鈦白粉

　　濟南中北公司坐落于濟南，不滿足于濟南市本地的銷售，隨著業務的逐漸擴展，公司從很早的時候就開始布局，自己的產品銷遍全國各大城市，讓公司成為全國經營化工鈦白粉為主的大型的化工公司。濟南中北作為以經營化工鈦白粉為主的化工公司，代理多家鈦白粉企業產品，以中高檔鈦白粉為主，以及其他立德粉、滑石粉、透明粉、硫酸鋇、群青等化工產品種類齊全。

　　鈦白粉作為“白色顏料”之王，具有白度高、不透明性高、物理化學性能穩定等優點，被廣泛應用于涂料、塑料、造紙和油墨等領域。鈦白粉在涂料領域使用量多，占總使用量57%左右[1]。目前國內高檔涂料領域使用鈦白粉主要依靠進口，而國內生產鈦白粉由于應用性能存在差異等原因，一般只能用于性能要求不高的中、低端領域或配合國外產品應用到較為高端的領域，很少能單獨替代國外牌號產品而占領高端市場。這是由于鈦白粉常規檢測結果與應用體系存在差距，因此出現鈦白粉生產廠家常規檢測指標良好，接近或好于國外產品，但在涂料制備過程中卻存在油分散性差、分散穩定性差等問題。針對這些問題，研究人員進行了大量實驗探索，發現鈦白粉的不同表面處理對其在溶劑型涂料中性能表現有較大影響。

　　本研究對不同有機處理劑處理過的鈦白粉產品進行丙烯酸體系應用性能檢測，從而選擇適合此領域的鈦白粉，以替代國外產品。

　　1 實驗材料及方法 

      1.1 實驗材料

　　丙烯酸樹脂：TZB-62，江蘇天竹化工科技有限公司；金紅石型鈦白粉：選擇R1、R2、R3和R902+、R706以及美禮聯RCL595產品。R1、R2、R3為錦鈦產品，分別采用3種不同有機表面處理劑進行包膜，其中R1用硅烷偶聯劑處理，R2用多羥基多元醇處理，R3用普通多元醇處理；國外產品用多元醇類處理?；旌先軇禾旖蛑逻h化學試劑有限公司；分散劑：BYK公司。

　　1.2 涂料配方

　　本研究主要采用2種方法對鈦白粉的應用性能進行檢測，研究鈦白粉在丙烯酸體系中的不同表現。采用高速分散方式，考察鈦白粉在溶劑型涂料中的分散狀況，配方見表1；采用混合振動方式，檢測鈦白粉在漆料中的分散穩定性及遮蓋力、光澤等，實驗配方見表2，配方2采用與配方量等量的鋯珠作為研磨介質。

　　1.3 試驗設備

　　SK450振動式混合機：錦州市遼西利達機電設備有限公司；QSJ-高速分散機：天津力松電機有限公司；101-1B型電熱恒溫干燥箱：西安明克斯有限公司；CM-3600d分光光度計：日本美能達有限公司；RK-涂布器：天津中環實驗儀器有限公司；BYK微型多角度光澤儀：德國畢克-加特納公司；刮板細度計：天津精科聯試驗機有限公司；JA5003B電子天平：上海精密儀器有限公司。

　　1.4 檢測方法

　　1.4.1 油分散性

　　用調刀取制備好的漆料放在刮板細度計凹槽上端，用刮板快速刮片，在3 s內讀取分散性數據（μm），讀數越大，表示分散性越差。本研究用“細度”表示分散性的指標。

　　1.4.2 分散穩定性

　　將制好的漆料在常溫下放置20 d，用刮板細度計檢測分散狀態，從而反映漆料是否存在返粗現象，未出現明顯變化為分散穩定性好。

　　1.4.3 涂膜遮蓋力

　　取適量涂料放在標準的黑白卡紙的一端，使用自動涂布機快速涂布，編號,放置在55 ℃烘箱內20 min左右至表面干燥即可,使用分光光度計測得黑板和白板上的反射率,用對比率反映涂膜的遮蓋能力。

　　對比率=（黑板反射率/白板反射率）×，對比率越大，涂膜遮蓋力越好，表示鈦白粉在涂料中的遮蓋力越好。

　　1.4.4 涂膜光澤

　　用光澤儀測量上述制備好的黑白漆板光澤。

　　1.4.5 常規分散性

　　取1 g鈦白粉樣品，無色漿料2 g，在平磨儀上研磨，轉速25 r/min，研磨4次，后收集起來，用刮板細度計檢測細度。

　　2 結果與討論 2.1 高速分散實驗結果

　　油分散性是指鈦白粉在應用的樹脂體系中能夠分散開并能持續穩定的能力，表征鈦白粉在機械等外力存在時，能夠在樹脂體系中分散的難易程度[2]。油分散性指標表征了鈦白粉在涂料中的存在狀態，只有呈現好的分散性能，才能體現鈦白粉的其他性能。本文采用QSJ高速分散機，1 500 r/min進行試驗。采用人工刮細度法測定高速分散后涂料的細度，結果見表3。

