鈦白粉的用途非常廣泛，它的應(yīng)用范圍涵蓋了涂料、塑料、造紙、油墨、化妝品、橡膠等領(lǐng)域，由于不同的鈦白粉生產(chǎn)廠家根據(jù)自身的特點(diǎn)確定了不同的生產(chǎn)工藝，這樣也導(dǎo)致了不同廠家的鈦白粉在應(yīng)用性能上的差異。這些差異最突出的表現(xiàn)在鈦白粉在該領(lǐng)域的分散性。

 

       分散這個(gè)問題對(duì)于每一個(gè)鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)和使用企業(yè)而言都是首先需要解決的問題。就鈦白粉的生產(chǎn)與應(yīng)用過程而言，分散性的好壞常常是評(píng)價(jià)該產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的極為重要的指標(biāo)。金紅石型鈦白粉在涂料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，分散 性更是關(guān)注的焦點(diǎn)。

 

       一、鈦白粉在水性涂料中分散原理

       鈦白粉在水相中分散的基本原理：我們可以把鈦白粉的研磨分散過程大致分為相互影響、相互制約的三個(gè)步驟： 

       A、潤(rùn)濕;

       B、分離;

       C、穩(wěn)定化。

 

       在實(shí)際研磨分散過程中這三個(gè)步驟并不是循序漸進(jìn)的，而是一環(huán)扣一環(huán)，相輔相成又相互制約的，即這三者中若有一個(gè)不能達(dá)到目的就會(huì)使研磨效率下降甚至產(chǎn)品不能達(dá)到所需求的程度，或者返粗。

 

       在涂料生產(chǎn)的過程中，鈦白粉分散的好壞直接影響著水性涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、涂膜外觀和涂裝作業(yè)難易等。在水性涂料的生產(chǎn)過程中，鈦白粉顏料的潤(rùn)濕過程是一個(gè) “鈦白粉－空氣”、“鈦白粉－鈦白粉粒子界面”被“鈦白粉－樹脂溶液界面”替換的過程，決定潤(rùn)濕效果的因素主要有樹脂溶液在鈦白粉顏料粒子表面的吸附，樹脂向鈦白粉顏料凝聚體空隙間的滲透。粉碎過程是鈦白粉顏料粒子的凝聚體或者附聚體通過剪切力或者沖擊力破壞為細(xì)小粒子的過程，它不僅與設(shè)備有關(guān)系，還與鈦 白粉顏料的聚凝狀態(tài)相關(guān)。分散穩(wěn)定是粒子間產(chǎn)生斥力而阻止粒子間再聚集的過程。

 

       二、影響鈦白粉分散性的因素及機(jī)理

       1、鹽含量(電阻率)

 

       根據(jù)雙電層的一般原理，表面帶負(fù)電荷的微粒其雙電層將會(huì)受到體系中陰離子或陰離子集團(tuán)的壓縮，從而導(dǎo)致微粒的Zeta電位下降并直接導(dǎo)致分散體系的穩(wěn)定性下降，尤其明顯的是高價(jià)陰離子或陰離子集團(tuán)對(duì)處于分散狀態(tài)的微粒的Zeta電位的影響更為突出。

 

       在金紅石型鈦白粉的表面處理過程中，通常難以避免的會(huì)引入大量的雜質(zhì)離子，其中常見的是SO42+、Cl-等陰離子以及Na+等陽離子。雖然各廠家的生產(chǎn)工藝條件不一樣，但由表面處理帶入一定數(shù)量的雜質(zhì)種類均會(huì)對(duì)最后產(chǎn)品的水分散性帶來不良影響。因此，有必要將表面處理之后的產(chǎn)品進(jìn)行去除雜質(zhì)的處理，這項(xiàng)指標(biāo)往往以電阻率來表示。

 

       2、體系的PH值

 

       鈦白粉在應(yīng)用體系中的PH值雖然不是由鈦白粉制造商所能決定的，但是仍然有必要對(duì)這一指標(biāo)的影響進(jìn)行充分的了解。因?yàn)樵阝伆追鄣闹苽溥^程中，PH值本身的變動(dòng)范圍也比較大，了解該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)分散性的影響,有利于我們控制鈦白粉的PH值在更加有效的范圍內(nèi)，并盡可能地提高鈦白粉在水相體系中的分散性能。

 

