探討鈦白粉對涂料遮蓋力的影響

簡彥紅 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遮蓋力的影響，并簡要概述了鈦白粉的發展方向。

關鍵詞：鈦白粉;涂料;遮蓋力;發展方向

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性質被廣泛應用于涂料、油墨、橡膠、造紙、搪瓷等行業，與人們的生活息息相關。在我國，鈦白粉在涂料領域的應用占據相當大比例，且在涂料中鈦白粉也對涂料的各種性能存在一定影響[1]。

遮蓋力是涂料的一項重要技術指標，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應用于各個領域，鈦白粉應用于涂料行業時，要使TiO2的光學性質發揮充分，需要對鈦白粉的表面處理、粒徑分布、分散性能等進行精細把控。在高效率使用鈦白粉的同時，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涂料遮蓋力的影響。

1 鈦白粉生產概述

當前，鈦白粉的生產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，再進行除雜、分離，從而得到了生產鈦白粉的方法——硫酸法，因發現時間較早，硫酸法工藝相對成熟。氯化法通過富鈦原料與氯氣反應，產生的四氯化鈦通過精制后進行氣相氧化得到粗制二氧化鈦，進而對二氧化鈦進行后處理得到高質量鈦白粉，氯化法制備鈦白粉工藝流程相對較短。

2 表面處理對遮蓋力的影響

在涂料中所使用的鈦白粉TiO2自身結構具有較強光催化活性，在受到紫外光的照射后容易粉化，影響其在涂料中的應用。因此鈦白粉在使用時通常在其表面進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的問題，也使得涂層空隙率增大，當光線照射到涂層時，經過多孔隙的涂層界面的反復折射，大大增加了涂層的遮蓋力。由此可見，通過對鈦白粉表面的包覆處理，能在較大程度上提高涂料的各項性能[2]。

現如今，鈦白粉的包覆工藝在我國有了大幅度進展，但相較于國外依舊存在一定差距，例如高端鈦白粉市場大多數為國外產品。目前，我國在進行鈦白粉無機包覆的研究時應當注重鈦白粉無機包覆理論方面研究、鈦白粉產品對于體系適應能力的增強以及新型包覆劑的研制等，以促進我國鈦白粉研制進入新階段。

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，在相同條件下，當鈦白粉粒徑為160～350nm時，即粒徑約為可見光波長的0.4～0.5倍時，其對光線有較強的散射能力，在應用中將直接影響涂料的遮蓋力。在涂料體系中，若成膜物質不足夠完全包覆鈦白粉顆粒，則會使鈦白粉顆粒之間相互接觸、團聚，在某種程度上相當于鈦白粉粒徑增大，而使得涂料遮蓋力下降。

4 鈦白粉分散性

在涂料領域中，粉體顆粒的分散程度在很大程度上決定著產品性能[4]。涂料在生產時，鈦白粉的分散要經過潤濕、砂磨及分散過程，人們期望鈦白粉能夠在涂料中呈穩定的懸浮狀態，然而由于鈦白粉有一定活性，使用的體系環境對其分散會有一定影響，從而呈現出如絮凝、沉淀、懸浮等分散狀態。下面探討涂料中分散劑用量及砂磨時間對涂料遮蓋力影響。

4.1 分散劑用量

鈦白粉在分散時，由于其粒子相對填料較小，趨向于粒子凝聚，因此分散劑的選擇和用量將會影響鈦白粉分散性，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 分散時間

鈦白粉若要在涂料體系中被高質量的分散，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，因此分散時間的長短決定著鈦白粉分散效率。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同，在涂料的生產中需要根據體系情況對鈦白粉分散時間做出相應調整，以達到最佳分散效果。

5 鈦白粉發展[5]

隨著社會對環境的保護意識提高，用戶對產品的質量要求增加，鈦白粉的生產方法正在逐步以氯化法為主[6]，我國鈦白粉行業在生產工藝上也取得了重大突破，促進了科技成果向現實生產力的轉化。但是，當前國內鈦原料資源匱乏，鈦白粉的生產依靠大量進口鈦原料，加之我國適合氯化法生產的鈦原料儲量非常少，太渣產能力較弱等一系列問題嚴重阻礙了我國鈦白粉生產[7]。目前，各行業對鈦白粉的需求量與日俱增，研發人員致力于開發鈦白粉的替代產品，例如無機顏料與鈦白粉結合成的復合顏料正在被人們時刻關注，相信鈦白粉行業終會創造出更多的經濟效益。

參考文獻：

[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.鈦白粉無機包覆改性現狀及發展趨勢[J].無機鹽工業，2017（05）：5-8.

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

[4]郭會良，蔡平雄.分散劑對鈦白粉分散性能及機理的研究[J].礦業工程，2014（05）：60-61.

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

[6]鄧長江.中國鈦白粉生產環境效應及可持續發展[J].建筑工程技術與設計，2018（08）：4460.

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

作者簡介：簡彥紅（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工作。