　　表3 不同牌號鈦白粉在丙烯酸樹脂涂料體系中研磨時間與細度的關系

　　從表3可以看出，在國產產品中R2的細度較好，即分散性較好，更適合應用在丙烯酸樹脂體系中。實驗結果說明不同的有機處理劑對產品的影響較大。

　　鈦白粉的分散性與鈦白粉和分散介質極性的平衡、鈦白粉的電荷、鈦白粉粒子的形狀、鈦白粉介質的表面張力、鈦白粉的表面積與親介質性幾個方面有關，由于采用相同原料，因此鈦白粉粒子的形狀影響可以忽略，只考慮其他幾方面原因。眾所周知，多羥基醇類產品的親水極性基團更易于被物理吸附等方式結合在鈦白粉表面，而親油的非極性基團向外與有機分散劑介質作用，降低了鈦白粉介質的表面張力和表面積，改變了整個基團的潤濕性，從而使R2的分散性得到提高。

　　涂料生產商對入廠鈦白粉的要求為終研磨細度達到20以下。RCL595產品在30 min就能達到要求；而其他產品需研磨40 min甚至50 min才能達到要求。分析RCL595產品研磨時間短的原因，可能是由于此產品采用的多元醇處理劑與鈦白粉基體結合后，與丙烯酸樹脂體系更易相容，短時間內達到穩定分散效果。

　　2.2 振動混合頭驗結果

　　分散穩定性主要表征鈦白粉與樹脂的相容性，相似相容或通過化學鍵鏈接，使鈦白粉均勻地分散在介質體系中，保持漆料穩定的性能。

　　將經過振動式混合機得到的樣品涂覆在基體表面，測試不同鈦白粉對遮蓋力、分散穩定性以及光澤的影響。重點考察了在丙烯酸體系中不同牌號鈦白粉對漆料遮蓋力、細度以及光澤的影響。遮蓋力板采用自動涂布機制備，保證數據準確，減少誤差，試驗結果列于表4中。

　　表4 不同牌號鈦白粉對丙烯酸體系涂料中各指標的結果

　　從表4可以看出，通過振動式混合機充分振動20 min后細度都能達到要求，鈦白粉與樹脂、助劑能夠充分混合，使其的光學性能、遮蓋性能得到了良好表現。

　　從實驗結果可以看出，在丙烯酸體系涂料中，采用不同牌號的鈦白粉在產品遮蓋力、分散性、穩定性能及光澤都有不同的表現，其中RCL595的遮蓋力優，而R2與R902+、R706效果相當，R1、R3效果差。光澤則是R706和R2高，RCL595與R902+次之，R1、R3差。從放置20 d后的細度分析，各牌號產品在丙烯酸體系中分散穩定性較好，都未出現大范圍返粗現象，未出現分層、花白等現象。

　　結合表3可以看出，鈦白粉在涂料中的分散狀態越好，則遮蓋性能越高，分散性決定了鈦白粉的應用性能，因此提高產品的分散性是改善鈦白粉應用性能的關鍵。有機表面處理劑一般分為錨固基團和溶劑化鏈兩部分。進行有機表面處理的過程中，鈦白粉基體與錨固基團相結合，在表面形成一層牢固的保護層，通過溶劑化鏈的空間立體屏障作用，使鈦白粉達到穩定分散的效果。在溶劑型涂料中，鈦白粉被聚合物樹脂所包覆，而聚合物又被溶劑所溶劑化。因此，包覆的樹脂均帶有溶劑化長鏈，而樹脂中的溶劑化鏈與鈦白粉表面的有機處理劑的溶劑化鏈有一定的相互作用，當這些鏈段結合得較好時，就達到鈦白粉在樹脂和溶劑型涂料中均勻分散的目的。多羥基醇類表面處理劑親水基團更易于與鈦白粉結合，在鈦白粉表面形成保護層，親油的有機鏈段與丙烯酸樹脂、混合溶劑作用，較好結合時，使鈦白粉達到穩定分散作用。鈦白粉、樹脂和溶劑之間相互影響，相互制約，任何一種組分的不同都會影響整個體系的性能[3-4]，因此選用合理的表面處理劑來增強鈦白粉在丙烯酸樹脂涂料中的分散性具有重要意義。一般在涂料應用領域中所使用鈦白粉建議選擇經醇類有機表面處理劑處理的鈦白粉產品，醇類有機處理劑易于與鈦白粉基體結合，與丙烯酸樹脂體系發生交互作用，從而使分散作用增強。

　　3 結 語

　?。?）鈦白粉常規分散性與在丙烯酸樹脂涂料中的分散性存在一定差距，建議鈦白粉生產廠家針對應用體系對鈦白粉使用性能進行檢測，找到國產鈦白粉質量不過關的原因。

　?。?）在丙烯酸體系中，國外牌號鈦白粉性能表現更優，國產R2產品也較適合此體系，可以推薦使用。

　?。?）不同有機處理劑處理的產品在丙烯酸體系中應用性能差異較大，在鈦白粉生產過程中要選擇合適的有機表面處理劑，滿足應用體系要求。