簡(jiǎn)彥紅 陳炳耀 陳明毅

摘 要：從鈦白粉包膜處理、鈦白粉粒徑、分散性方面探討了鈦白粉對(duì)遮蓋力的影響，并簡(jiǎn)要概述了鈦白粉的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鈦白粉;涂料;遮蓋力;發(fā)展方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.039

0 前言

在眾多白色顏料中，鈦白粉因其特殊的物理及化學(xué)性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、橡膠、造紙、搪瓷等行業(yè)，與人們的生活息息相關(guān)。在我國，鈦白粉在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)相當(dāng)大比例，且在涂料中鈦白粉也對(duì)涂料的各種性能存在一定影響[1]。

遮蓋力是涂料的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，而鈦白粉則是該項(xiàng)指標(biāo)的決定性因素之一。鈦白粉因其優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，鈦白粉應(yīng)用于涂料行業(yè)時(shí)，要使TiO2的光學(xué)性質(zhì)發(fā)揮充分，需要對(duì)鈦白粉的表面處理、粒徑分布、分散性能等進(jìn)行精細(xì)把控。在高效率使用鈦白粉的同時(shí)，研究人員還致力于保證遮蓋力的前提下降低鈦白粉用量。本文著重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(duì)涂料遮蓋力的影響。

1 鈦白粉生產(chǎn)概述

當(dāng)前，鈦白粉的生產(chǎn)主要為氯化法和硫酸法。在1918年，研究人員用硫酸將鈦鐵礦或酸溶性鈦渣分解為TiOSO4溶液，再進(jìn)行除雜、分離，從而得到了生產(chǎn)鈦白粉的方法——硫酸法，因發(fā)現(xiàn)時(shí)間較早，硫酸法工藝相對(duì)成熟。氯化法通過富鈦原料與氯氣反應(yīng)，產(chǎn)生的四氯化鈦通過精制后進(jìn)行氣相氧化得到粗制二氧化鈦，進(jìn)而對(duì)二氧化鈦進(jìn)行后處理得到高質(zhì)量鈦白粉，氯化法制備鈦白粉工藝流程相對(duì)較短。

2 表面處理對(duì)遮蓋力的影響

在涂料中所使用的鈦白粉TiO2自身結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)光催化活性，在受到紫外光的照射后容易粉化，影響其在涂料中的應(yīng)用。因此鈦白粉在使用時(shí)通常在其表面進(jìn)行一層或多層的多孔硅、鋁氧化物包，這樣不僅解決了鈦白粉的光催化活性引發(fā)的問題，也使得涂層空隙率增大，當(dāng)光線照射到涂層時(shí)，經(jīng)過多孔隙的涂層界面的反復(fù)折射，大大增加了涂層的遮蓋力。由此可見，通過對(duì)鈦白粉表面的包覆處理，能在較大程度上提高涂料的各項(xiàng)性能[2]。

現(xiàn)如今，鈦白粉的包覆工藝在我國有了大幅度進(jìn)展，但相較于國外依舊存在一定差距，例如高端鈦白粉市場(chǎng)大多數(shù)為國外產(chǎn)品。目前，我國在進(jìn)行鈦白粉無機(jī)包覆的研究時(shí)應(yīng)當(dāng)注重鈦白粉無機(jī)包覆理論方面研究、鈦白粉產(chǎn)品對(duì)于體系適應(yīng)能力的增強(qiáng)以及新型包覆劑的研制等，以促進(jìn)我國鈦白粉研制進(jìn)入新階段。

3 鈦白粉粒徑[3]

鈦白粉顆粒形狀及大小的不同，對(duì)光線的散射射程度大不相同，是一個(gè)影響鈦白粉遮蓋力的關(guān)鍵因素。研究表明，在相同條件下，當(dāng)鈦白粉粒徑為160～350nm時(shí)，即粒徑約為可見光波長(zhǎng)的0.4～0.5倍時(shí)，其對(duì)光線有較強(qiáng)的散射能力，在應(yīng)用中將直接影響涂料的遮蓋力。在涂料體系中，若成膜物質(zhì)不足夠完全包覆鈦白粉顆粒，則會(huì)使鈦白粉顆粒之間相互接觸、團(tuán)聚，在某種程度上相當(dāng)于鈦白粉粒徑增大，而使得涂料遮蓋力下降。

