锐态型钛白粉在卷材涂料中的应用性问题分析与改进措施

wyj7506

锐态型钛白粉在卷材涂料中的应用性问题分析与改进措施

1、前言 　　钛白粉是一种优良的白色粉末颜料，具有良好的光散射能力，因而白度好，着色 力高，遮盖力，强同时具有较高的化学稳定性和较好的耐候性，无毒无味，对人体无 刺激作用，广泛应用于许多工业领域，如涂料、塑料、造纸及油墨等。目前，国内钛 白粉企业主要生产低挡次锐态型钛白粉，金红石型钛白粉主要依赖于进口。由于金红 石型钛白粉折光率和耐侯性都比锐态型高，因而应用范围广。国内的卷材涂料多数采 用金红石型钛白粉，但由于金红石型钛白粉价格昂贵，且国内生产产量有限，这样使 得锐态型钛白粉在卷材涂料中的应用有一定的潜力和前景。本文从卷材涂料的性能和 组成出发，讨论了钛白粉在涂料中的作用，以及锐态型钛白粉质量指标优劣对卷材涂 料应用性的影响，通过分析，找出锐态型钛白粉在生产工艺中加强质量控制和技术改 进的措施，来达到锐态型钛白粉在卷材涂料中应用的目的。 　　2 卷材涂料的基本性能和组成 　　卷材涂料和一般的传统涂料没有多大的组分差异，它也是一种涂覆在物体表面， 并能形成牢固附着的连续薄膜的物质，一般由溶剂油、树脂、颜料、稀料、催干剂及 其它辅助材料组成。其中溶剂油和树脂是涂料的成膜基料，是构成涂料的基础，决定 着涂料的基本性能，被称为主要成膜物质。卷材涂料所用的树脂多数是聚酯树脂、环 氧树脂、丙烯酸树脂和氟碳树脂。颜料和填料本身不能成膜，主要用于着色和改善漆 膜性能，在涂料中处于次要地位，称为次要成膜物质，其它均称为辅助成膜物质，主 要是改善涂料的某些性能。卷材涂料一般要求较高的耐侯性和防水性能，因此对于主 要成膜物质和颜料特性的选择异常重要。 　　3 钛白粉在卷材涂料中的作用及所具备的条件 　　钛白粉在卷材涂料中的作用和传统涂料没有区别，主要用做颜料着色剂，有着色 和遮盖的作用，是次要成膜物质。而且对涂料的流变性、抗粉化能力、耐侯性以及耐 化学腐蚀性都有一定的作用。由于卷材涂料着重于涂料的耐侯性和防水性，因此，作 为次要成膜物质的钛白粉必须具备纯正的颜色（白度高），良好的遮盖力和着色力， 且在一定时间内不变色，即耐侯性强，有一定的防水能力。 　　4 锐态型钛白粉质量指标在卷材涂料应用中受限制原因分析 　　4.1 颜色 　　锐态型钛白粉的颜色，在钛白企业通常用油相白度或者干粉白度来表示。白度是 钛白粉很重要的颜料性能指标，在各行各业都特别注重白度这一指标，当钛白粉白度 较差或者色差大时，在涂料生产中，涂料的颜色和光泽下降，严重时发灰、发暗，大 大影响涂料的应用性能。对于锐态型和金红石型钛白粉颜色上没有较大的差异，当生 产各工艺控制严格和有一定质量体系保证的情况下，锐态型钛白粉的颜色可以和金红 石型相媲美。 　　4.2 钛白粉的细度和分散性 　　钛白粉的细度在钛白企业通常用325目筛余物来控制，当细度超标时，涂料涂膜 在涂饰物体表面明显有粗颗粒或者影响了钛白粉的分散性。 　　钛白粉是一种品质优越的白色颜料，它不溶于水，也不溶于油，能够均匀地分散 在这些介质中，因此，钛白粉具有水分散性和油分散性的两种分散特性。水性涂料 中，在涂料其它组分正常的情况下，要求钛白粉的水分散性良好，且在体系中达到分 散稳定化。对于水分散性差的钛白粉，在高速剪切力的作用下，分散后，很易团聚而 导致返粗现象，这样在涂料的运输过程中，出现分层，使用时带来很大的不便。对于 溶剂型涂料，当钛白粉油分散性较差时，钛白粉在油性溶剂中不能完全的分散，也会 导致颗粒团聚，生产溶剂型涂料时，要求的分散设备严格，能耗高。 　　钛白粉分散性较差，则涂膜表面粗糙，反射光线凌乱，大大影响涂料涂膜光泽。 另一方面，这种粗糙的涂膜很容易积存带有腐蚀介质的水和尘埃，不仅影响涂膜的外 观，同时也严重降低涂膜的耐久性。分散性好的钛白粉，能够均匀地分散在溶剂中， 涂膜表面光滑如镜，使得大部分光线被反射，受紫外线的破坏大大减少。因此，锐态 型钛白粉一般没有进行包膜处理，它的吸油量较高，导致油分散性差，使得在涂料行 业应用中受到一定的限制。 　　4.3 遮盖力 　　钛白粉遮盖力，就是当涂料施工后，由于钛白粉的作用，能够将被涂物面遮盖住 时的最少用量。遮盖力好坏，又决定于颜料的折光率与油料折光率之差，其差数越 大，遮盖力越好。当涂料配方确定以后，其组成物质的折光率是一定的，因此，影响 涂料遮盖力的主要物质就是颜料，钛白粉遮盖力主要由其粒度和粒度分布来决定。