       在接近理想狀態(tài)的水相體系中，體系的PH值也將成為影響金紅石型鈦白粉分散的重要因素，其產(chǎn)生影響的主要機(jī)理我們分析認(rèn)為可能還是可以歸結(jié)到雙電層的原因。不同型號(hào)的鈦白粉由于其表面性質(zhì)的差異，其所謂的等電點(diǎn)則有非常明顯的不同。

 

       3、表面化學(xué)特性

 

       實(shí)際上在水性涂料體系里面，ξ電位是隨著鈦白粉的單位吸附量的增加而迅速增大的，但是當(dāng)ξ電位升高到一定程度后，其增大的幅度逐漸變緩。從而表明鈦白粉顆粒 必須達(dá)到一定的吸附量，才能夠具有一定的電荷穩(wěn)定性，這一點(diǎn)對(duì)實(shí)際的水性涂料配方設(shè)計(jì)有著深遠(yuǎn)的意義。

 

       隨著鈦白粉粒子的細(xì)微化，表面原子所占比例增加。但 表面原子受到的是不對(duì)稱力，即與其鄰近的內(nèi)部原子的非對(duì)稱價(jià)鍵力和其他原子的范德華力的作用，其價(jià)鍵是不飽和的。

 

       根據(jù)鈦白粉在水溶液中的pH值不同，可帶正電、負(fù)電和電中性。當(dāng)pH值比較小時(shí)，粒子表面形成M—OH2，導(dǎo)致粒子表面帶正電；當(dāng)pH值高時(shí)粒子表面形成M-O鍵，使粒子表面帶負(fù)電；如果pH值處于中間值，則表面形成M—OH，粒子呈電中性。在不同的pH值下，分散在水中的粉體的表面化學(xué)特性就由吸附到顆粒表面的H+和OH-粒子所決定。

 

       4、水性涂料分散劑對(duì)鈦白粉粉體特性的影響

 

       在鈦白粉含量不變的情況下，單位的吸附量與分散劑的含量成正比。根據(jù)膠體穩(wěn)定性的DLVO理論，膠體質(zhì)點(diǎn)之間存在范德華吸引作用，而質(zhì)點(diǎn)在相互接近時(shí)又因雙電層的重疊而產(chǎn)生排斥作用，膠體的穩(wěn)定性取決于質(zhì)點(diǎn)之間吸引與排斥作用的相對(duì)大小。

 

       懸浮體的分散性和流動(dòng)性與其ξ電位值有很大關(guān)系，一般ξ電位絕對(duì)值越大，越有利于懸浮體分散。在漿料的制備過程中，為獲得高分散性穩(wěn)定性好的漿料，通常選用一些高分子電解質(zhì)來改善其懸浮性能。

 

       引入分散劑以后，粒子表面ξ電位絕對(duì)值增加，這是由于加入分散劑后，帶有負(fù)電荷的分散劑陰離子基團(tuán)吸附在鈦白粉粒子表 面，使粒子表面的負(fù)電荷性更高，粒子表面的電荷密度最高，粒子間產(chǎn)生最大的靜電斥力，于是漿料具有最佳的分散性。因此，制備高固體含量的鈦白粉漿料選擇最 佳pH值應(yīng)在8～9。

 

       5、水性涂料分散劑對(duì)鈦白粉漿料流變特性的影響

 

       懸浮液的流變性決定于漿液的固含量和粒子間的相互作用。鈦白粉粉體在水介質(zhì)中具有較高的比表面能，因而容易產(chǎn)生團(tuán)聚或絮凝，影響漿料的穩(wěn)定性和均勻性。

 

       分散劑的加入不僅能改善粉體的表面特性，而且對(duì)鈦白粉懸浮體的流變行為也有較大影響，通過加入分散劑的方法可以獲得低黏度、高穩(wěn)定性均勻性好的涂料漿料。

 

       不加分散劑時(shí)漿料的黏度最大，隨著分散劑用量的增加，粒子表面電荷密度升高，離子間斥力也相應(yīng)增加，漿料的黏度開始下降，流動(dòng)性好轉(zhuǎn)，體系的分散性得到改善。

 

        進(jìn)一步增加分散劑用量，漿料黏度變化不大，這是由于粒子表面電荷達(dá)到飽和所致。但分散劑用量過大，過剩的分散劑分子相互橋連形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制粒子間的運(yùn) 動(dòng)，使流變性變差。

 

       小結(jié)：分散問題是粉體行業(yè)永遠(yuǎn)無法繞開的問題，只有深入研究分散機(jī)理并結(jié)合實(shí)際粉體生產(chǎn)工藝，才能找到復(fù)合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的技術(shù)突破口。