4 鈦白粉分散性

在涂料領(lǐng)域中，粉體顆粒的分散程度在很大程度上決定著產(chǎn)品性能[4]。涂料在生產(chǎn)時(shí)，鈦白粉的分散要經(jīng)過潤(rùn)濕、砂磨及分散過程，人們期望鈦白粉能夠在涂料中呈穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，然而由于鈦白粉有一定活性，使用的體系環(huán)境對(duì)其分散會(huì)有一定影響，從而呈現(xiàn)出如絮凝、沉淀、懸浮等分散狀態(tài)。下面探討涂料中分散劑用量及砂磨時(shí)間對(duì)涂料遮蓋力影響。

4.1 分散劑用量

鈦白粉在分散時(shí)，由于其粒子相對(duì)填料較小，趨向于粒子凝聚，因此分散劑的選擇和用量將會(huì)影響鈦白粉分散性，同時(shí)影響著漆膜的遮蓋力。有實(shí)驗(yàn)表明，顏填料的分散程度隨分散劑用量的增加而提高，分散性提高使得顏填料粒徑的分布范圍縮小，粒徑變小，從而漆膜的遮蓋力提高。

4.2 分散時(shí)間

鈦白粉若要在涂料體系中被高質(zhì)量的分散，高速分散或砂磨則是必要過程，其目的是為了使鈦白粉粒徑減小從而增加涂料表觀性能。粒徑的減小有助于提高涂料遮蓋力，因此分散時(shí)間的長(zhǎng)短決定著鈦白粉分散效率。根據(jù)研究人員的實(shí)驗(yàn)得知，不同分散劑用量、鈦白粉狀態(tài)及用量、PVC值的不同，對(duì)鈦白粉的分散砂磨時(shí)間不盡相同，在涂料的生產(chǎn)中需要根據(jù)體系情況對(duì)鈦白粉分散時(shí)間做出相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到最佳分散效果。

5 鈦白粉發(fā)展[5]

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)提高，用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求增加，鈦白粉的生產(chǎn)方法正在逐步以氯化法為主[6]，我國鈦白粉行業(yè)在生產(chǎn)工藝上也取得了重大突破，促進(jìn)了科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。但是，當(dāng)前國內(nèi)鈦原料資源匱乏，鈦白粉的生產(chǎn)依靠大量進(jìn)口鈦原料，加之我國適合氯化法生產(chǎn)的鈦原料儲(chǔ)量非常少，太渣產(chǎn)能力較弱等一系列問題嚴(yán)重阻礙了我國鈦白粉生產(chǎn)[7]。目前，各行業(yè)對(duì)鈦白粉的需求量與日俱增，研發(fā)人員致力于開發(fā)鈦白粉的替代產(chǎn)品，例如無機(jī)顏料與鈦白粉結(jié)合成的復(fù)合顏料正在被人們時(shí)刻關(guān)注，相信鈦白粉行業(yè)終會(huì)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾成華，蔣賢君，謝美娟.鈦白粉遮蓋力影響因素分析[J].礦物巖石，2014（02）：18-21.

[2]董雄波，楊重卿，孫志明等.鈦白粉無機(jī)包覆改性現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2017（05）：5-8.

[3]李建軍，楊振，李添達(dá)等.鈦白粉粒徑分布對(duì)粉末涂料性能的影響研究[J].中國涂料，2017（09）：60-63.

[4]郭會(huì)良，蔡平雄.分散劑對(duì)鈦白粉分散性能及機(jī)理的研究[J].礦業(yè)工程，2014（05）：60-61.

[5]我國鈦白粉行業(yè)發(fā)展變化分析[J].中國粉體工業(yè)，2012（01）：50-51.

[6]鄧長(zhǎng)江.中國鈦白粉生產(chǎn)環(huán)境效應(yīng)及可持續(xù)發(fā)展[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（08）：4460.

[7]劉祥海，孫永貴.我國鈦白粉生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展探究[J].中國有色冶金，2018（03）：43-46，52.

作者簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)彥紅（1993-），女，河南淮濱人，本科，助理工程師，從事水性建筑涂料方面的研發(fā)工作。