在眾(zhòng)多白色(sè)顏料中,鈦白粉因其特殊的物理及化學性質被廣泛應用於塗料、油墨、橡膠、造紙、搪瓷(cí)等行業,與人(rén)們的(de)生活息息相關。在我國,鈦白粉在塗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(zhē)蓋力是塗料的一項重要技術指標,而鈦白粉則是(shì)該項指標的決定性因素之一。鈦(tài)白粉因其優異的光學性質(zhì)而(ér)被廣(guǎng)泛應用(yòng)於各個領域,鈦白粉應用於塗料(liào)行業時,要使TiO2 的光(guāng)學性(xìng)質發揮充分,需要(yào)對(duì)鈦白粉的表麵處理、粒徑分布(bù)、分散性(xìng)能等進行(háng)精細把控。在高效率使用鈦白粉的同(tóng)時,研究人員還致力(lì)於保(bǎo)證(zhèng)遮蓋(gài)力的前提下降低鈦白粉用量。下文討論了鈦白粉的包膜處理(lǐ)、粒徑分布及(jí)在水中的分散性分別對塗料遮蓋(gài)力的影響。
1.鈦白(bái)粉的生產概述(shù)
當前,鈦白粉的生產主要為氯化法和硫酸法。在1918 年(nián),研究人員用硫酸將(jiāng)鈦鐵礦或酸溶性鈦渣分解為TiosesO4 溶液,再(zài)進行除雜、分離,從而得到了生產鈦白粉的方法——硫酸法(fǎ),因發現時間較早,硫酸法工藝相對成熟。氯化法通過富鈦原料與氯氣反應,產生(shēng)的四氯化鈦通過精製後進行(háng)氣相氧(yǎng)化得(dé)到粗製二氧化鈦,進而對二氧化鈦進(jìn)行後處理(lǐ)得到高質量鈦白粉,氯化法製備鈦白粉工藝流程(chéng)相對較短。
2.表麵(miàn)處理對遮蓋力的影(yǐng)響
在塗料中所使用的鈦白粉(fěn)TiO2 自(zì)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(huà),影(yǐng)響其在塗料(liào)中的應用(yòng)。因此鈦白粉在使用時(shí)通(tōng)常在(zài)其表麵進(jìn)行一層或多層的多孔矽、鋁氧化物包(bāo),這樣不僅解決了鈦(tài)白粉(fěn)的光催化活性引發的問題,也使得塗層空隙率增大,當光線照射到塗層(céng)時,經過多(duō)孔隙的塗層界麵的反複折射,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,鈦白粉的包覆工藝在我(wǒ)國有了大幅度進展,但相較於國外依舊存在一(yī)定差距,例如高端鈦白粉市場大多數為國外產品。目前,我國在進(jìn)行鈦白粉無(wú)機(jī)包覆的研究時應當注重鈦白粉無機包覆理論方(fāng)麵研究、鈦白粉產品對於體係適應能(néng)力的增強以及新型包覆劑的研製等,以促進我國鈦(tài)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(de)不同(tóng),對光(guāng)線的散射射程度大不相同,是一個影響鈦白粉遮蓋力的(de)關鍵(jiàn)因(yīn)素。研究表(biǎo)明,在相同條件下,當鈦白(bái)粉粒(lì)徑為160 ~ 350nm 時,即(jí)粒(lì)徑約為可見光波長的(de)0.4 ~ 0.5倍時,其對光線有較強的(de)散射能力,在應用中將直接(jiē)影(yǐng)響塗料的遮蓋力。在(zài)塗料體係中(zhōng),若成膜物質不足夠完全(quán)包覆鈦白粉(fěn)顆(kē)粒,則會使鈦白粉(fěn)顆粒之間相互接觸、團聚(jù),在某種程度上相當(dāng)於鈦白粉粒徑增(zēng)大,而使得塗料遮蓋力下降。
4.鈦白粉分散性
在(zài)塗料領域(yù)中,粉體顆粒的分散程度在很大程度上決(jué)定(dìng)著產品性能(néng)。塗料在生產時,鈦白粉的分散要經(jīng)過潤濕、砂磨及分散過程,人(rén)們期望鈦白粉能夠在塗料中呈穩定的懸浮狀態,然而(ér)由(yóu)於鈦白粉有(yǒu)一定活性(xìng),使用(yòng)的體係環境對其(qí)分散會(huì)有一定影響,從(cóng)而呈現出如絮凝、沉澱、懸浮等分散狀態。下麵探討塗料中(zhōng)分散劑用(yòng)量及砂磨時(shí)間對塗(tú)料遮蓋力影響。
(1)分散劑用量
鈦白粉在分散時,由於其粒子相對填料較小(xiǎo),趨向於粒子凝聚,因此分散劑的選擇和用量(liàng)將會影響鈦(tài)白粉分散性(xìng),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(yòng)量的增加而提高,分(fèn)散性提(tí)高使得顏填料粒徑的分布範(fàn)圍縮小,粒徑變小,從而漆膜的遮蓋力提高。
(2)分散時間
鈦白粉(fěn)若要在塗料體係中被高質量的分散,高速分散或砂(shā)磨則是必要過(guò)程(chéng),其目的是為了(le)使鈦白粉粒(lì)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(jué)定著鈦白粉分散效率。根據研究人員的實(shí)驗得(dé)知(zhī),不(bú)同分散劑用量、鈦白粉狀態及(jí)用(yòng)量、PVC 值的不同,對鈦白粉的分散砂(shā)磨時間不盡(jìn)相同,在塗料的生產中(zhōng)需要根據體係情況對鈦白粉分(fèn)散時間做出(chū)相應調整,以達到最佳分散效果。
隨著社會對(duì)環境的保護意識提高,用戶(hù)對產品的質量要求增加,鈦白(bái)粉(fěn)的生產方法正在逐(zhú)步以氯化法為(wéi)主,我國鈦白粉行業在生產工藝上也取得了重大突破,促進了科(kē)技成果向現實生產力(lì)的轉化。但是,當(dāng)前國內鈦原料資源匱乏,鈦白粉的生產依靠大量進口鈦原料,加之我(wǒ)國適(shì)合氯化法生產的鈦原料儲(chǔ)量非常少,產能力較弱等一係列問題嚴重阻礙了我國鈦白粉生產。目前,各行業對鈦白粉的需求量與日俱增,研(yán)發人員致力於開發鈦(tài)白粉的(de)替代產品,相信鈦白粉行業終會創造出更多的(de)經濟效益。