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钛白粉为什么要进行包膜改性处理?
发布时间:2020-07-11 分类:公司新闻 点击量:0

我国钛白粉的质量大多属于中档水平,国产钛白粉很难进入国内高档钛白粉市场,国内高档钛白粉大部分需要进口,因此提高钛白粉的质量成为当务之急。

而国产钛白粉应用性能不佳,其原因归根结底是钛白粉包膜技术落后,不能满足高档产品的市场需求。

啥是钛白粉?

钛白粉,学名二氧化钛(TiO),相对分子质量79.9,是一种白色颜料,没有毒性,白度和光亮度较佳,不透明性也较好。

金红石晶体结构

涂料工业是钛白粉的主要用户,特别是金红石钛白粉,大部分被涂料工业所消耗。

塑料工业中对钛白粉的需求也很多。钛白粉添加至塑料中,对塑料的性能有很大的改善,可以使塑料制品的物理化学性能得到改善,延长使用寿命,增强力学强度。

造纸工业中铁白粉也得到广泛应用。造纸工业中添加钛白粉后,纸的色泽和质感等有很大的提升。

铁白粉是高级油墨中不可缺少的白色颜料。金红石,锐铁矿型铁白粉都可以应用于油墨工业。

钛白粉在纺织和化学纤维行业有广泛应用,橡胶工业也需要大量的钛白粉。

此外,钛白粉还在化妆品、食品、医药、瓷釉、电焊条、玻壳及电子方面有广泛应用。

不包膜,无创新

中国钛白粉工业一直处于高速发展阶段,但是国内钛白粉产品质量参差不齐,高档金红石型钛白粉所占比例较少。

这其中的原因,一方面是因为先进的包膜技术一直被国外亨兹曼、杜邦、科斯特等公司垄断,另一方面中国钛白粉行业实质上欠缺相应的技术改革和创新。


由此看来,中国钛白粉行业必须要搞钛白粉表面改性包膜创新,不搞不行!

钛白粉的表面性质除了与生产方式有关,还与其表面包膜工艺和包膜的效果有密切的关系,进而影响其在应用体系的分散性、光泽性、耐候性和吸油量等性能。


目前来讲,钛白粉的表面处理方法可以分为无机表面处理和有机表面处理两大类。

1

无机表面处理

无机表面处理一般是通过沉淀和吸附,在钛白粉颗粒表面包覆一层或多层无机水合氧化物膜。通过无机表面包覆可以堵塞钛白粉的晶格缺陷,从而改善钛白粉微粒的耐候性。

(1)氧化铝包膜

在TiO 2 的浆液中,加入可溶性的铝盐Al 2 (SO 4 ) 3 或NaAlO 2 ,在均匀搅拌下用碱或酸调节至pH=9~10,使铝在TiO 2 颗粒表面以Al(OH) 3 沉淀析出。

理论研究揭示,包膜的Al 2 O 3 约有50%~75%是以AlO(OH)形式存在,其余是以无定形水凝胶的形式存在。

(2)氧化硅包膜

在TiO 2 的浆液中,加入水溶性的硅化合物如Na 2 SiO 3 ,用酸调节至pH=8~9,此时硅以Si(OH) 4 的形式沉淀在TiO 2 颗粒的表面。

这种膜的特征是:首先膜厚基本均匀,结构致密,是连续的,不是多孔的海绵状;其次氧化硅以羟基形式牢固地结合到钛白粉表面。

(3)硅铝氧化物复合包膜

在无机物处理中,只采用一种金属水合乳化物或氢氧化物作包膜剂,对TiO 2 抗粉化性与保光性的提高是有限的,而氧化硅、氧化铝合用可以获得显著的效果。

绍氧化物复合包膜:在设定温度下,向钛白粉浆液中同时慢慢滴加硅酸钠和硫酸钠溶液,通过加料速度调整PH值至设定值,陈化数小时,水洗至无硫酸根离子,过滤,干燥。

(4)锆包膜

以六偏磷酸钠为分散剂,使用二氧化锆对金红石型钛白粉进行表面包覆。金红石型钛白粉经过表面包覆,其化学性质稳定。表面包覆膜能有效屏蔽金红石型钛白粉的光化学活性,改善其吸附性、分散性、耐候性。

其包膜过程的化学反应式,经段海婷等人实验获得,如下图所示。

(5)铈包膜

金属铈是稀土元素的一种,铈氧化物具有良好的紫外线屏蔽能力。对金红石型钛白粉颗粒表面进行CeO 2 包覆,当浆液温度为70℃和pH值为8.8时,加入硝酸铈溶液,然后调节pH值至9.5,经过陈化数小时获得高耐候性的金红石型钛白粉。

其包膜过程的化学反应式如下图所示。

2

有机表面处理

有机包膜的主要作用是提高钛白粉在有机介质中的流变性能、分散和湿润,其机理是改变钛白粒子的表面性质。

钛白粉粒子和有机包膜剂的连接方式主要有两种:

  • 一种方式是化学吸附,即钛白表面的羟基与有机包膜剂反应而连结起来;

  • 另一种是物理吸附,有机包膜剂多为表面活性剂,当它和钛白粉颗粒接触时,使非极性基暴露在外与漆基亲和形成一层膜,钛白粉颗粒在有机物中呈游离状态,颜料颗粒彼此相互分离,达到分散效果。

有机表面包膜改性通常都是无机表面包膜改性后。

加入方法有两种:

  • 一种是湿法加入,即在水洗后、干燥前,滤饼两次加水制成浆料加入。该法适用于包氧化硅量较大的钛白粉,采用喷雾干燥的工艺;

  • 另一种是干法加入,钛白粉气流粉碎时加入。操作时有机分散剂的水溶液可从气流粉碎机加料口喷入。

常见的有机包膜剂可以分为三大类:有机胺类、多元醇类和有机硅类。


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