鈦白粉主要用於造紙、油墨、塑料、塗料等行業，在使用過（guò）程中對鈦白粉的性能要求較（jiào）為嚴格，尤其是鈦白粉的分散性（xìng）能，各應用體係對其格外（wài）關注。若（ruò）鈦白粉的分散性能較差，不能完全體現出鈦白粉的高白（bái）度、高遮蓋等性能，在粉末塗料中（zhōng）會影響整體分散效果，嚴重甚至會導致粉末塗料含有顆粒、產生沉澱等（děng）。通過各種控製（zhì）手段，提（tí）高鈦白粉的分散性，有利於（yú）粉末塗料生產廠家的生（shēng）產（chǎn）質量。
目前，國內外對於鈦白粉分散性（xìng）能的研究較少（shǎo），大都停（tíng）留在實驗室階段，對生產（chǎn）的（de）導向作用極少，而且對於分散（sàn）機理的研究少之又少，對其分散好壞沒有進行係統論述，其影（yǐng）響效果一直沒（méi）有明確定論。下列針對鈦白粉在水性體係中（zhōng）的分散效果（guǒ）及影響因素進行（háng）係統實（shí）驗。

1　實驗材料與方法
1.1　實驗材料
本實驗材料主要為鈦白粉，根據不同的影響因素選取相應性質的（de）鈦白粉原（yuán）料，所用水為去離子水，pH值調整劑選用0.1 mol/L的硫酸和氫氧化鈉溶液，涉及到的分散劑選用分析純，並用去離子水配製成0.1mol/L。其他設備還有pH值（zhí）計、熒（yíng）光光譜分析儀、粒度分布儀（yí）、黏（nián）度計等。
1.2　實驗步驟
(1)取（qǔ）適量鈦白粉分成5份，在氣流（liú）粉碎機上粉碎（suì）不同的時間，讓其粒度產（chǎn）生差異，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份鈦含量不同的鈦白粉，分別（bié）檢測（cè）其（qí）產品的（de）組（zǔ）分，然後將這8份鈦白粉分別配製成700 g/L的（de）溶（róng）液，充分分散後測量黏度並記錄。
(3)取10份去離子水，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，保持其總體積相同，然後分別加（jiā）入（rù）相同（tóng）質量的鈦白粉配製成700g/L的溶液，充分分（fèn）散後測量（liàng）黏度並記錄。
(4)取9份相同的鈦（tài）白粉配製（zhì）成濃度為700 g/L的鈦白粉溶液（yè），分別加入矽酸（suān）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%，並做一個空白對（duì）照（zhào），充分分散後測量黏度並（bìng）記錄。

2　實驗結果
2.1　粒度實驗
將鈦白粉進行氣流（liú）粉碎後其粒度隨著粉碎時間的延長而降低，對產品進行粒度分布的測試，結果見（jiàn）圖1。

對上述5份鈦白粉配製成（chéng）相同濃度的溶液後測量結果見圖2。

從圖1中看出，樣（yàng）品1到樣（yàng）品5的粒度分布（bù）逐漸變寬，並且峰值粒度（dù）也逐漸變大，因此，樣品1到樣品5的（de）平均粒度逐（zhú）漸變大。從圖2中可以看（kàn）出，鈦白粉的黏度與產（chǎn）品（pǐn）粒度（dù）呈正相關的關係，即產品的粒度越大（dà），黏度越大，分散性越差。樣品1與樣品2的黏度相差較小，從（cóng）樣品3之後產品黏度增加幅度較（jiào）快（kuài），這就說明，在（zài）粒度較（jiào）小的情況下產品的分散性差異較小，隨著產品粒度的增加，分散性（xìng）的差（chà）異逐漸顯現出來，並（bìng）呈指數（shù）型增加。
2.2　含（hán）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%，通常情況下顏料級鈦白（bái）粉的二氧化鈦含量在85%～95%。二氧化鈦含量是鈦白粉主要的指標（biāo）之一，含鈦（tài）量越高，鈦白粉的白度性能越好，但相應成本就越高，不同的應用體係含鈦量也有不同的要求。將不同含鈦量的鈦白粉進行檢測後配製成（chéng）相同濃度的溶液，充分分散後測量黏度，其結果見圖3。

