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如何接近鈦白粉的最佳性能?


來源:中國粉體網(wǎng)   昧光

[導(dǎo)讀]  鈦白粉改性后應(yīng)用效果提升了多少?

中國粉體網(wǎng)訊 鈦白粉是一種應(yīng)用廣泛的白色顏料,光學(xué)以及化學(xué)穩(wěn)定性較高。添加了鈦白粉的涂料,其顏色鮮艷度好、著色力強,具有良好的遮蓋力,能提高漆膜的機械強度和附著力。鈦白粉還能一定程度上阻隔紫外線的穿透和水分透過,減緩漆膜的老化。

 

 

光線在白色涂膜中的傳播路線示意

 

尤其是作為涂料配方中不可或缺的白色顏料,鈦白粉的需求量也在不斷上升,由此帶來的資源、能耗以及環(huán)境等的制約問題也越來越突出。因此,提高鈦白粉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力迫在眉睫,而包膜是鈦白粉后處理過程中不可或缺的工序,可有效提升鈦白粉在涂料中的遮蓋力、分散性、穩(wěn)定性、耐候性等關(guān)鍵性能,是極具性價比的產(chǎn)品提升方案。

 

1、鈦白粉包膜改性技術(shù)概況

 

目前可知的鈦白粉表面包膜技術(shù)的類型非常多,例如比較均勻的包膜能夠使鈦白粉的耐候性得到一定程度的提高;多孔疏松的包膜可以提高鈦白粉表面包膜的遮蓋力等。而對于能夠同時滿足這些特性的鈦白粉產(chǎn)品,如何調(diào)節(jié)這些性能之間的關(guān)系,從而達到鈦白粉最佳的性能是目前我國仍需繼續(xù)研究的問題之一。

 

具體而言,鈦白粉包膜技術(shù)包含兩種,一種是有機包膜;另一種是無機包膜(包覆)。有機包膜劑一般會使用有機硅類、多元醇類、有機胺類等。無機包覆的技術(shù)種類有氧化鋁包覆法、硅鋁氧化物復(fù)合的包覆法、氧化硅包覆法。這兩改性性技術(shù)是需要同時運用的,并且有明確的順序標(biāo)準,在正常的操作流程中,第一步需要進行的操作流程是進行無機包覆改性,第二步操作是對于有機包膜進行改性。

 

 

鈦白粉包膜改性流程

 

對于鈦白粉無機包覆產(chǎn)品,其應(yīng)用性能較大程度上取決于包覆層的微觀結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)鈦白粉表面無機包覆層微觀結(jié)構(gòu)的精準調(diào)控,是鈦白粉產(chǎn)品應(yīng)用性能優(yōu)化的重要技術(shù)基礎(chǔ)。有機包膜改性這個階段的目的是為了提高鈦白粉的分散性。在國內(nèi)的相關(guān)工藝生產(chǎn)中最常用的有機包膜改性的方式是氣流粉碎。在包膜劑的選擇上,要根據(jù)實際情況進行選擇。

 

2、鈦白粉無機包覆技術(shù)提升作用

 

1氧化鋁包覆鈦白粉

 

鈦白粉表面包覆氧化鋁是工業(yè)中常見的提升鈦白粉水性體系分散穩(wěn)定性能的手段之一。其中,鈦白粉表面氧化鋁包覆層微觀結(jié)構(gòu)對其顆粒表面羥基密度、表面自由能、表面電位、空間位阻等表面性質(zhì)產(chǎn)生直接影響,進而影響其在水性體系中的分散穩(wěn)定性能,通過調(diào)控包覆工藝因素可實現(xiàn)氧化鋁包覆層微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控和優(yōu)化。

 

2二氧化鋯包覆鈦白粉

 

鈦白粉具有一定的光催化活性,可以吸收紫外光產(chǎn)生活性基團,致使周圍有機介質(zhì)發(fā)生降解,降低產(chǎn)品的使用壽命。二氧化鋯折射率高2.170,且對紫外光的吸收能力極弱。因此,在鈦白粉顆粒表面包覆連續(xù)致密二氧化鋯,既能降低紫外光的吸收,又能阻礙活性基團與周圍介質(zhì)及外界環(huán)境之間的直接接觸,提升鈦白粉的耐光性能。

