齊飛+王智+李慶

摘 要：本文采用了不同的有機(jī)包膜劑處理鈦白粉，并研究了不同加量對(duì)鈦白粉指標(biāo)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅包膜產(chǎn)品白度、高攪分散、消色力和耐候性均較其他包膜劑好，并且加量在0.3%時(shí)，指標(biāo)最佳，應(yīng)用在生產(chǎn)上很穩(wěn)定，符合高固體組分涂料的要求。

關(guān)鍵詞：涂料；鈦白粉；有機(jī)包膜；有機(jī)硅

1引言

鈦白粉即二氧化鈦，性狀為白色粉末，無毒，廣泛應(yīng)用于造紙、涂料、塑料、橡膠等行業(yè)。[1]

二氧化鈦具有高的光催化活性，其表面存在晶格缺陷，使其粒子表面上存在許多光活化點(diǎn)，如果不經(jīng)表面處理直接用在涂料中，其高的光化學(xué)活性會(huì)導(dǎo)致在使用過程中催化降解與其接觸的有機(jī)物質(zhì)，使涂料產(chǎn)生失光粉化脫落等現(xiàn)象。[2]要使鈦白粉性能達(dá)到令人滿意的效果，必須對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面改性。[3]

有機(jī)包膜劑是通過其親水極性基團(tuán)被物理吸附在鈦白粉表面，其親油的非極性基團(tuán)向外與有機(jī)分散介質(zhì)作用，以增強(qiáng)與分散介質(zhì)的潤濕性能。[4]有機(jī)包膜劑在鈦白粉表面形成非常均勻，致密的有機(jī)包膜層，該膜層可以消除或削弱鈦白粉顆粒間的極性吸附，防止鈦白粉粒子團(tuán)聚，增強(qiáng)鈦白粉的光化學(xué)穩(wěn)定性。[5]

高固體組分涂料是指溶劑含量比傳統(tǒng)涂料低得多的溶劑型涂料，一般固體組分質(zhì)量百分含量為60%～80%。鈦白粉在涂料應(yīng)用中因受到陽光照射，溫度變化，風(fēng)吹雨淋等外界條件的影響，易出現(xiàn)褪色、變色、龜裂、粉化和強(qiáng)度下降等一系列老化的現(xiàn)象[6]。因此高固體組分專用鈦白粉要求其配制所用的鈦白粉具有良好的耐光性和耐候性，否則涂層就會(huì)變黃或粉化[7]。要獲得耐候性能優(yōu)異的高固體組分專用金紅石鈦白粉，需要對(duì)鈦白粉進(jìn)行無機(jī)和有機(jī)表面處理以封閉其光化學(xué)活性點(diǎn)，改變粒子表面性質(zhì)[8]。

本文通過實(shí)驗(yàn)，選出了最佳的有機(jī)包膜劑，研究了其加量對(duì)鈦白粉性能的影響，最終優(yōu)選最佳的有機(jī)包膜工藝條件，為制備高固體組分涂料專用鈦白粉提供理論依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1主要儀器與試劑

干燥后鈦白粉（安徽金星鈦白），去離子水，小型汽粉機(jī)，高速分散機(jī)（0～9999轉(zhuǎn)/分），烘箱

2.2實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用濕法包膜：取干燥后樣200g，加入200ml去離子水，攪拌均勻后，將有機(jī)包膜劑按1：1（體積比）稀釋后，加入鈦白粉漿料中，在1500r/min轉(zhuǎn)速下包膜10min，結(jié)束后，抽濾，將濾餅在150℃下烘干，用小型汽粉機(jī)粉碎，檢驗(yàn)其各項(xiàng)指標(biāo)。[9]

3 結(jié)果與討論

3.1不同有機(jī)包膜劑對(duì)鈦白粉指標(biāo)的影響

由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可見，TME、NPG、MPG、單乙醇胺的鈦白粉白度普遍偏低，分散性不好； TMP包膜產(chǎn)品白度、高攪分散性好，但耐候性較差，200℃就發(fā)生黃變；有機(jī)硅包膜產(chǎn)品白度、高攪分散、消色力和耐候性均較其他包膜劑好。因此我們選用有機(jī)硅作為表面處理劑。

