摘要
二氧化鈦俗稱鈦白粉，是一種重要的無毒無機顏料。它不僅具有優(yōu)異的白度和光亮度，還具有較高 的遮蓋能力，是目前應用較廣的白色顏料，廣泛應用于涂料、塑料、橡膠、造紙、化纖、油墨、化妝品等 領域。根據(jù)市場需求，本文研究了一種新型鹽處理技術，以便更好的進行鈦白粉生產(chǎn)。
引言
鈦白粉具有光化學活性，在空氣和水的作用下， 二氧化鈦晶格受紫外線激發(fā)產(chǎn)生氧原子，具有很強的 氧化性，會使有機介質降解，從而造成失光、變色、 粉化 [1]。鈦白粉在應用中受到陽光照射、溫度變化、 風吹雨淋等外界條件的影響，易出現(xiàn)褪色、變色、龜 裂、粉化和強度下降等一系列老化現(xiàn)象。而紫外線照 射是促使產(chǎn)品老化的關鍵因素，光照、高溫和潮濕是 造成涂層失光、褪色、黃變、粉化的主要原因 [2]。涂 層的耐候性優(yōu)劣與鈦白粉的光譜敏感性有關，長期放 置于戶外的產(chǎn)品要求其配制所用的鈦白粉具有良好的 耐光性和耐候性，否則就會變黃或粉化。要想獲得耐 候性能優(yōu)異的鈦白粉，必須對鈦白粉進行表面處理， 以封閉其光化學活性點，改變粒子表面性質 [3-5]。本 文為得到耐候性能好的鈦白粉，從鈦白粉粗品生產(chǎn)角 度入手，改變其鹽處理方法，提高其耐光性。
1. 試驗部分
1.1 原料 主要原料有二洗后的濾餅、硫酸鈰（Ce2(SO4)3） 溶液、KP 鹽（K 是氫氧化鉀，P 是磷酸）溶液、氧 化鎂粉末和去離子水。1.2 試驗設備 主要試驗設備有燒杯、攪拌棒、壓濾機、馬弗爐、 恒溫箱、汽粉機、研缽、泵、平模儀、計算機、紫外 光人工老化箱、光澤度儀和測試板。1.3 試驗方法 二洗后的濾餅轉入提前加入底水的制漿槽進行 制漿，所制得的漿料濃度控制在 280 ～ 310 g/L，攪拌 25 ～ 35 min；將漿料轉入鹽處理槽，加入 0.2% ～ 0.4% （ 以 SeO2 計） 硫 酸 鈰 溶 液， 攪 拌 25 ～ 35 min；漿 料 中 邊 攪 拌 邊 加 入 KP 鹽， 確 保 P2O5 的加量在0.15% ～ 0.20%（ 以 P2O5 計）， 攪 拌 1.0 ～ 1.5 h；繼 續(xù) 邊 攪 拌 邊 加 入 0.1% ～ 0.3% MgO 粉 末， 攪 拌 1.0 ～ 1.5 h；將攪拌均勻的鹽處理漿料轉入壓濾機進 行壓濾，除去多余的水分，得到濾餅；將濾餅用螺旋 轉入轉窯進行煅燒，得到高耐光性的鈦白粉粗品。
2.試驗結果分析
分別做五組試驗，將得到的鈦白粉粗品進行后 處理得到成品，分別制成水性涂料與油性涂料，二者 均采用現(xiàn)有技術，其中，水性涂料配方由國內大型水 性涂料公司提供，油性涂料配方由國際大型油性涂料 公司提供。放入紫外光人工老化箱進行一定時間的老化試 驗，每到預定時間進行顏色及光澤度測試。將涂料制 好后刮到標準試板上，按相關國家標準要求晾干，檢 測光澤和色相，放入紫外光人工老化箱中進行測試， 測試標準為 AASTMG154，到達規(guī)定的測試總時間后 將試板取出，檢測試板的光澤、色相，評價試板的外 觀（是否開裂、生銹等），與之前的測試數(shù)據(jù)相比， 計算色差（ΔE）和失光率等，根據(jù)相關國家標準要 求來判定其老化情況。其中，對比樣為未添加本發(fā)明 鈦白粉的水性涂料或油性涂料。
2.1 水性涂料