從圖3中可（kě）以看出，隨著鈦（tài）含量的升高，產品的黏度出現下降趨（qū）勢，即鈦白粉中二氧化鈦含量越高，產品的分散性越好。當產品中鈦含量在90%以下（xià）時，產品黏度的變化較大，而當鈦（tài）含量增加到（dào）90%以上時變化幅度較小（xiǎo），因此（cǐ），高二氧化鈦含量雖（suī）然在一定程度上有提高產品分散性的好處，但是當鈦含量升高到90%以上時其提升效果不太明顯。
2.3　pH值實驗
在鈦白粉的應用中，經常將鈦（tài）白粉置於不同（tóng）pH值下進行（háng）分散，如在造紙過程中會將鈦白粉分散於堿性環境中（zhōng），而（ér）在乳膠漆體係中（zhōng）也有將（jiāng）鈦白粉（fěn）分散於弱酸性的環境。將相同的（de）鈦白（bái）粉置於（yú）不同的pH值中，在水性體係的相同濃度下測量黏度，得到的結果見圖4。

從圖4中可以看出，在相同的濃度下pH值與鈦白粉的黏度呈“U”型關係（xì），即（jí）在強酸和強堿環境下鈦白粉的分散性極差，在堿度適中時鈦白粉的分散性較好。該鈦白粉在pH值＝5.2時表現出極（jí）好的分散效果，隨（suí）著pH值的升高，黏度增加極快，當（dāng）pH值增加到12時，黏度接近1 900 mPa · s。在強酸性環境下（xià），鈦白粉的分散性要比強堿性環境好，當pH值＝4.2時（shí）黏度僅（jǐn）為508 mPa · s。因此，鈦白粉在酸性條（tiáo）件下要比堿性環境分散性（xìng）好，尤其是在弱酸性環境（jìng）下分散性最好。
2.4　分散劑（jì）實（shí）驗
分（fèn）散劑是提高分散性能的重要手段（duàn），在鈦白粉行業中常（cháng）用的分（fèn）散劑有六偏磷酸鈉、矽酸鈉等，可根據不同的場（chǎng）合選擇使（shǐ）用。圖5是用矽酸鈉作（zuò）為（wéi）分散劑研究對（duì）分散性能的影響。

從圖5中可以看出，分散劑的加入能有效降低鈦白粉的黏（nián）度，提高分散性能，尤其是（shì）分散劑加量在0.2%以內時能迅速（sù）降低（dī）黏度，當分散劑加量繼續增加時（shí），黏度降低（dī）的幅度下降，效果不太明顯。這主要是由於0.2%左右的分散劑足以分（fèn）散700 g/L的鈦白粉，再進一步增加分散劑（jì）不會對分散效果進一步提升。

3　機理分析
通過對以上（shàng）實驗可總結（jié）出以下分散機理。
(1)鈦白粉的分散過（guò）程（chéng）就（jiù）是大塊顆粒變成小塊顆粒（lì）的（de）過程，當鈦白粉的顆粒足夠小時，就是分散性能（néng）較好的時刻。鈦白粉的顆（kē）粒較大，其分散需（xū）要一定的外力才能將大顆粒變成小顆粒，這些外力包括外加動力、溶解力、分子氫鍵（jiàn）等，而這（zhè）些外力與顆粒的大小成正比，顆（kē）粒越大，需要的外力（lì）越大（dà），在相（xiàng）同的情況下大顆粒（lì）的分散（sàn）性能就越差。
(2)鈦白粉中鈦（tài）含量是重要的指標之一，鈦元素（sù）可表現（xiàn）出較多的（de）性能，其中之一是親水性。鈦元素表麵有較多的（de）不飽（bǎo）和鍵，可與水（shuǐ）分子形成較多的氫鍵，生成鈦元素的水合物（wù）。這種物質的存在能使鈦（tài）白（bái）粉與水的親和力加強，從而增（zēng）加鈦白粉的（de）分散性。
(3)當鈦白粉體係中pH值改變（biàn），其實就是改變了體係的電位（wèi）值，而鈦白粉本身具有一定的Zeta電（diàn）位，當溶液中電位與（yǔ）鈦白粉本身的Zeta電（diàn）位相符（fú）合時鈦白粉的分散性能就加強，這是電子相互排斥的結果。當兩電位相同時產生較大（dà）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（fèn）散劑的加入可以改變溶液中各集合體的電（diàn）性，如（rú）陰離子分散劑（jì），可以使得溶液中分子表麵荷負電，從而實現在斥力作用下分散；而當（dāng）分散劑添加（jiā）量過多時，荷負電的物質反而會產生團（tuán）聚（jù），使得顆粒（lì）變大，分散效（xiào）果不明顯。

來源：山東道恩鈦業

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