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1、钛白粉的应用领域

(1)涂料

涂料是钛白粉的最大用户。通常,钛白粉在涂料领域的消耗量占钛白粉应用领域消耗量的60%,同时它也是涂料中用量最多的一种颜料(各类涂料中钛白粉含量占10%~35%)。

乳胶漆:外用涂料必须使用金红石型钛白粉,内用涂料多选用锐钛型钛白粉。

卷材和印铁涂料:卷材涂料可分为里层涂料和表层涂料,里层涂料要求低,可以使用国产金红石型钛白粉和环氧树脂,表层涂料要求高,一般采用进口金红石型钛白粉和聚酯树脂。

汽车漆:汽车漆主要要求钛白粉的耐候性、光泽和遮盖力。目前能够使用在轿车漆中的钛白粉品牌很少,均为专用型进口氯化法金红石型钛白粉,如R2310、R706等。国产金红石型钛白粉目前只能占据中低档汽车漆市场。

粉末涂料:粉末涂料大多采用金红石型钛白粉。

(2)塑料

塑料工业是钛白粉的第二大用户,通常钛白粉在塑料领域的消耗量占钛白粉应用领域消耗量的20%。全世界500余个钛白粉牌号中,有50多个牌号是属于塑料专用的。

钛白粉在塑料制品中的应用,除了利用它的高遮盖力、高消色力及其他颜料性能外,它还能提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性,使塑料制品免受紫外光的侵袭,改善塑料制品的机械性能和电性能。几乎所有热固性和热塑性塑料中都使用钛白粉,一般用量为1%~5%,它既可以与树脂干粉混合,也可以与含增塑剂的液体相混合,还有把钛白粉先加工成色母粒后再使用的。

大多数塑料用钛白粉的粒径都较细(0.15~0.3μm),这样可以获得蓝相底色,对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。

塑料用钛白粉一般都要经过有机(多元醇、硅烷或硅氧烷)表面处理,处理后的钛白粉,在适当的机械剪切力下,就能比较好地分散。

塑料制品对钛白粉的质量要求是:

(3)色母粒

塑料色母粒是一种高浓缩、高效能的颜色配制品,据不完全统计,我国用于色母粒生产的钛白粉每年为2~3万t。

色母粒的性能优劣通常是在后续产品应用,如吹膜或注塑中表现出来,因此,钛白粉在色母粒中的性能也主要体现在色母粒的应用过程中:

(4)造纸

造纸是钛白粉的第三大用户。装饰纸、圣经纸和纸币中一般都使用钛白粉,采用钛白粉的纸张,白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透,在相同条件下不透明度比碳酸钙、滑石粉高10倍,质量也能减轻15%~30%。

装饰纸也称为钛白粉纸,主要用于制作家具、地板、壁纸等的原材料。对于有抗老化性要求的纸张,必须使用金红石型钛白粉;更多的金红石型钛白粉是用于高灰分的纸张中,因为锐钛型钛白粉的遮盖力达不到要求。锐钛型钛白粉均用于低灰分纸张,如圣经纸和纸币等。

据不完全估计,我国用于装饰纸的钛白粉每年超过3万t。装饰纸中钛白粉用量20%~40%,其它纸中钛白粉用量1%~5%。决定造纸厂选用何种钛白粉的主要原因是造纸的成本,也就是钛白粉的性价比。能使用锐钛型钛白粉决不使用金红石型钛白粉。

造纸行业对钛白粉质量的要求顺序为:遮盖力(不透明度)、白度、分散性、耐候性、留着率。

2、钛白粉的应用指标

(1)颜色

颜色是颜料的重要技术指标。钛白粉的颜色指标就是白度。即使是同一化学成分的钛白粉,由于工艺路线、原料、设备、技术水平的不同也会产生颜色上的不同,色光固然取决于化学成分,但更重要的、经常起决定性作用的因素是它的粒子形状、大小、粒度分布、晶型、杂质含量等。

