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由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓疥P(guān)注化工產(chǎn)品的環(huán)保問題。在這樣的背景下，國(guó)家對(duì)含有“三苯”的溶劑型涂料的控制越來越嚴(yán)格，這使得國(guó)內(nèi)的許多相關(guān)涂料的生產(chǎn)廠家，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，還對(duì)一些達(dá)不到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的涂料進(jìn)行改進(jìn)，并重視開發(fā)環(huán)保涂料的生產(chǎn)工藝。在這個(gè)過程中，水性建筑涂料生產(chǎn)工藝的改進(jìn)成為了相關(guān)從業(yè)人員必須深入研究的課題。水性建筑涂料與其它溶劑型涂料比起來擁有許多優(yōu)點(diǎn)，其以水為分散介質(zhì)，對(duì)環(huán)境的污染較小，可以很好的達(dá)到環(huán)保要求。水性涂料中的主要原料是鈦白粉，鈦白粉的性能將直接影響水性涂料的性能。在溶劑型涂料和水性涂料中加入鈦白粉，可以提升涂料的防腐性能和遮蓋力。

1 水性涂料的分散原理

1.1 乳膠粒的形成與結(jié)構(gòu)

水性涂料的基本成分是乳膠粒。在乳液聚合時(shí)，單體進(jìn)入乳化劑形成的膠束中，然后通過引發(fā)劑的聚合作用得到膠體粒子。乳膠粒表面的電位離子在靜電場(chǎng)的作用下，將溶液中帶有相反電荷的粒子吸引到乳膠粒周圍，電位離子和反離子互相作用，形成了雙電層，反離子層由反離子擴(kuò)散層和吸附層互相作用形成，其中反離子吸附層中的反離子可以隨著膠核一起運(yùn)動(dòng)的，其又被稱為吸附層，它們距離膠核很近，吸附得非常牢固。而反離子擴(kuò)散層中的反離子不會(huì)隨著膠核一起運(yùn)動(dòng)，且里面的反離子與膠核之間的距離比較遠(yuǎn)。膠核表面擁有熱力學(xué)電位，而在擴(kuò)散層的表面也有電位，其被稱為ξ電位。電位的大小代表膠體粒子的帶電情況，一般情況下，電位的數(shù)值越大，膠體粒子帶的電就越多，擴(kuò)散層就會(huì)越厚。乳液之所以比較穩(wěn)定，是因?yàn)橥N類的膠體粒子帶著相同的電荷，而同種電荷由于受到電場(chǎng)力的影響，互相排斥，使它們可以長(zhǎng)時(shí)間的懸浮在水中，而不會(huì)凝結(jié)到一起。一般情況下，乳液中的膠體粒子的穩(wěn)定與ξ電位有關(guān)，ξ電位越高膠體粒子就越穩(wěn)定。下面是膠體粒子的結(jié)構(gòu)以及電位分布圖：（見圖1所示）。

1.2 雙電層理論

雙電層理論來源于靜電穩(wěn)定機(jī)制，而根據(jù)靜電穩(wěn)定機(jī)制，在溶液中加入特殊的電解質(zhì)，可以增加膠體顆粒表面的電荷數(shù)量，提高膠體粒子表面的ξ電位，進(jìn)而增加顆粒之間的排斥力，保證顆粒的穩(wěn)定分散性。在使用水性涂料時(shí)，通常要求漿液擁有較高的固含量，而且比較穩(wěn)定，且粘度低。想要漿料穩(wěn)定，那么漿料中的膠體粒子不能夠太大，否則會(huì)因?yàn)槭艿街亓Φ挠绊懚两?，除此之外，如果膠體的粒子太大，粒子就會(huì)互相吸引，彼此粘結(jié)到一起，進(jìn)而發(fā)生絮凝現(xiàn)象。為了防止粒子沉降和絮凝，需要增強(qiáng)粒子表面互相排斥的力，如電荷排斥力和抵消高分子之間的吸引力，或者同時(shí)使用兩種方法。

1.3 ξ電位對(duì)水性涂料分散的影響

從膠體的穩(wěn)定性理論中可知，膠體質(zhì)點(diǎn)之間也會(huì)有互相作用的范德華吸引力，在膠體質(zhì)點(diǎn)互相接近到一定距離時(shí)，雙電層會(huì)對(duì)互相接近的膠體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生排斥作用，所以膠體質(zhì)點(diǎn)之間的吸引力和膠體粒子表面電荷的排斥力共同決定膠體粒子的穩(wěn)定性。而懸浮體的穩(wěn)定和分散主要由ξ電位值的大小來決定。一般情況下ξ電位的絕對(duì)值越大，懸浮體越容易保持分散狀態(tài)。在制備漿料的時(shí)候，為了提高漿料的分散性，通常需要往漿料之中加入一些高分子電解質(zhì)以提高懸浮體的分散性能。往漿料中加入分散劑以后，漿料中膠體粒子表面的ξ電位的值會(huì)增加，這主要是因?yàn)椋瑤в胸?fù)電荷的分散劑基團(tuán)會(huì)被吸附道鈦白粉粒子的表面，增加了鈦白粉粒子表面的負(fù)電荷值，使粒子之間受到了更大靜電排斥力的影響。