 

3二氧化硅包覆鈦白粉

 

鈦白粉表面二氧化硅包覆層可阻礙其與周圍介質(zhì)及外界環(huán)境之間的直接接觸,提升鈦白粉的耐候性能。鈦白粉表面二氧化硅包覆層的微觀結(jié)構(gòu)直接決定鈦白粉顆粒暴露在外界環(huán)境或周圍介質(zhì)中的面積,進而影響其耐候性能。

 

4磷酸鋁包覆鈦白粉

 

鈦白粉在造紙、外墻涂料等工業(yè)中應(yīng)用時需同時具備高的耐光性能及優(yōu)良的分散穩(wěn)定性能,F(xiàn)階段主要通過對鈦白粉進行無機-有機復(fù)合包覆達到實際應(yīng)用要求。開發(fā)一種經(jīng)單次無機包覆即可同時滿足耐光性能及分散穩(wěn)定性能要求的產(chǎn)品,可顯著降低后期有機包覆的成本。鋁基材料作為較好的電子受體,可湮滅鈦白粉吸收紫外光激發(fā)產(chǎn)生的光生電子,抑制活性基團的產(chǎn)生,改善耐光性能;而磷酸根的引入可調(diào)節(jié)鈦白粉顆粒的表面電位,改善分散穩(wěn)定性能。因此,在鈦白粉表面包覆磷酸鋁可同時提升鈦白粉的耐光性能及分散穩(wěn)定性能。

 

3、鈦白粉有機包膜技術(shù)的提升作用

 

有機包膜劑的主要作用就是提高鈦白粉在有機物中的各種特性,其作用原理就是改變鈦白粉表面的特性,例如分散性。

 

鈦白粉粒子和有機包膜之間的連接方式主要有兩種,一種是化學(xué)吸附,就是通過鈦白粉粒子表面的羥基和有機包膜劑進行反應(yīng),從而進行連接。另一種就是物理吸附,有機包膜劑在物理形式上表現(xiàn)出來的特性為表面吸附作用,分子由兩部分組成,分別為親油性和親水性。

 

當(dāng)包膜劑和鈦白粉發(fā)生物理接觸時,鈦白粉表面顆粒就會吸附極性基,而將非極性鍵暴露在外,從而形成一層保護膜。這種情況的鈦白粉顆粒呈現(xiàn)的是游離的狀態(tài),而在這種狀態(tài)下,顆粒之間會非常容易產(chǎn)生分離,因此達到分離效果。

 

有機物表面的改性劑主要是各種表面活性劑,而分子是由極性羥基和非極性羥基兩部分組成,當(dāng)鈦白粉和改性劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),鈦白粉的性質(zhì)就會發(fā)生非常大的改變,即親水性就會轉(zhuǎn)換為親油性。

 

還有另外一類表面活性劑,如烷基苯酸鈉,它在水溶中能夠電離出大量的負電荷離子,使得水溶液中的鈦白粉顆粒的雙電層變厚,從而提高鈦白粉在水性介質(zhì)中的分散性能。

 

結(jié)語

 

鑒于包膜技術(shù)對鈦白粉產(chǎn)品性能的顯著提升作用,粉體網(wǎng)編輯認為,包膜(包覆)技術(shù)的潛力依舊巨大,也可視為鈦白粉企業(yè)暴富的關(guān)鍵之一。

 

參考來源:

董雄波,等:無機包覆鈦白粉研究進展及發(fā)展趨勢,中國礦業(yè)大學(xué)(北京)

肖菲,等:鋯鋁包膜鈦白粉制備及其在涂料中的應(yīng)用研究,山東道恩鈦業(yè)有限公司

王歡歡,等:鈦白粉表面包膜改性技術(shù)研究,龍佰集團股份有限公司

 

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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作者:昧光

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