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(fàn)應用於塗料(liào)、油墨、橡膠、造紙、搪瓷等行業,與人們(men)的生活息息相關。在我國,鈦白粉在塗料領域的(de)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(néng)存在一定影響。
遮(zhē)蓋力是塗料的一項重要(yào)技術(shù)指標,而鈦白粉則是(shì)該項指標的決定性因素之一。鈦白粉因其優異的光(guāng)學性質而被廣泛應用於各個(gè)領域,鈦白粉應用於塗料行業時,要使TiO2 的光學性質發揮(huī)充(chōng)分(fèn),需要對鈦白粉的表麵處理、粒徑分布、分散(sàn)性能(néng)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的前提下降低鈦白粉用量。下文討論(lùn)了鈦白粉的包膜處(chù)理、粒徑分布及在(zài)水中的分散性分別對塗料遮蓋力的影響。
1.鈦白粉的生產概述
當前,鈦(tài)白粉的生產主要為氯化法和硫(liú)酸法。在1918 年,研究人員用硫酸將鈦鐵礦或酸溶性鈦渣分解為TiosesO4 溶液,再進行除雜、分離,從而得到(dào)了生產鈦白(bái)粉的方法——硫酸法,因發(fā)現時間較早,硫酸法工藝相對成熟。氯化法通過富鈦原料(liào)與氯氣反應,產(chǎn)生的四氯化鈦通過精(jīng)製後進行氣相(xiàng)氧化得到粗製二(èr)氧化鈦,進而對二氧化鈦進行(háng)後處理得到(dào)高質量(liàng)鈦白粉,氯化法製(zhì)備鈦白粉工藝流程相對較短。
2.表(biǎo)麵處理(lǐ)對遮蓋力的影響
在塗料中所使用的鈦白粉TiO2 自身結構具有較強光(guāng)催化活(huó)性,在受到紫外光的(de)照射後容易粉化,影響其在塗料中的(de)應用。因此(cǐ)鈦白粉在使(shǐ)用時通常在其表(biǎo)麵進行一層或多層的(de)多孔矽、鋁氧(yǎng)化物包,這樣不僅解決了鈦白粉的光催化活(huó)性引發的問題,也(yě)使得塗層空隙率(lǜ)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(shé)射,大大增加了塗(tú)層的遮蓋力。由此可見,通過對鈦白粉表麵的包覆(fù)處(chù)理,能在較大程度上提高塗料的各項(xiàng)性能。
現如今,鈦白粉的包覆工藝在我國(guó)有了大幅度進展(zhǎn),但相較於國外依(yī)舊存在一定差距,例如高端鈦白粉市場大多數為國外產品。目前,我(wǒ)國在進(jìn)行鈦白粉無機包覆的研究時應當注重鈦白粉無機包覆理論方麵研究、鈦白粉產品對於體係適應能力的增強以及新型包覆劑(jì)的研製等,以促進(jìn)我國鈦白粉研製進入新階段。
3.鈦白粉粒徑
鈦白粉顆粒形狀及大小的不(bú)同,對光線的散射射程度大不(bú)相同,是一個影響鈦白粉遮蓋力的關鍵因素。研究表明,在相同條件下,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(zài)應用中將直接影響塗料的遮蓋力。在塗料體係(xì)中,若成膜物質不足夠完全包覆鈦白粉顆粒,則會(huì)使(shǐ)鈦白粉顆粒之間相互接觸、團聚,在某種程度上相當於鈦白(bái)粉粒徑增大,而使得塗料遮蓋(gài)力下降。
4.鈦白粉分散性
在塗料領域中,粉體顆粒的分散程度在很大程度上決定著產品性能。塗料在生產時,鈦白(bái)粉的分散要經過潤濕、砂磨及分散過程,人們期望鈦白粉能夠在塗料中(zhōng)呈(chéng)穩定的懸浮狀態,然而由於鈦白粉有一(yī)定活性,使用的體係環境對其分散(sàn)會有一定影響,從(cóng)而呈現出如絮凝、沉澱、懸浮等分散狀態。下麵探討塗料中分散劑(jì)用量及砂磨時間對塗料遮蓋力影響。
(1)分(fèn)散劑(jì)用量
鈦白粉(fěn)在分散時,由於(yú)其粒子相對填料較小,趨向於粒(lì)子凝(níng)聚,因此(cǐ)分散劑的(de)選擇和用量將會影響(xiǎng)鈦白粉(fěn)分(fèn)散性(xìng),同時影響著漆膜的遮蓋力。有實驗表(biǎo)明(míng),顏填料的分散程度隨分散劑用量的增(zēng)加而提(tí)高,分散性(xìng)提高使得顏填料粒徑的分布範圍縮小,粒徑變小,從而(ér)漆膜的遮蓋力提高。
(2)分散時間
鈦白粉若要在(zài)塗料體係中被高質量的分散,高速分散或砂磨則是必要過程,其目的是(shì)為了使鈦白粉粒徑減(jiǎn)小從而增(zēng)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(zhǎng)短決定著鈦白粉分散效率。根據研究人員的實驗得知,不同分散劑(jì)用量、鈦白粉狀(zhuàng)態及用量、PVC 值的不同,對鈦白粉的分散(sàn)砂磨時間不盡相同,在塗料的生產中需要根據體係情況對鈦(tài)白粉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(de)保護意識提(tí)高,用戶對產品的質量要求增加,鈦白粉的生產方法正在逐步以(yǐ)氯化法為(wéi)主,我國鈦白粉行業在生產工藝上也取得了(le)重大突破,促進了科技成果向現實生產力的轉化。但是,當前國內鈦(tài)原料資(zī)源匱乏,鈦(tài)白粉的生產依靠大量進口鈦原料,加之我國適(shì)合氯化法生產的鈦原料儲量非常(cháng)少,產能力較弱等一係列問題嚴(yán)重阻礙了(le)我國鈦白粉生產。目前,各行業對鈦白粉的需求量與日俱增,研發人員致力於開發鈦白粉的替(tì)代產品,相信鈦白(bái)粉行業終會創造出(chū)更多的經(jīng)濟效益。