鈦白粉在溶劑型涂料中的分散機(jī)理

鈦白粉在溶劑型涂料中的分散機(jī)理1鈦白粉簡介鈦白粉是一種品質(zhì)優(yōu)良的白色粉末顏料，具有良好的光散射能力，因而白度好、著色力高、遮蓋力強(qiáng)，同時(shí)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和較好的耐候性、無毒無味、對(duì)人體無刺激作用，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙及油墨等工業(yè)領(lǐng)域。在溶劑型涂料中，鈦白粉作為白色的著色顏料，是涂料次要成膜物質(zhì)，它不僅賦予被涂物體表面光亮潔白的色彩，而且對(duì)涂料的耐候性、抗粉化能力以及流變性起到一定的作用。鈦白粉的油分散性在溶劑性涂料和塑料方面都非常關(guān)注，它的優(yōu)劣會(huì)大大影響生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量。以下從鈦白粉表面性質(zhì)出發(fā)，結(jié)合溶劑型涂料的組成，探討鈦白粉在溶劑型涂料中的分散機(jī)理，并分析其影口向因素，提出改進(jìn)措施。這為改善鈦白粉在溶劑型涂料中的分散性提供理論依據(jù)，有一定的參考意義。2鈦白粉表面性質(zhì)鈦白粉是一種既不溶于水，又不溶于油的無機(jī)化合物，但在水或油的介質(zhì)中能夠進(jìn)行分散。鈦白粉粒徑很小，有很高的比表面能，因而在單一的固相中呈現(xiàn)出極強(qiáng)的凝聚特性，來降低表面能，形成比較穩(wěn)定的亞態(tài)聚集粒子。研究表明，二氧化鈦表面吸附空氣中的水，會(huì)與水生成堿性的“端”氫氧基和酸性的“橋”氫氧基，從檢測出Zeta電位來分析，其表面電負(fù)性很強(qiáng)（銳鈦型鈦白粉Zeta電位大約是-50mv），形成同一電荷的吸附層，有很強(qiáng)的吸附作用，鈦白粉在兩相中又表現(xiàn)出很強(qiáng)的高分散性和強(qiáng)烈的表面吸附作用3鈦白粉在溶劑型涂料中的分散機(jī)理3鈦白粉與溶劑涂料3.1溶劑型涂料的基本組成溶劑型涂料主要包括成膜基料油或者樹脂，分散介質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)溶劑和顏料。其中成膜基料是涂料的主要成膜物質(zhì)，而顏料是賦予物體著色和遮蓋的作用，屬于次要成膜物質(zhì)。分散介質(zhì)就是使成膜基料和顏料很好地分散，形成粘稠的液體。因此，鈦白粉在溶劑型涂料中的分散機(jī)理，就是討論鈦白粉在成膜基料和分散介質(zhì)（揮發(fā)性有機(jī)溶劑）混合漆料中的潤濕和分散過程.3.2鈦白粉、樹脂和溶劑油之間的相互作用溶劑油能夠?qū)渲耆芙猓纬苫旌掀崃?，鈦白粉?qiáng)烈的表面吸附作用，可以將樹脂和溶劑油所吸附。鈦白粉在涂料分散過程中，要求樹脂盡可能多地、牢固地吸附在鈦白粉的表面，而溶劑油盡可能不吸附上去，這樣有利于溶劑油對(duì)樹脂的溶解能力，提高樹脂的溶解度，同時(shí)和鈦白粉形成的涂料穩(wěn)定化程度高。因此鈦白粉、樹脂和溶劑油之間相互影響，相互制約，任何一種組分的異常都會(huì)影響整個(gè)體系的性能。3.3溶劑型涂料中鈦白粉的分散機(jī)理在溶劑型涂料中，溶劑油一般是非極性溶劑或者極性很弱的溶劑，電性很微弱，在鈦白粉表面形成的雙電層很薄弱，不足以對(duì)整個(gè)體系形成強(qiáng)烈的雙電層效應(yīng)，來降低表面能，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在這種體系中，鈦白粉將聚合物樹脂所吸附，而聚合物又被溶劑油所溶劑化，因此，吸附的樹脂均帶有溶劑化長鏈，這些溶劑化長鏈在鈦白粉顆粒表面整齊排列，形成一定區(qū)域的屏蔽層。當(dāng)兩個(gè)被溶劑化長鏈包裹的鈦白粉顆?？拷鼤r(shí)，溶劑化長鏈相互穿插，穿插的過程中，穿插區(qū)域的聚合物樹脂濃度升高，和鄰近區(qū)域形成滲壓差，由于滲壓差的作用，迫使溶劑油向壓差低的區(qū)域流出，迫使顆粒分開，達(dá)到鈦白粉在樹脂和溶劑油的混合漆料中分散的目的。因此，鈦白粉在溶劑型涂料中的分散機(jī)理可依據(jù)表面吸附屏蔽效應(yīng)來解釋4影響鈦白粉分散的因素在溶劑型涂料中，當(dāng)樹脂和溶劑油確定后，鈦白粉在混合漆料中的分散及分散穩(wěn)定化程度決定于其本身的應(yīng)用性能和表面特性。4.1鈦白粉平均粒徑和粒度分布鈦白粉平均粒徑和粒度分布是反映鈦白粉顏料性能和應(yīng)用性能的綜合性指標(biāo)。通過大量的試驗(yàn)表明，當(dāng)鈦白粉粒徑小于200nm的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在30%左右時(shí)，檢測Zeta電位大約在-70mv;若質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于20%時(shí)，Zeta電位大約在-40mv，這說明鈦白粉的粒徑情況嚴(yán)重影響其表面電性，從而影響表面吸附性能。