钛白粉的表面处理是指通过不同的表面处理剂和处理工艺,在二氧化钛颜料粒子表面包覆一层或多层无机物或有机物的包膜层,以改善二氧化钛固有的缺陷或改变其颗粒的表面性质,提高它的耐候性、分散性等应用性能。
二氧化钛粒子的化学特性:为什么需要表面处理
钛白粉(二氧化钛)的化学分子Ti-Ο键距离小且不等长,这种不平衡导致二氧化钛 具有极强的分子极性,使得其表面易吸附水分子,并使水分子极化形成表面羟基,产生团聚等现象。
二氧化钛的这种 亲水疏油的特性 使得其不容易被均匀分散,应用性能差。
为了提高钛白粉的应用性能, 我们一般会对二氧化钛进行有机表面处理,在TiO2颗粒表面覆盖一层有机薄膜,以提高其分散性,这种表面处理叫有机包膜。
另外,二氧化钛表面上存在许多光活化点,对可见光/紫外光有轻微的吸收,在紫外光的照射下,加上水等催化剂的作用,二氧化钛可发生连续的氧化还原反应,生成羟基和过氧羟基自由基,它们具有高度的活性,氧化包覆在其表面的有机物,产生高分子链的断链和降解,从而破坏有机膜层。为了避免这种情况,我们在进行有机包膜之前,先进行无机包膜,阻止紫外光对二氧化钛的直接照射,同时避免二氧化钛与有机膜层 的直接接触,降低其光化学作用的破坏力,提高成品的抗老化等耐候性。
杂质金属离子
钛白粉的表面处理过程中,难以避免的会引入大量的杂质金属离子,对产品的分散性产生不良影响。杂质金属离子越多,电阻率越低,好的钛白粉含杂质金属离子越少,电阻率越高。
一般,金红石电阻率≥60Ωm,锐钛电阻率≥20Ωm。好的金红石型钛白粉电阻率普通≥100Ωm。
通常,钛白粉的表面后都会进行杂质金属离子去除处理。
常用表面处理剂
二氧化钛的表面处理,一般先进行无机表面处理,后进行有机表面处理。
不同的表面处理剂和处理量,甚至处理方法的不同,都会对二氧化钛的性质(分散性、耐候性、吸油量、光泽、遮盖力、表面积、等电点、流变性、贮存稳定性等)产生不同程度的影响。
■无机表面处理
无机表面处理、通常以提高耐候性为主要目的时,膜的厚度紧密呈表皮状,这样可以使二氧化钛颗粒与载色剂隔绝,可以最大程度的抑制二氧化钛的光催化作用。
1)氧化铝(三氧化二铝。化学式:Al2O3)
2)氧化硅(二氧化硅。化学式:SiO2)
3)氧化铝(Al2O3)/氧化硅(SiO2) 常用
4)氧化锆(二氧化锆。化学式:ZrO2)
根据用途不同,有时还增加钛、锆、锌、锑、锡、锰等的水合氧化物来包膜改性。
■有机表面处理
有机表面处理,主要是提高二氧化钛各种不同介质中相容性和分散性,并能改善其光泽、流变性和湿润性,有机表面活性剂吸附在二氧化钛粒子的表面,依靠电斥力和空间位阻效应可以使二氧化钛颜料粒子保持分散状态。
表面处理对钛白粉耐高温性的影响
金红石型二氧化钛的熔点为1850°C,沸点为(3200±300)°C,因此,纯的二氧化钛本身不存在耐高温性问题。
经过包膜表面处理后,包覆剂本身的耐高温能力,高温条件下的挥发性等 会影响钛白粉的耐温性。
不同型号的钛白粉的耐高温性能不同,高于临界点的高温条件可能会产生产品黄变/焦结等情况。
陶瓷等需要特殊耐高温的应用 需要特殊的钛白粉产品。