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专业知识 | 二氧化钛表面处理二氧化钛表面处理方法可以分为无机表面处理和有机表面处理两大类。 1 无机表面处理 无机表面处理一般是通过沉淀和吸附,在钛白粉颗粒表面包覆一层或多层无机水合氧化物膜。通过无机表面包覆可以堵塞钛白粉的晶格缺陷,从而改善钛白粉微粒的耐候性。 [1] 氧化铝包膜 在TiO2的浆液中,加入可溶性的铝盐Al2(SO4)3或NaAlO2,在均匀搅拌下用碱或酸调节至pH=9~10,使铝在TiO2颗粒表面以Al(OH)3沉淀析出。理论研究揭示,包膜的Al2O3约有50%~75%是以AlO(OH)形式存在,其余是以无定形水凝胶的形式存在。 [2] 氧化硅包膜 在TiO2的浆液中,加入水溶性的硅化合物如Na2SiO3,用酸调节至pH=8~9,此时硅以Si(OH)4的形式沉淀在TiO2颗粒的表面。这种膜的特征是:首先膜厚基本均匀,结构致密,是连续的,不是多孔的海绵状;其次氧化硅以羟基形式牢固地结合到钛白粉表面。 [3] 硅铝氧化物复合包膜 在无机物处理中,只采用一种金属水合乳化物或氢氧化物作包膜剂,对TiO2抗粉化性与保光性的提高是有限的,而氧化硅、氧化铝合用可以获得显著的效果。在设定温度下,向钛白粉浆液中同时慢慢滴加硅酸钠和硫酸钠溶液,通过加料速度调整PH值至设定值,陈化数小时,水洗至无硫酸根离子,过滤,干燥。 [4] 锆包膜 以六偏磷酸钠为分散剂,使用二氧化锆对金红石型钛白粉进行表面包覆。金红石型钛白粉经过表面包覆,其化学性质稳定。表面包覆膜能有效屏蔽金红石型钛白粉的光化学活性,改善其吸附性、分散性、耐候性。 [5] 铈包膜 金属铈是稀土元素的一种,铈氧化物具有良好的紫外线屏蔽能力。对金红石型钛白粉颗粒表面进行CeO2包覆,当浆液温度为70℃和pH值为8.8时,加入硝酸铈溶液,然后调节pH值至9.5,经过陈化数小时获得高耐候性的金红石型钛白粉。 2 有机表面处理 有机包膜的主要作用是提高钛白粉在有机介质中的流变性能、分散和湿润,其机理是改变钛白粒子的表面性质。钛白粉粒子和有机包膜剂的连接方式主要有两种:一种方式是化学吸附,即钛白表面的羟基与有机包膜剂反应而连结起来。另一种是物理吸附,有机包膜剂多为表面活性剂,当它和钛白粉颗粒接触时,使非极性基暴露在外与漆基亲和形成一层膜,钛白粉颗粒在有机物中呈游离状态,颜料颗粒彼此相互分离,达到分散效果。有机表面包膜改性通常都是无机表面包膜改性后。加入方法有两种:一种是湿法加入,即在水洗后、干燥前,滤饼两次加水制成浆料加入。该法适用于包氧化硅量较大的钛白粉,采用喷雾干燥的工艺。另一种是干法加入,钛白粉气流粉碎时加入。操作时有机分散剂的水溶液可从气流粉碎机加料口喷入。常见的有机包膜剂可以分为三大类:有机胺类、多元醇类和有机硅类。 3 结论 国际先进的包膜技术一直为少数钛白粉制造公司控制和保留,国内企业很难通过技术引进而获得。先进的技术工艺等不来,只有自主研究,开发先进的钛白粉包膜技术,才能够提高我国钛白粉产品的国际竞争力,对传统产品质量的升级换代产生积极的推动作用。着眼于企业角度,研发出新的产品和改进原有包膜技术,打破国际钛白粉包膜技术的垄断局面,将为钛白粉企业的可持续发展奠定良好的基础,实现部分或完全替代进口,从而一举打入高档钛白粉市场,能够极大提高生产效益。 |