在眾多白色顏料中,鈦白粉因其特殊(shū)的物理及化學性質被廣泛應用於塗料、油墨、橡膠、造紙、搪瓷等行業,與人們的生活息息相關。在我國,鈦白粉在塗料領域的應用占據相當大(dà)比例,且在塗料中(zhōng)鈦(tài)白粉也對(duì)塗料(liào)的各種性能存在一定影響。
遮蓋力(lì)是塗料的一項重(chóng)要技術指標,而鈦白粉則是該項指標的決定性因素之一。鈦白粉因其優異的光學性質而被廣泛(fàn)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)的表麵處(chù)理、粒徑分布、分散性能(néng)等進行精細把控(kòng)。在高效(xiào)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(tài)白粉(fěn)用量。下文討論了鈦白粉的包膜處理、粒徑分布及在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,鈦白粉的生產主要為氯(lǜ)化法和(hé)硫酸法。在1918 年,研究人(rén)員用硫酸將鈦鐵礦(kuàng)或酸溶性鈦渣分解為TiosesO4 溶液,再進行除雜、分離,從而得到了生產鈦白粉(fěn)的方法——硫酸法,因發現時(shí)間較早,硫(liú)酸法工藝相對成熟。氯(lǜ)化法通過富鈦原料與氯氣(qì)反應,產生(shēng)的四氯化鈦通過精製後進行氣相(xiàng)氧(yǎng)化得到粗製二(èr)氧化鈦,進而(ér)對(duì)二(èr)氧化鈦進行後處理得到高質量鈦白粉,氯化法製(zhì)備(bèi)鈦白粉工藝流程相對較短。
2.表麵處理對遮蓋力的影響
在塗料中所使用的鈦白粉TiO2 自身結(jié)構具有較強光催化活(huó)性,在受到(dào)紫外(wài)光的(de)照射後容易粉化,影(yǐng)響其在塗料中的應用。因(yīn)此(cǐ)鈦白粉在使用時通常在其表(biǎo)麵進行一層或多層的(de)多孔矽、鋁氧化物包,這樣不僅解決了鈦白粉的光催化活性引發的(de)問題,也使得塗層空隙(xì)率增大,當光線照射到塗層時,經過多孔隙的塗層界麵的(de)反複折射,大大增(zēng)加了塗層的遮蓋力。由此可見,通過(guò)對鈦白粉表麵的包覆處理,能在(zài)較(jiào)大程度上提(tí)高塗料的各項性能。
現如今,鈦白粉的包覆工藝在我國有了大幅度進(jìn)展,但相較於(yú)國外依舊存在一定差距,例如高端鈦白粉市場大多數為(wéi)國外產品。目前,我國在進行鈦白粉無機包覆的(de)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(bāo)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)及大小的不同,對光線的散射射程度大不相同,是一個影響鈦白粉遮蓋力的關鍵因素。研究表明,在相同條(tiáo)件下(xià),當鈦白粉粒徑為160 ~ 350nm 時,即粒徑約(yuē)為可見光(guāng)波長的0.4 ~ 0.5倍時,其(qí)對光線(xiàn)有(yǒu)較強的散射能力(lì),在應用中將直接影響塗料的遮蓋力。在塗料體係中(zhōng),若成膜(mó)物質不(bú)足夠完全包覆鈦白粉顆粒,則(zé)會使鈦白粉顆粒(lì)之間相互接觸、團聚,在某種程度上(shàng)相當於鈦白粉粒徑增大,而使得塗料遮蓋力下降。
4.鈦白粉(fěn)分散性
在塗料領域中(zhōng),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(guò)程,人們期(qī)望鈦白粉能夠在塗料(liào)中呈穩定的懸浮狀態,然而由於鈦白粉有一定活性(xìng),使用的體係環境對(duì)其(qí)分散會有一定影響,從而呈現出如絮凝、沉澱、懸浮等分散狀態。下(xià)麵探討(tǎo)塗料中分散劑用量及(jí)砂磨時間對塗料遮蓋力影響(xiǎng)。
(1)分散(sàn)劑用量
鈦白粉在分散時(shí),由於其粒子相對(duì)填料較小,趨(qū)向於粒子凝聚,因此分散劑的選擇和(hé)用量將會影響鈦白粉(fěn)分散性,同時影響著漆膜的遮蓋力。有實驗表明,顏填料的分散(sàn)程度(dù)隨分散(sàn)劑用量的增加而提高(gāo),分散性提高(gāo)使得顏(yán)填(tián)料粒徑的分布範(fàn)圍縮(suō)小,粒徑變小,從(cóng)而漆膜的(de)遮(zhē)蓋力提高(gāo)。
(2)分散時間
鈦白(bái)粉(fěn)若要在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(de)是(shì)為了使鈦白粉粒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(de)長短決定著鈦白粉(fěn)分散效率。根據研究人員的實驗得知,不同分散劑用量、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據(jù)體係情況對鈦白粉分散時間做出相(xiàng)應調整,以達(dá)到最(zuì)佳分散效(xiào)果。
隨著社會對環境的保(bǎo)護意識提高,用戶對(duì)產品的(de)質量要(yào)求增加,鈦(tài)白粉的(de)生產方法正在逐步以氯化(huà)法為主,我國鈦白粉行業在生產工藝上也取得了(le)重(chóng)大突破(pò),促進了科技成果向現實生產力的(de)轉化。但是(shì),當前國內鈦原料資源匱乏,鈦白粉(fěn)的生產依靠大量進口鈦原料,加(jiā)之我國適(shì)合(hé)氯(lǜ)化(huà)法生產的鈦原料儲量非常少,產能力較弱等一係列問題(tí)嚴重阻礙了我(wǒ)國鈦白(bái)粉生產。目前,各行業對鈦白(bái)粉的需求量與日俱增(zēng),研發人員致力於開發鈦白粉的替代產品,相信鈦白粉行(háng)業終會(huì)創造出更多的經濟效益。