將水性涂料樣板放入紫外光人工老化箱中 300 h、 600 h、900 h、1 200 h、1 500 h，分別測定其色差數(shù)據(jù)， 如表 1 所示。由紫外光人工老化箱 300 h、600 h、900 h、 1 200 h、1 500 h 照射后的色差可以看出，本文產(chǎn)品 與對比樣比較，照射每個時間段的色差均要好于對比 樣，特別是 1 500 h 照射后，對比樣的色差遠遠大于 本發(fā)明的產(chǎn)品色差。本文產(chǎn)品完全可以應用于水性涂 料中，并且遠遠好于對比樣。將水性涂料樣板放入紫外光人工老化箱中 300 h、 600 h、900 h、1 200 h、1 500 h，分別測其 60°光澤度， 數(shù)據(jù)如表 2 所示。對比樣初始光澤與本文產(chǎn)品的初始 光澤近似，照射 300 h 后數(shù)據(jù)偏差也不大。照射 600 h 后，本文產(chǎn)品的光澤變化不大，略有降低，而對比樣 降低較多，說明本文產(chǎn)品在光澤度上耐光性要遠遠好 于對比樣，可以用于水性涂料，并且耐光性較好。
2.2 油性涂料
將油性涂料樣板放入紫外光人工老化箱中 300 h、 600 h、900 h、1 200 h、1 500 h，分別測定其色差數(shù)據(jù)， 如表 3 所示。由紫外光人工老化箱 300 h、600 h、900 h、 1 200 h、1 500 h 照射后的色差可以看出，本文產(chǎn)品 與對比樣比較，照射每個時間段的色差均要好于對比 樣，特別是 900 h 照射后，對比樣的色差開始明顯大 于本文產(chǎn)品的色差，1 500 h 照射后，本文產(chǎn)品要明 顯優(yōu)越于對比樣。本文產(chǎn)品完全可以用于油性涂料。將油性涂料樣板放入紫外光人工老化箱中 300 h、 600 h、900 h、1 200 h、1 500 h，分別測定其 60°光 澤度，數(shù)據(jù)如表 4 所示。由上述數(shù)據(jù)可以看出，本文 產(chǎn)品制成油性涂料并在紫外光人工老化箱照射后，光 澤度變化不大，即使照射 1 500 h，光澤度變化也不大。而對比樣經(jīng)紫外光照射后，光澤度明顯降低。本文產(chǎn) 品完全適用于油性涂料，并且遠好于對比樣。
3.鹽處理工藝分析
偏鈦酸煅燒工藝需要加入少量添加劑，按照改性 要求，合理進行鹽處理。要根據(jù)生產(chǎn)的鈦白粉顏色，結 合不同品級要求進行評估，注意偏鈦酸的改性水平。按 照溫度和煅燒量，適度調節(jié)產(chǎn)品的色相、配比與光澤 度，控制消色力、遮蓋力和吸油量，適當調整晶體顆粒 大小 [6-8]。鈦白粉生產(chǎn)過程需要根據(jù)電焊級別，分析鈦 白粉含磷量和焊縫冷脆水平。鈦白粉含磷量需要按照要 求進行調控，不可大于 0.05%。按照生產(chǎn)工藝要求，合 理加入磷酸，嚴格控制礦源，避免含磷量偏高。鈦白粉 生產(chǎn)過程要嚴格控制含磷量，提升鈦白粉的耐候性和白 度，更好地達到松軟效果。磷酸加入量不能過多或過少， 要根據(jù)鹽處理工藝，適當加入。在生產(chǎn)工藝中，鈦白粉 可以促進鈦晶的轉化，防治出現(xiàn)金紅石晶。如果加入的 磷酸過多，鈦酸度增加，脫硫可能產(chǎn)生困難。另外，鹽 處理工序加入硫酸鈰，硫酸鈰經(jīng)煅燒后轉化為 CeO2。鹽經(jīng)高溫煅燒后更容易進入光活性點，若從根本上封閉 光活性點，則可以提高鈦白粉的耐光性。
4.結語
鈦白粉具有優(yōu)異的白度和光亮度，遮蓋能力較 強，是目前應用較廣的白色顏料，廣泛應用于涂料、 塑料、橡膠、造紙、化纖、油墨、化妝品等領域。根 據(jù)市場需求，本文研究了一種新型鹽處理技術，以更 好地進行鈦白粉生產(chǎn)。研究表明，鹽處理工序加入硫 酸鈰，硫酸鈰經(jīng)煅燒后轉化為 CeO2。鹽經(jīng)高溫煅燒 后更容易進入光活性點，而封閉光活性點可以提高鈦 白粉的耐光性。
參考文獻
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