鈦白粉主要用於造紙、油墨（mò）、塑料、塗料等行（háng）業，在使（shǐ）用過程中對鈦白粉的性能要求較為嚴格，尤其是鈦白粉的分（fèn）散性能，各應用（yòng）體（tǐ）係對其格外關注。若鈦白（bái）粉的分（fèn）散性能（néng）較差，不能完全體現出鈦白粉的高白度、高遮蓋等性能，在粉末塗料中會影響（xiǎng）整體分散效果，嚴重甚至會導致粉（fěn）末塗（tú）料含有顆粒、產生（shēng）沉澱等。通過各種控製（zhì）手段，提高鈦白粉的分散性，有利於粉末塗料生（shēng）產廠家的生（shēng）產質量。
目前，國內外對於鈦白粉分散性能的研究較少，大都停留在實驗室階段，對生產的導向作用極少，而且對於分散機（jī）理的研究少之又少，對其分散好壞沒有進行係統論述，其影響效果一直沒有明（míng）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（jìn）行係（xì）統實驗。

1　實驗材料與方（fāng）法
1.1　實驗材料（liào）
本實驗（yàn）材料主要為鈦白粉，根據不同的（de）影響因素選（xuǎn）取相（xiàng）應性質的鈦白（bái）粉原料，所用水為去離子（zǐ）水，pH值調整劑選用0.1 mol/L的硫酸和氫氧化鈉（nà）溶液，涉及到的分散劑選用分析純，並用去離（lí）子水配製成0.1mol/L。其他設備還有pH值計、熒光光譜分析儀、粒度分布儀、黏度計等。
1.2　實驗步驟
(1)取適量鈦白粉分成（chéng）5份，在氣（qì）流粉碎機上粉碎不同的時間，讓其粒度（dù）產生差（chà）異，然後將這5份鈦白粉分別配製成700 g/L的溶液，充分分散後測量黏度並記錄。
(2)取8份鈦含量不同的鈦（tài）白粉，分別檢測其產（chǎn）品的組（zǔ）分，然後將這8份鈦白粉分別配製（zhì）成700 g/L的溶液（yè），充分分散後測（cè）量黏度並記錄（lù）。
(3)取（qǔ）10份去（qù）離子水，分別用硫酸（suān）溶液和氫氧化鈉溶液調製成pH值＝2、3、4……11的溶液，保（bǎo）持其總體（tǐ）積相同，然後分別加入相同質量的鈦白粉配製（zhì）成700g/L的溶液，充分（fèn）分散後測（cè）量黏度並記錄。
(4)取9份相同的鈦白粉配製成濃度為（wéi）700 g/L的鈦白粉溶液，分別加（jiā）入（rù）矽酸鈉分散劑，加量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%，並做一個空（kōng）白對照，充分分（fèn）散後測量黏度並記錄。

2　實驗結果
2.1　粒度實驗
將鈦（tài）白（bái）粉進行氣流粉碎後其粒度隨著（zhe）粉碎時間的延長而降低，對（duì）產品進行粒度分布的測試（shì），結果見圖1。

對上述5份鈦白粉配製成相同濃度的溶液（yè）後測量結果見圖2。

從圖（tú）1中（zhōng）看（kàn）出，樣品1到樣品5的粒度分（fèn）布逐漸變寬，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（tú）2中可以看出，鈦（tài）白粉的黏度與產品粒度呈正相關的關係，即產（chǎn）品的粒度越大，黏度越大，分散性越差。樣品1與（yǔ）樣品2的黏度（dù）相差較小，從樣品3之後產品黏度增加幅度較快，這就（jiù）說明，在粒度較（jiào）小的情況下（xià）產品的分散性差異較小，隨著產（chǎn）品粒度的增加，分散（sàn）性的差異逐漸顯現出來，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鈦，最高含量可達99%，通常情況（kuàng）下顏料級鈦（tài）白粉的二氧化鈦含量在85%～95%。二氧（yǎng）化鈦含量是鈦白粉主要的指標之一，含鈦量越高（gāo），鈦白粉的白度性能越好，但相應（yīng）成本就（jiù）越高，不同的應用體係含鈦量也有不同的要求。將不同（tóng）含鈦量的（de）鈦白粉進行檢測後配製（zhì）成（chéng）相同濃度的溶液，充分（fèn）分散後測量黏度，其結果見圖3。

