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锐钛型钛白粉在卷材涂料中的应用性问题分析

浏览次数: 日期:2009年7月22日 16:35

1、钛白粉  

    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、锐钛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  

    锐钛型钛白粉的颜色,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。对于锐钛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,锐钛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当中,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、改进锐钛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件。  

    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、锐钛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钛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。

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