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| 你用的“钛白粉”爲什麽不夠白呢？ |
| 2019-08-14 |
| 钛白粉是顔料用二氧化钛的俗稱，钛白粉優良的白色性能使其在油墨、塗料、造紙等行業占據了市場的絕大份額，生活中的許多白色当前產品或類白色当前產品，大多有钛白粉的參與，因此，被冠于“白色之王”的美誉。忽略钛白粉作爲添加劑的許多優秀品質不說，钛白粉既爲白色之王，那其“白”的特性也當屬于其重要的標志之一，也是本文主要闡述的內容。 據經驗分析，當钛白粉的白度升高時，其遮盖力、消色力指標也會相應升高，因此，要達到同等的效果使用的钛白粉量就少，成本就會降低。钛白粉在使用過程中，用戶會反映钛白粉不夠白這點，其實钛白粉不夠白指的是“钛白粉的遮盖能力與白度亮度”不夠。若想改變钛白粉的白度則“深究”影響其白度的因素自是必不可少的。目前，對钛白粉白度影響的研究工作主要從钛白粉的雜質種類及含量；二氧化钛粒子的大小、形狀；二氧化钛含量；二氧化钛粒子晶格的缺陷；钛白粉分散性等這幾方面入手。 一、雜質種類及含量 在钛白粉工藝中，尤其是硫酸法钛白粉工藝，大部分的作業是爲了除去当前產品中的雜質。硫酸法工藝路線成熟對設備的配置要求很低，對原料的要求不高，钛礦、钛渣都可以，而且這種方法即可以生產金紅石型钛白粉，又能生產銳钛型钛白粉，基建要求低，投產時間短。在在钛白粉行業，尤其是我國的钛白粉行業依然占有相當重要的地位。 硫酸法酸解制得到钛液屬于極其複雜的懸濁體系，裏面既含有未分解的钛鐵礦，也有未參加反應的一些細小顆粒，也有矽、鋁等元素形成的膠體雜質顆粒，另外就是還有大量的硫酸鹽類等可溶性雜質。有些雜質即使含量甚微，也對其白度產生明顯的不良影響。這些雜質主要是一些氧化物，氧化物導致钛白粉的白度降低可以分爲兩種情況，一種是雜質氧化物汙染的顔色，另一種是晶格掺雜導致着色。 顯色金屬氧化物雜質在極低的含量下就能影響白度，這些元素有鐵、錳、铬、銅等，這些雜質本身就帶有顔色，在白色的钛白粉中極易顯色，常見的雜質及顯色濃度見下表。 在實際生產中，雜質汙染钛白粉的極限含量要比上面中更低，雜質在更低的濃度下就能顯色。以鐵元素爲例，當紅色的Fe3+進入Ti4+的位置後，因極化而變形，這就比正常的鐵吸收更多的紅色。 除了如上工藝帶來的雜質，機械磨損產生的雜質，例如在雷蒙、氣粉等設備中，由于劇烈摩擦致使機器表面的物質脫落，雜質也會帶入到钛白粉中，從而增加钛白粉對光的吸收，使其白度降低。 二、粒徑和粒度分布 粒徑和粒度分布也是影響钛白粉白度的主要因素，它主要是通過钛白粉顆粒對光的反射、散射等現象影響的。在一定粒度範圍內，二氧化钛粒子粒徑減小，表面積增大，對光的散射能力增大，白度就越高。從光學效果來看，當光散射力最大時，顔料直徑與入射光的波長λ、顔料折射率n1、漆料的折射率n2 之間的關系可用公式：D=2λ[π(n1-n2)]來表示。 上式中，可見光的波長爲400-700nm，金紅石型二氧化钛的折射率爲2.71，塗料中大部分漆料（樹脂）的折射率爲1.45-1.60，因此金紅石型二氧化钛的粒徑控制在0.2~0.3μm時最佳，在此粒徑範圍內顔料對可見光具有最大的散射力，可獲得更高的遮盖力、消色力和純正的白度。但粒徑小于0.1μm時，由于發生光的衍射，光線從顔料顆粒的周圍通過，不發生反射，反而使遮盖力下降，甚至趨于透明，這類超細钛白粉由于呈透明狀，可用來制造透明的防曬護膚霜，這種護膚霜膏體細膩，具有自然肌膚感覺，目前在日本護膚品当前產品中非常流行。 這款深受女士鍾愛的爆款日產“安耐曬防曬小金瓶”主要防曬成分是氧化鋅及二氧化钛 三、钛白粉的钛含量 包膜劑的折光率相對二氧化钛來說差距很大，對遮盖力的提升有限，影響钛白粉的白度，一般包膜劑量大的話遮盖力也會差一點。 顔料級钛白粉中二氧化钛的含量一般在90%以上，具體在92~98%之間，其他物質主要爲包膜劑與少量雜質。目前根據不同的應用場合可選用不同的包膜劑種類，常用的包膜劑有鋁包膜、矽包膜、锆包膜等，也有兩種或多種包膜劑共同使用，如锆鋁包膜、矽鋁包膜等，這些包膜劑的加量各廠家不盡相同。 四、二氧化钛粒子晶格的缺陷 二氧化钛的Ti和O的比值是1:2，但由于制造條件的變化和其他一些因素，最終的二氧化钛当前產品可能會出現O不足的現象，即氧缺陷，而且純粹的二氧化钛也會由于紫外線照射或加熱等外部能量的作用發生氧原子脫離晶體的現象(TiO2→Ti2O3+1/2O2)。 Ti4+O22+晶體中的O原子留下2個電子離開系統，留下的兩個電子把兩個Ti4+還原成Ti3+。Ti4+是無色的，而Ti3+呈現青紫色。缺氧造成的晶體中Ti3+有強烈的極化作用，外殼電子非常傾斜，比沒有極化的Ti3+光吸收更大，因此使顔料帶較重的青灰相。 五、分散性 钛白粉的分散性對遮盖力會有很大影響，特別是添加量少的情況下，同樣的100g钛白粉，分散到10um和20um肉眼無法看到明顯的顆粒，但是越細的粒徑則會有更多的顆粒來占據樹脂中的位置，對光線的折射效果會提高很多很多。如果钛白粉的分散性較差，粉都團聚粘接在一塊了，細粉變粗粉，自然是會降低钛白粉的白度，遮盖力了。 |