3.2有機(jī)包膜劑加量對(duì)鈦白粉指標(biāo)的影響

我們選取有機(jī)硅作為表面處理劑，研究不同加量對(duì)鈦白粉指標(biāo)的影響。結(jié)果如表2：

由上表可見，隨著有機(jī)硅加量的增加，b值顯著下降，高攪降低，耐候性增強(qiáng)。但是加量超過0.3%，鈦白粉流動(dòng)性太強(qiáng)，不利于生產(chǎn)控制，且浪費(fèi)成本。因此，加量在0.3%較好。

3.3有機(jī)硅對(duì)鈦白粉白度的影響

取5個(gè)干燥后的鈦白粉，加入0.3%的有機(jī)硅，測(cè)試對(duì)比其亮度變化情況，結(jié)果如表3所示：

由上表可見，有機(jī)硅包膜對(duì)提升L值，降低b值效果明顯。

3.4生產(chǎn)穩(wěn)定性測(cè)試

使用四川昊泰靶式汽粉機(jī)（φ1200），粉碎壓力1.4～1.6MPa，進(jìn)料量2.5～3.5t/h，有機(jī)硅加量0.3%，連續(xù)生產(chǎn)10小時(shí)，每2小時(shí)取一個(gè)樣，測(cè)試其各項(xiàng)指標(biāo)如表4：

由上表可見：

（1）L值在95.33～98.40之間，b值在1.68～1.80之間波動(dòng)，波動(dòng)較小，且產(chǎn)品白度較高。

（2）TCS在2020～2030之間，處于較高水平。

（3）△E （200℃2h）均在0.2以下，說明其耐高溫性能較好。

（4）高攪均在20～25之間，說明其在樹脂體系中分散較好。

4 結(jié)論

（1）有機(jī)硅包膜產(chǎn)品白度、高攪分散、消色力和耐候性均較其他包膜劑好。因此，我們選用有機(jī)硅作為高固體組分涂料專用鈦白粉的有機(jī)包膜劑。

（2）有機(jī)硅包膜對(duì)提升鈦白粉白度方面有較好的效果。

（3）有機(jī)硅加量在0.3%時(shí)，鈦白粉的亮度、分散性、耐候性、流動(dòng)性最佳，連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定，符合要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張小兵.低成本通用性鈦白粉有機(jī)硅包膜劑的開發(fā)[J].中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，2014，9：19～21

[2]陳衛(wèi)，劉強(qiáng)等.二氧化鈦粉體的硅包膜研究[J].云南冶金，2012，4，2（41）：81

[3]張淑霞，李建保，張波.TiO2顆粒表面無機(jī)包覆的研究進(jìn)展[J].化學(xué)通報(bào)，2001（2）：71～74

[4]王玥.鈦白粉無機(jī)包膜優(yōu)化研究[J].四川冶金，2014，4，2（36）：39～40

[5]侯清麟，王靖文等.正交試驗(yàn)優(yōu)化金紅石型鈦白粉鋯鋁包膜工藝[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，9，5（28）：56～57

[6] Zhang J， Chen CF， Yin F， et al. Surface Modification of Nano-TiO2 by Polyvinyl Pyrrolidone In Situ[J]. Synthesis and Reactivity in Inorganic Metal-Organic and Nano-Metal Chemistry， 2016， 46（8）： 1250-1253

[7]鄧捷，吳立峰.鈦白粉應(yīng)用手冊(cè)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[8]Mao L， Li Q， Dang H， et al. Synthesis of nanocrystalline TiO2 with high photoactivity and large specific surface area by sol-gel method[J]. Materials research bulletin， 2005， 40（2）： 201-208.

[9]金斌，有機(jī)硅包膜劑在金紅石鈦白有機(jī)包膜中應(yīng)用[J].攀枝花科技與信息，2013，1（38）：13～14

作者簡介：

齊飛，男，1987年9月，本科，助理工程師，研究方向：鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)