),產能力較(jiào)弱等一係列問題嚴重阻礙了我國鈦(tài)白粉生(shēng)產。目前,各(gè)行業對鈦白粉的需求量與日俱增,研發(fā)人員致力於開發鈦白(bái)粉的替代(dài)產品,相信鈦白粉行業終會創造出更多的經濟效益。