锐 态型钛白粉遮盖率明显低于金红石型，要提高遮盖率就必须增大钛白粉在涂料中的用 量，一方面会增加涂料生产成本，另一方面会严重影响涂料的流变性，因此，提高锐 态型钛白粉遮盖率能够提高其在本行业的市场份额和竞争力。 　　4.4 粒度分布 　　钛白粉的粒度分布是很重要的一个综合性指标，它不仅影响钛白粉本身的颜色、 着色力、分散性和遮盖力，而且影响钛白粉在各个领域中的应用性能。因此，对于钛 白粉分散性、遮盖力以及其它耐侯性等等应用性能的问题，可以从粒度分布上进行分 析和改进。在涂料组成中，对单一钛白粉的粒度分布情况而言，它能够影响涂膜遮盖 力和机械强度，原因在于钛白粉的粒径一般在0.2~0.4um，很小，有比较大的表面 积，可以吸附成膜聚合物而使颗粒成为准交联点，增大涂膜的机械性能。 　　4.5 其它 　　钛白粉的耐侯性以及防水性，是钛白粉很重要的应用性能指标，近两年各个钛白 粉生产企业逐渐受到关注。对于锐态型钛白粉由于受生产工艺和原理的限制，本身杂 质和可溶性物质含量较高，且不进行包膜处理，因此，这方面因素使它在卷材涂料应 用中受到很大的限制。 　　5 改进锐态型钛白粉应用性能的途径 　　5.1 提高和稳定钛白粉白度的主要途径 　　钛白粉的白度影响因素很多，有矿源的影响，也有设备和关键技术的影响。通过 试验和现场经验，影响其白度的主要因素有：水解质量，杂质元素的清除和煅烧条 　　钛白粉的水解技术，目前国内有加压水解和常压水解两种技术，从水解质量和产 品质量来分析，常压水解质量较好，水解粒径均匀。要保证水解质量，必须严把浓钛 液质量指标，控制铁钛比和固含量在规定范围内，同时加大水解工艺操作条件的控 化学中国@www.chemcn.orgy4achemcnGcK 制。 　　影响钛白粉白度的另外一个主要因素是一些杂质有色元素，例如：铁、钴、镍 等，必须采取一定的措施进行清除，对于锐钛型钛白粉，高铁含量在120ppm时，影响 其白度，甚至发生光色互变现象。采用漂白技术，加大高铁的洗涤力度，同时加一些 掩蔽剂，例如：三氧化二锑和磷酸，来对铁进行络合掩蔽，降低杂质元素对钛白粉白 度的影响力。 　　煅烧条件的控制，是钛白粉晶核定型的一个重要环节，良好的煅烧温度，可以使 钛白粉脱硫、脱水完全，尽量避免钛白粉晶核的晶格缺陷，而影响其白度。因此，加 大对关键温度点的控制，同时使进料量和窑体转速合理匹配，增加燃烧室，避免物料 和火焰接触，发生烧结。 　　5.2 稳定钛白粉粒度分布，提高钛白粉分散性和遮盖力的途径 　　钛白粉粒度分布是一个综合性的指标，它严重影响钛白粉颜料性能和产品应用性 能，因此，对于遮盖力和分散性的讨论可直接从粒度分布上进行分析。 影响钛白粉粒度分布的因素较为复杂，首先是水解原始粒径的大小，通过控制和调节 水解工艺条件，使原始粒径在一定范围内。其次是煅烧温度，偏钛酸在煅烧的过程 中，粒子经历一个晶型转化期和成长期，控制适宜的温度，使成长粒子在一定范围 内。最后就是产品的粉碎，通常对雷蒙磨的改造和分析器转速的调节，控制粉碎质 量，同时可以采用其它粉碎设备，例如：万能磨、气流粉碎机和锤磨装置。 　　5.3通过表面处理，提高钛白粉的应用性能 　　钛白粉是极性很大的粉体，本性是亲水憎油的，但如果表面吸附有空气、水和其 他污染物，则在水中的分散性降低，常常需要对其作表面处理，常用处理剂为水合氧 化铝和水合氧化硅。目前市场上也有很多表面处理剂，例如：有机硅、偶联剂等进行 处理，或者加一些其它无机颜料例如：硫酸钡、氢氧化铝等来改善钛白粉表面特性， 提高其分散性。 　　6 锐态型钛白粉在卷材涂料中的发展前景 　　在卷材涂料中，选择一定特性的树脂也是改进涂料应用性的一个很重要途径，由 于卷材喷涂是在一个相对封闭的环境中进行，是符合环保理念的一种方式，目前比较 流行。有报道，当在卷材涂料中加入一些封闭剂，能够大大提高涂料的耐侯性。近两 年有不少科研单位对一些特性交联剂的研究，发现某些交联剂加在树脂中，能够大大 改善涂料的防水性、耐侯性以及耐腐蚀能力，此时可以用价格低廉的锐态型钛白粉替 代金红石产品，获得最大的利润空间，不过这种研究成果目前处于实验阶段，相信很 快会有新的突破，是国内的锐态型钛白粉在卷材涂料领域寻得一席之地，也为低挡次 钛白粉在高档次涂料领域发挥自己的特色，有比较广阔的发展前景。 　　7 小结 　　本文从卷材涂料的性能和组成出发，分析了锐态型钛白粉质量指标在涂料应用中 受限制的原因，并提出稳定和改善锐态型钛白粉质量的途径和在卷材涂料行业的前 景，有一定的参考意义。