1.4 鈦白粉的表面化學(xué)特性

鈦白粉膠體粒子表面的電性由表面吸附的氫氧根離子以及酸離子等荷電粒子來決定。一般情況下，ξ電位與吸附層的厚度有關(guān)，吸附層越高ξ電位就越大。當(dāng)溶液的PH值比等電點(diǎn)高時(shí)，膠體粒子的表面就會(huì)帶負(fù)電荷，當(dāng)溶液的PH值比等電點(diǎn)小時(shí)，溶液中膠體粒子表面就代正電荷。在絕大多數(shù)水性涂料中，ξ電位會(huì)隨著鈦白粉膠體粒子吸附的的單位吸附的離子量?jī)涸龃?，所以，可以很容易得出結(jié)論，只有鈦白粉膠體顆粒吸附的離子比較多時(shí)，膠體粒子的電荷才會(huì)趨于穩(wěn)定。在鈦白粉水溶液中，膠體粒子所帶的電荷并不固定，正常情況下，在溶液的PH值比較小時(shí)，膠體粒子表面帶正電，當(dāng)溶液的PH比較高時(shí)，膠體粒子表面會(huì)帶負(fù)電，如果pH值處于正中間，那么粒子表面則呈電中性。

1.5 鈦白粉的電阻率

負(fù)荷粉體微粒的雙電層可能出現(xiàn)被體系中陰離子和陰離子基團(tuán)壓縮的情況，這種情況會(huì)降低粒子的ξ電位，從而影響到整個(gè)體系的分散穩(wěn)定性。而鈦白粉的電阻率，可以反映鈦白粉中雜質(zhì)存在的情況。想要改善鈦白粉的產(chǎn)品性能，可以通過引入其他元素來完成，如果引入的其它元素合理，鈦白粉的性能就會(huì)得到明顯的提高。如果引入的元素不合理，除了可能使產(chǎn)品的性能大大下降，無法滿足使用要求外，還可能是產(chǎn)品成為污染物，達(dá)不到環(huán)保的要求。

1.6 鈦白粉的pH 值

鈦白粉的PH值與水性涂料的應(yīng)用性能息息相關(guān)。一般來說，品質(zhì)優(yōu)良鈦白粉的pH值應(yīng)該在中性附近，但由于生產(chǎn)鈦白粉的工藝種類比較多，在生產(chǎn)過程中的控制不同，可能造成鈦白粉的pH值偏離中性，所以，讓鈦白粉的PH值保持在中性附近，對(duì)于鈦白粉水性涂料的生產(chǎn)具有十分重要的意義。另外，鈦白粉的PH值呈酸性時(shí)，還會(huì)降低水性涂料干燥的速度，以及分散性降低，使涂料容易發(fā)生結(jié)底膠化，降低鈦白粉的質(zhì)量。

2 水性體系對(duì)鈦白粉的質(zhì)量要求

經(jīng)過研究和結(jié)合廠家生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，水性體系對(duì)鈦白粉的質(zhì)量要求，主要在于鈦白粉的顏色、粒徑小、電阻率比較高、在堿性環(huán)境中也擁有良好的分散性以及防沉降的性能。

3 水性涂料用鈦白粉的生產(chǎn)

企業(yè)在生產(chǎn)鈦白粉的過程中，需要重點(diǎn)控制鈦白粉的細(xì)度和里面的微量元素，以及表面處理PH和成品的分散性以及電位。在生產(chǎn)過程中要重點(diǎn)關(guān)注砂磨、水洗終點(diǎn)和氣流粉碎過程。

3.1 打漿、砂磨

在打漿工藝中，要求漿料的濃度高一些，并控制好分散劑的量，注意不能加入太多，以防影響到后面的工序。在開啟攪拌后，打漿罐中加入適量的水，鈦白粉和二氧化硅分散劑，然后調(diào)節(jié)漿料的濃度，使?jié){料的濃度達(dá)到工藝的要求。并在進(jìn)行砂磨時(shí)，嚴(yán)格控制好漿料的粒徑。為了控制鈦白粉的粒徑，可以將兩臺(tái)砂磨機(jī)串聯(lián)起來使用，并控制好物料的流量，同時(shí)不斷檢查漿料的粒徑，并使表面的處理膜可以覆蓋到每顆粒子之上。

3.2 表面處理

表面處理工藝將在極大程度上決定鈦白粉的應(yīng)用性能，不同的表面處理具有不同的作用。典型的操作過程是，首先查看表面處理釜的工作是否正常，若表面處理釜的工作一切都正常，則將漿料泵入表面處理釜中，進(jìn)行攪拌而后在加入脫鹽水調(diào)節(jié)漿料的濃度。調(diào)節(jié)好漿料的濃度后，再打開蒸汽閥，是漿料的溫度提升到規(guī)定的溫度，并保持溫度和加入堿液以調(diào)節(jié)漿料的PH值。當(dāng)PH值達(dá)到工藝的要求后，按照工藝順序，加入所需的包膜劑。包膜劑加入完成后，調(diào)整漿料pH、熟化。以上工藝完成后，可進(jìn)入水洗工序。

4 結(jié)語

對(duì)鈦白粉粒子進(jìn)行表面處理后，生產(chǎn)出的鈦白粉產(chǎn)品在粒徑、電阻率、顏色上的指標(biāo)，都達(dá)到了水性涂料體系的要求。而鈦白粉產(chǎn)品的初始電位也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，提高了鈦白粉膠體粒子的分散性和穩(wěn)定性。