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

 

       分散這個問題對于每一個鈦白粉生產企業和使用企業而言都是首先需要解決的問題。就鈦白粉的生產與應用過程而言，分散性的好壞常常是評價該產品質量優劣的極為重要的指標。金紅石型鈦白粉在涂料領域應用廣泛，分散 性更是關注的焦點。

 

       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、相互制約的三個步驟： 

       A、潤濕;

       B、分離;

       C、穩定化。

 

       在實際研磨分散過程中這三個步驟并不是循序漸進的，而是一環扣一環，相輔相成又相互制約的，即這三者中若有一個不能達到目的就會使研磨效率下降甚至產品不能達到所需求的程度，或者返粗。

 

       在涂料生產的過程中，鈦白粉分散的好壞直接影響著水性涂料的儲存穩定性、涂膜外觀和涂裝作業難易等。在水性涂料的生產過程中，鈦白粉顏料的潤濕過程是一個 “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小粒子的過程，它不僅與設備有關系，還與鈦 白粉顏料的聚凝狀態相關。分散穩定是粒子間產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理

       1、鹽含量(電阻率)

 

       根據雙電層的一般原理，表面帶負電荷的微粒其雙電層將會受到體系中陰離子或陰離子集團的壓縮，從而導致微粒的Zeta電位下降并直接導致分散體系的穩定性下降，尤其明顯的是高價陰離子或陰離子集團對處于分散狀態的微粒的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，通常難以避免的會引入大量的雜質離子，其中常見的是SO42+、Cl-等陰離子以及Na+等陽離子。雖然各廠家的生產工藝條件不一樣，但由表面處理帶入一定數量的雜質種類均會對最后產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品進行去除雜質的處理，這項指標往往以電阻率來表示。

 

       2、體系的PH值

 

       鈦白粉在應用體系中的PH值雖然不是由鈦白粉制造商所能決定的，但是仍然有必要對這一指標的影響進行充分的了解。因為在鈦白粉的制備過程中，PH值本身的變動范圍也比較大，了解該項指標對分散性的影響,有利于我們控制鈦白粉的PH值在更加有效的范圍內，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，其產生影響的主要機理我們分析認為可能還是可以歸結到雙電層的原因。不同型號的鈦白粉由于其表面性質的差異，其所謂的等電點則有非常明顯的不同。

 

       3、表面化學特性

 

       實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 必須達到一定的吸附量，才能夠具有一定的電荷穩定性，這一點對實際的水性涂料配方設計有著深遠的意義。

 

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

 

       根據鈦白粉在水溶液中的pH值不同，可帶正電、負電和電中性。當pH值比較小時，粒子表面形成M—OH2，導致粒子表面帶正電；當pH值高時粒子表面形成M-O鍵，使粒子表面帶負電；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。根據膠體穩定性的DLVO理論，膠體質點之間存在范德華吸引作用，而質點在相互接近時又因雙電層的重疊而產生排斥作用，膠體的穩定性取決于質點之間吸引與排斥作用的相對大小。

 

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

 

       引入分散劑以后，粒子表面ξ電位絕對值增加，這是由于加入分散劑后，帶有負電荷的分散劑陰離子基團吸附在鈦白粉粒子表 面，使粒子表面的負電荷性更高，粒子表面的電荷密度最高，粒子間產生最大的靜電斥力，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值應在8～9。

 

       5、水性涂料分散劑對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中具有較高的比表面能，因而容易產生團聚或絮凝，影響漿料的穩定性和均勻性。

 

       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、高穩定性均勻性好的涂料漿料。

 

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

 

        進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絡結構，限制粒子間的運 動，使流變性變差。

 

       小結：分散問題是粉體行業永遠無法繞開的問題，只有深入研究分散機理并結合實際粉體生產工藝，才能找到復合實際生產應用的技術突破口。