從圖3中可以看出，隨著鈦含量的升高，產品的黏度出（chū）現下降趨勢，即（jí）鈦（tài）白粉中二氧化鈦含量（liàng）越高，產品的分散性越好（hǎo）。當產品中鈦（tài）含量在90%以下時（shí），產品黏度（dù）的（de）變化較大，而當鈦含量增加到（dào）90%以上（shàng）時變化幅（fú）度較小，因此，高二氧化鈦含量雖然在一定程度上有提高產品分（fèn）散性的好處，但是當鈦含量升高到90%以上時其提升效（xiào）果不太明顯。
2.3　pH值實驗
在鈦白粉的（de）應用中，經常（cháng）將鈦白粉置於不同pH值下進行分散，如在（zài）造紙過（guò）程中會將鈦（tài）白（bái）粉分散於堿性（xìng）環境（jìng）中，而在乳膠漆體（tǐ）係中也有將（jiāng）鈦白粉（fěn）分散於弱酸性的環境。將相同的鈦白粉置（zhì）於不同的pH值中，在水性體係的相（xiàng）同濃度下測量（liàng）黏度，得到的結果見圖4。

從（cóng）圖4中可以看（kàn）出，在相（xiàng）同的（de）濃度下pH值與鈦白粉的黏（nián）度呈“U”型關係，即（jí）在強酸和強堿（jiǎn）環境下鈦白粉的分散性極差，在堿度適（shì）中時鈦白粉（fěn）的分散性較好。該（gāi）鈦白粉在pH值＝5.2時表現出極好的分散效果，隨著pH值的升高，黏度增加極快，當pH值增加到12時，黏（nián）度接近1 900 mPa · s。在強酸性環境下，鈦白粉的分散性要比強（qiáng）堿性環境好，當pH值＝4.2時黏（nián）度僅為508 mPa · s。因此，鈦白粉在酸性條件下要比堿（jiǎn）性環境分散性好，尤其（qí）是在弱酸性環（huán）境下分散性最好（hǎo）。
2.4　分散劑實驗
分散劑是提高分散性能的重要手段，在鈦白粉行業中常用的（de）分散劑有六（liù）偏磷酸鈉、矽酸鈉（nà）等，可根據不同的場合選擇使用。圖5是用矽酸鈉（nà）作為（wéi）分散（sàn）劑研究對分散性能的（de）影響。

從圖5中可以看出，分（fèn）散劑的加入能有效降（jiàng）低（dī）鈦白粉的黏度，提高分散性能，尤其是分散劑加量在0.2%以內時（shí）能迅速（sù）降（jiàng）低黏度，當（dāng）分散劑加量（liàng）繼續增加時，黏度降低的幅（fú）度下降，效果不太明顯。這主要是（shì）由（yóu）於0.2%左右的分散劑足以分散（sàn）700 g/L的（de）鈦白粉，再進一步增加分（fèn）散劑不會對分散效果（guǒ）進一步提升。

3　機理分析
通過對以上實驗可總結出以下（xià）分散機理。
(1)鈦白粉的分散過程就是大塊顆（kē）粒變成小塊顆粒的過程，當（dāng）鈦白粉的顆粒足夠小時（shí），就是分散性能較（jiào）好的時刻。鈦白粉的顆粒較大，其分散需（xū）要一定的外力（lì）才能將大顆粒變成小顆（kē）粒，這些外力包括外加動力、溶解力、分子氫鍵等，而這些外力（lì）與顆粒的大小成正比，顆粒越（yuè）大，需要的外力越大（dà），在相同的情況下大顆粒的分散性能就越差。
(2)鈦白粉中鈦含量是重（chóng）要的指標之一，鈦元素可表（biǎo）現出較多的性能，其中之一是親水性。鈦元素表麵有較多的不飽和（hé）鍵，可與水分子形（xíng）成較多的氫鍵，生成鈦元素的水合物。這種物質的存在能使鈦白粉與水的親和力（lì）加（jiā）強，從而增加鈦白粉的分散性。
(3)當鈦白粉體係中pH值改變，其實就是改變了體係的電位（wèi）值，而鈦白粉本身具有一（yī）定的Zeta電位（wèi），當（dāng）溶液中電（diàn）位與鈦（tài）白粉本身的Zeta電位（wèi）相符合時鈦白粉的分散（sàn）性（xìng）能就加強，這是（shì）電子相互排斥的結果。當兩電位（wèi）相同時產生較大的斥力，使得水分子與鈦白粉分子相互排斥，兩者有遠離的趨勢，從而加大了兩者的間距，實現在混合體係中的分散。
(4)分散（sàn）劑的加入可（kě）以改變溶液中各集合（hé）體的電（diàn）性，如陰離子分散（sàn）劑，可以使得溶液中分子表麵荷負電，從而實現在斥力作用下（xià）分（fèn）散；而當分散劑添加量過多時，荷（hé）負電的（de）物質反而會產生團聚，使得顆粒變大（dà），分散效果不明顯。

來源：山東道恩鈦業

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