(2)遮盖力

遮盖力的光学本质是颜料和其周围介质的折射率之差造成的。金红石型钛白粉折射率为2.71,锐钛型钛白粉折射率为2.55,是遮盖力最高的白色颜料。

遮盖效应主要是由于二氧化钛散射导致的,或由于有色物质的存在而引起的吸收,或者以上两种原因致使入射光强度减退而出现遮盖现象。因此决定钛白粉的遮盖力的主要原因除化学成分、晶型外,还与钛白粉的粒子形状、粒径及粒度分布有关。

(3)着色力

着色力是二氧化钛的重要特性指标,即二氧化钛与另一种颜料混合后,混合物显示它本身颜色的能力。也就是说对白色颜料而言,它与一深色颜料混合后,混合物的颜色越浅,表示它的着色力(消色力)越强。

(4)吸油量

吸油量也是钛白粉的重要颜料性质之一,涉及到钛白粉在展色剂中的填充状态,并能说明它在介质中的分散性。它在涂料混炼前估计涂料的稠度,指导涂料的配方,并可初步推算其颜料体积浓度(PVC)。

(5)化学组成

钛白粉的化学组成决定了其化学性质,除了体现出颜料的一系列颜料性能,如白度、消色力、吸油量等外,对其应用性能,如耐候性、分散性等的影响也很大。

(6)耐光性、耐候性

钛白粉的耐光性和耐候性是衡量钛白粉应用性能的重要指标,只有将钛白粉应用到相关的应用领域(如汽车漆、型材等)后,此指标才具有意义。

此外,衡量钛白粉的耐光性和耐候性要确保其应用载体的耐候性要优于钛白粉。影响钛白粉耐候性指标的主要因素有其化学成分、包膜物质的化学形态、晶体结构、应用配方等。

(7)光泽度

钛白粉的光泽度是衡量钛白粉应用性能的重要指标,通常钛白粉没有光泽,只有将钛白粉应用到相关的应用领域(如汽车漆、油墨、型材、色母粒等)后,此指标才具有意义。

(8)挥发分

钛白粉的挥发分实际就是含水量。因为其表面存在很高的能量和羟基,因此其表面总是要吸附一定的水分来降低其表面能,吸附的水分与钛白粉的表面有机处理,及其存放环境的湿度和温度有关。

钛白粉挥发分的高低不能判定其产品的优劣,要视其应用体系而定。一般情况对于水性体系挥发分的高低对应用影响不大,但对于溶剂型体系及聚烯烃等体系,就要求挥发分越低越好,因为挥发分高会影响到其在体系中的分散性及产品质量。

(9)分散性

分散性指标是钛白粉重要的应用指标。分散性又称研磨分散性或研磨润湿性。分散性的好坏不仅影响到钛白粉的消色力、遮盖力、吸油量等指标,而且也影响涂料成膜或型材成型的光泽和耐候性。在涂料研磨分散时,分散性的好坏直接影响研磨分散时间的长短,是涂料生产时的重要经济指标之一,而且研磨时间过长还会增加设备污染,使产品白度变差。在塑料色母粒或型材生产中,分散性的好坏直接影响到更换机头筛网的周期及最终产品的性能。

(10)表面改性

未经表面处理的金红石型二氧化钛通常不能满足大多数高档用途的要求,必须进行一层或多层无机或有机表面处理。表面处理是钛白粉加工过程中的一个重要环节,表面处理工艺过程和条件决定了二氧化钛的表面性质和应用性能,即决定了此类钛白粉的应用领域。

(11)质量的稳定性

钛白粉的质量稳定性直接关系到它的下游用户产品质量的稳定性。如果其某些指标不稳定,即使钛白粉的某个指标有很大提高,这也不是下游用户所期望的产品,必须根据钛白粉质量指标的变化对配方进行相应的调整,否则产品质量就会出现问题。这是下游用户非常关注的问题。

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