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氯化法钛白粉无机表面处理工艺及技术要点
来源:中国粉体技术网    更新时间:2021-06-09 17:16:32    浏览次数:
 
  表面处理就是运用不同的表面处理剂和处理工具,将一层或多层的有机物和无机物覆盖在二氧化钛离子表面,形成致密的包膜层,从而达到改善二氧化钛固有缺陷,提升其耐候性、分散性等目的。
  
  钛白粉的生产过程中,表面处理是其中必不可少的一环。因此,要想得到耐候性、耐久度和光泽度等多种性质均为理想状态的钛白粉,就必须在表面处理工艺的分散、研磨、分级和包膜中都做到严格把关,并且严格控制二氧化钛浆液的分散性、搅拌强度、研磨介质填充率和浆液的pH,只有这样方可得到质量上乘的钛白粉。
  
  1、分散
  当二氧化钛溶在水性介质中时,其分散的程度及分散的好坏不仅会对其包膜的均匀性造成影响,而且会对二氧化钛离子对光的折射功能造成影响,这将直接影响到最终得到的颜料的性质,导致产出产品的光学性质和功能有较大的缺陷。对分散造成较大影响的因素如下:
  (1)水质要好
  水中若有杂质,将直接影响二氧化钛离子在水中对光的折射程度,从而直接影响颜料的光学性质,因此必须使用去离子水。
  (2)浆液pH控制好
  不同pH的浆液对于薄膜的均匀性有较大影响,合理控制pH是成功完成表面处理的一大前提。通常浆液的pH控制在9~11为最佳。
  以硅包膜为例,对于硅包膜来说,最重要的就是其致密性,唯有做到良好的致密性,才算是完成了表面处理工艺。当pH控制在9-11时,二氧化钛粒子的分散状态较高,且硅包膜聚合成型速度较慢,能够形成均匀致密的硅包膜,此pH下完成的硅包膜质量最佳。当pH为7~8时,硅包膜聚集成型速度太快,难以得到致密均匀的包膜。当pH值为2-3时,硅包膜聚集成型速度也是比较慢的,但是此时的二氧化钛粒子分散状态较差,多呈凝集状态,难以得到致密均匀的硅包膜。
  (3)控制分散剂的用量
  凡事都必须遵循“适量”二字,对于分散剂的使用也是如此。分散剂若加入过少则达不到所需的效果,若加入过多,则会使得分散剂之间产生凝絮、聚集反应,对最终产品质量造成影响。
  2、研磨
  在表面处理过程中会发生大量的氧化还原反应,从而导致凝絮、聚集反应频发,产生较大的、不规则的二氧化钛相关氧化物聚集体。而研磨这一过程就是使用超微粉碎手段,将氧化物聚集体打磨成符合工艺要求的颗粒大小。这一过程的影响因素较多,浆液的浓度、湿度、黏度、pH和分散度都对其有较大的影响。
  研磨过程中必然涉及研磨介质的选择,不论是硬度、强度还是大小、密度都与研磨效果有着密切的联系。研磨的过程就是研磨介质与二氧化钛浆液中的介质相互碰撞,得到大小合适的粒子,这其中涉及碰撞力、剪切力等多种力的作用。除此之外,研磨介质与浆液中的介质发生力的相互作用的前提是要发生接触,因此,研磨介质的表面积的大小取舍就显得十分重要了,研磨介质的球形直径也是一项较为重要的影响因素。研磨介质填充率越大,研磨所得粒子的直径就越小,即研磨的效果就越好。
  
  3、包膜
  包膜是整个钛白粉处理过程中最为关键、最难控制的一道工序,也是整个工序能否成功以及工序质量是否优异的关键。因此,在大部分生产钛白粉的工厂中,最后包膜步骤都是采用先进的计算机集散控制系统来完成的。除此之外,在包膜这一过程中,还有诸多影响因素,这些影响因素可以对包膜的结构和疏松度造成影响,一定要严格控制。
  (1)硅包膜
  表面处理的目的是提高钛白粉的耐候性,要做到这一点,可以通过在二氧化钛颗粒表面覆盖一层致密的二氧化硅来实现,即覆盖一层硅包膜。只有监测好温度、pH、分散度、包硅量等诸多因素才可以得到致密性较好的硅包膜。
  (2)锆包膜
  除了提高耐候性外,粒子间结合力的提高也能提高二氧化钛的使用效率。诸多金属包膜中的锆包膜就可以提高离子间的结合力,并且对二氧化钛晶格表面上的光活化点进行遮蔽,在一定程度上对二氧化钛的晶格缺陷这一点进行了弥补,从而提高二氧化钛的光泽度和耐久度。
  (3)铝包膜
  除了硅包膜和锆包膜外,铝包膜也是一种很好的提升二氧化钛耐候性的方法。除此之外,铝包膜还可以提高二氧化钛的分散度,提升二氧化钛产品的质量。同时需要注意的是,在铝包膜制作过程中,不仅添加速度要控制均匀,并且其搅拌速度也要控制均匀,这样才能得到致密均匀的铝包膜。
  
  资料来源:《秦国强,王永珊,豆君,等.氯化法钛白粉表面处理分析[J].化工设计通讯,2021,47(03):132-133》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
  
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