但粒徑不能太小，否則會(huì)影響其它顏料性能，因此必須控制合適的粒度范圍，一般地控制粒度在(0.15—0.3)Mmo不同粒度分布的鈦白粉進(jìn)行了油分散性的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)平均粒徑和粒度分布的寬度(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)正態(tài)分布圖)對(duì)鈦白粉油分散性影響很大。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以得出以下的結(jié)論;當(dāng)鈦白粉粒度分布寬度在0.1以下時(shí)，用刮板細(xì)度計(jì)進(jìn)行檢測，細(xì)度在(40—30)p.m,當(dāng)峰寬在0.2時(shí)，細(xì)度大約在60gm，若分布寬度大于0.3,基本上該產(chǎn)品在溶劑型涂料中無法使用，必須采取處理措施。因此粒度分布要求盡可能地均勻，增大產(chǎn)品的研磨強(qiáng)度，減小分布寬度，提高油分散性。4.2鈦白粉中可溶性物質(zhì)在鈦白粉中可溶性物質(zhì)含量的高低，也嚴(yán)重影響鈦白粉的應(yīng)用性能。鈦白粉在混合漆料分散體系中，可溶性鹽一般都是極性很強(qiáng)的無機(jī)離子，會(huì)使鈦白粉表面的電荷抵消一部分，但又不能形成強(qiáng)大的雙電層，反而削弱了鈦白粉表面的吸附作用，迫使樹脂不能夠牢固地吸附在鈦白粉顆粒表面，降低了分散穩(wěn)定化程度，導(dǎo)致鈦白粉在溶劑型涂料中返粗。另外，在一些絕緣性油漆涂料中，可溶性物質(zhì)的偏高，減小了體系的電阻率，降低被涂物體表面的絕緣性能，同時(shí)涂料的電化學(xué)特性明顯，降低了耐化學(xué)性和耐腐蝕性。見表2鈦白粉可溶性物質(zhì)對(duì)油分散性的影響?？梢灾?，水溶性物質(zhì)對(duì)產(chǎn)品的油分散性的確有一定的影響。根據(jù)鈦白粉產(chǎn)品質(zhì)量保證要求，必須控制可溶性物質(zhì)的含量小于0.5%，因此，在鈦白粉凈化工藝中必須采用去離子水，進(jìn)行雜質(zhì)離子的清除.4.3鈦白粉的吸油量實(shí)驗(yàn)表明，鈦白粉若有高的吸油量，則鈦白粉在溶劑油中肯定分散性差或者分散不穩(wěn)定，易于凝聚。高吸油量的鈦白粉在溶劑型涂料中，按照原有的配方進(jìn)行配比、研磨分散，一部分溶劑油被鈦白粉吸收，使溶解樹脂的油不足，樹脂溶劑化程度降低，影響鈦白粉對(duì)樹脂的吸附，導(dǎo)致分散性提高鈦白粉在溶劑型涂料中分散性的途徑5.1嚴(yán)格控制其粒徑及粒度分布鈦白粉粒徑和粒度分布影響因素較為復(fù)雜，首先對(duì)水解工藝和技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，保證生成的原級(jí)粒子均勻。其次是加強(qiáng)煅燒關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制，使二氧化鈦粒子均勻成長。最后進(jìn)行產(chǎn)品的粉粹，目前鈦白粉企業(yè)的粉碎工藝，多數(shù)采用雷蒙系統(tǒng)，也可使用效率高、分級(jí)效果好的氣流粉碎機(jī)，進(jìn)一步對(duì)鈦白粉粒度進(jìn)行控制，穩(wěn)定表面特性.5.2吸油量和水溶物的控制鈦白粉吸油量主要與煅燒過程中煅燒氛圍或煅燒高溫點(diǎn)溫度有關(guān)，若控制不當(dāng)，會(huì)造成鈦白粉顆粒晶格缺陷和粒子形狀不規(guī)則，因此，須控制合適的煅燒溫度，調(diào)節(jié)進(jìn)料量和窯體轉(zhuǎn)速的合理匹配，減少顆粒的晶格缺陷和粒子規(guī)則的幾何外形。5.3表面處理對(duì)鈦白粉表面進(jìn)行處理或者添加一定的分散劑，這種分散劑能夠牢牢地吸附在鈦白粉表面，同時(shí)能夠提供樹脂溶劑化的長鏈，這樣更有利于鈦白粉和樹脂的吸附，增大分散穩(wěn)定化程度。一般具有這種特性的分散劑組成比較復(fù)雜，大多數(shù)是多羧酸烷基銨鹽。目前，國內(nèi)多數(shù)廠家生產(chǎn)的是低檔次的銳鈦型產(chǎn)品，在溶劑型涂料中分散性一般都很差，因此在涂料行業(yè)中應(yīng)用逐漸被金紅石產(chǎn)品所替代。對(duì)于銳鈦型鈦白粉可通過表面處理來改變其表面特性，能夠在某種程度上與金紅石產(chǎn)品的油分散性相媲美，且價(jià)格低與金紅石產(chǎn)品有一定的市場競爭力。國內(nèi)比較受青睞的表面處理劑有：有機(jī)硅、偶聯(lián)氮試劑或者一些多聚磷酸鹽等等，其中有機(jī)硅處理應(yīng)用較多，而且已經(jīng)在工業(yè)上取得成功。6結(jié)語從鈦白粉表面特性出發(fā)，討論了鈦白粉在溶劑型涂料中的作用和分散機(jī)理，同時(shí)分析了影響鈦白粉在溶劑型涂料中分散性的因素，并提出尋求一種改善鈦白粉在溶劑型涂料中分散性的新途徑。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰能”是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時(shí)，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也，。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