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为什么有的钛白粉白度不高呢
发布时间:2020-05-22 分类:公司新闻 点击量:5

钛白粉是二氧化钛的俗称,优良的白色性能使其在油墨、涂料、油漆、造纸等行业占据了市场的绝大份额,因此,被冠于“白色之王”的美誉,在我们的日常生活中,只要有白色产品或类白色产品,几乎都有钛白粉的参与。除了钛白粉之外,类似产品还有铅白、锌白、立德粉、大白粉等,它们的市场份额远不及钛白粉,而且各项性能较差,尤其是耐候性、光泽度等方面,因此它们只能应用于低端行业。

目前,钛白粉的生产有两种方法,分别是硫酸法和氯化法,就全世界范围内来讲,氯化法的产能要比硫酸法略多,而在我国,由于技术原因,硫酸法厂家远大于氯化法,氯化法的年产量仅占总产量的5~8%。

硫酸法之所以应用广泛是因为它发展历史悠久,工艺路线相当成熟,对设备的配置要求很低,对原料的要求不高,钛矿、钛渣都可以,而且这种方法即可以生产金红石型钛白粉,又能生产锐钛型钛白粉,基建要求低,投产时间短。由于以上原因,硫酸法钛白粉被广泛复制,在钛白粉行业占有相当重要的地位。相比氯化法,硫酸法又有自己的缺点,主要表现在操作流程很长,各岗位操作复杂,机械化程度低,流程变量多,参数可控性不高,且“三废”排放量大,污染严重,能源消耗巨大,属于高能耗、高污染企业。虽然硫酸法缺点众多,也有被其他方法代替的趋势,但是现阶段人们对它的热情不减,生命力依旧顽强,在将来的很长时间内依旧会占据重要的地位。

尽管氯化法比较先进,流程短,自动化程度高,产品质量稳定等优点,但是它的原料来源困难,成本高,虽然“三废”排放量少,但是将生产高钛渣和人造金红石所排放的废弃物计算在内,其“三废”排放总量也是相当庞大的。同时,其技术复杂,生产难度大,对设备和材料要求高,推广起来还是有一定的难度。

在钛白粉的各项指标中,白度是比较重要的指标之一,由于钛白粉的白度较高,也是被称为“白色之王”的主要原因,但是钛白粉的白度并非定值,而是根据生产方法和工艺参数改变的,当然白度是越高越好。关于钛白粉白度的影响因素国内外研究的较少,相关论文及著作解释的也较为宽泛。通过研究二氧化钛粒子的大小、形状、粒度分布以及杂质的种类和晶核缺陷简要说明了它们与白度的关系,但对于理论解释较少,没有找到根本原因;着重对表面处理的影响做了相关研究,认为浆料分散性、pH值、化学品加入顺序等对最终产品性有较大影响,但对白度的解释极少;虽未对钛白粉的白度进行研究,但对纯碱的白度做了相关说明,认为粒度、铁含量和生产工艺对产品性能有较大影响。

2 白度的定义及分类

白是具有光反射比高和色饱和度低的特殊颜色属性,是基于目视感知而判断反射物体所能显白的程度。一般当物体表面对可见光谱内所有波长的反射比都在80%以上时,可认为该物体表面为白色。白色位于色空间中相当狭窄的范围内,它们与其他颜色一样,可以用三维量(即光反射比Y、纯度C、主波长λ)来表示。但人们却习惯将不同白度物体按一维量白度(W)排序来定量评价其白色程度,而把理想白色(如高纯度硫酸钡,其白度值为100%)作为参比标准。无论是目视评定白度,还是用仪器评定白度,都必须建立在公认的“标准”基础上。所以,所谓白度是指距离理想白色的程度。

为了便于研究及比较,人们引入三刺激值Y(明度)、兴奋纯度(Pe),以及L、a、b值几个物理量来规范白度或颜色。对于Y和Pe来讲,不同的人有不同的看法,有资料显示物体表面Y>70,Pe<10时可看做白色,有的则显示Y=70~90,Pe=0~10时为白色。

为了进一步改进和同一颜色的评价方法,国际照明委员会(CIE)引用了L、a*、b*三个数值来表示某一颜色,L值为亮度,变化范围了0~100,L=0为完全黑暗,即为黑色,L=100为明亮。a*、b*值有正负之分,其中a表示红绿色,-a*为绿色,绝对值越大,绿色饱和度越大,+a*为红色,数值越大,红色越强烈。b*值为黄蓝色,-b*为蓝色,绝对值越大,蓝色越深,+b*为黄色,数值越大,黄色越深。有了这三个数值之后可在空间建立三维颜色坐标系,见图1,L、a、b为坐标轴,任何一种可见光颜色都可以在坐标系中表示出来,这种表示方法比于Y和Pe更为精确,适用范围更广。

图1 三维颜色坐标系

目前,国际上对于白度的计算公式或方法有多种,如甘茨白度、蓝光白度、亨特百度、Tabble白度、建材白度等,甚至每个行业或企业都有不同的评定方法,就是用频率来看,甘茨白度、蓝光白度、亨特白度是应用最为广泛的三种,下面简单介绍一下。

2.1甘茨白度

甘茨白度是CIE在20世纪80年代公布的白度公式,其特点是以物体颜色的三刺激值为依据进行计算,相关的公式如下:

W10为干茨白度值,TW、TW10为淡色调指数,Y、x10、y10为在10°视场下测得的式样值,xn、yn为在10°视场下D65标准光源的坐标值,其中xn=0.3138,yn=0.3309。该公式的优点是对于白度较好的物质测量结果较为准确,但是对于其他颜色的测量准确性较差,一般只用于评价白色物质。

2.2 蓝光白度

蓝光白度简写为Wb或R457,公式为:

Wb=Kb∑R(λ)F(λ)△λ

该公式中,Kb为归化系数,数值为Kb=∑F(λ) △λ,R(λ)为标准白板的蓝光白度仪器相同照明观察条件下的光谱亮度因数,F(λ)为蓝光白度计的相对光谱相应分布,λ为波长。由于该公式的参考量较多,二期计算起来较为繁琐,因此通常用三刺激值色度测量仪(D65在10°下测量)测出的Z值来转化,转化公式为:

Wb=0.925Z+1.16

上述公式也具有一定的使用范围,因其参数较少,计算方便在油墨、涂料等领域可作为计算参考,而且准确性较高。

2.3亨特白度

亨特白度在我国比较通用,在国标中也有明确规定,亨特白度用WH表示,计算公式如下:

式中a、b为亨特色品指数,L为亨特明度指数。亨特白度的测量有两种方法,一种是在C照明体2°视场中,亨特指数L、a、b分别为:

另一种亨特白度的测量方法是在D65标准照明体10°的视场中,亨特指数L、a、b分别为:

上述各式中X2、Y2、Z2与X10、Y10、Z10分别为2°视场和10°视场中的三刺激值。该方法的特点是以色差形式计算白度值,测定结果的白度值较高,极差较小,适用于白度值较高的样品的测量,在钛白粉行业中应用较多。

3 白度的测量

白度的计算和测量方法有多种,因此在对比白度时需要说明用的何种计算方法,因为不同的计算方法得到的白度值有较大不同。在市面上有很多用于测量白度的仪器,不同一起的测量原理可能存在差异,致使同种样品使用不同仪器测量时结果有所不同。

目前用于测量白度的仪器有MS-350、ND101-DP、ZDB-1等,它们的光源型号和视野角度有所不同,表1为同种样品不同测试条件下的白度值,由表可知,不同的测试条件对白度的影响较大,因此,测试方法的选择对白度数据有相当大的影响。


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