表面處理就是運用不同的表面處理劑和處理工具,將一層或多層的有機物和無機物覆蓋在二氧化鈦離子表面,形成致密的包膜層,從而達到改善二氧化鈦固有缺陷,提升其耐候性、分散性等目的。
鈦白粉的生產過程中,表面處理是其中必不可少的一環。因此,要想得到耐候性、耐久度和光澤度等多種性質均為理想狀態的鈦白粉,就必須在表面處理工藝的分散、研磨、分級和包膜中都做到嚴格把關,并且嚴格控制二氧化鈦漿液的分散性、攪拌強度、研磨介質填充率和漿液的pH,只有這樣方可得到質量上乘的鈦白粉。
1、分散
當二氧化鈦溶在水性介質中時,其分散的程度及分散的好壞不僅會對其包膜的均勻性造成影響,而且會對二氧化鈦離子對光的折射功能造成影響,這將直接影響到最終得到的顏料的性質,導致產出產品的光學性質和功能有較大的缺陷。對分散造成較大影響的因素如下:
(1)水質要好
水中若有雜質,將直接影響二氧化鈦離子在水中對光的折射程度,從而直接影響顏料的光學性質,因此必須使用去離子水。
?。?)漿液pH控制好
不同pH的漿液對于薄膜的均勻性有較大影響,合理控制pH是成功完成表面處理的一大前提。通常漿液的pH控制在9~11為最佳。
以硅包膜為例,對于硅包膜來說,最重要的就是其致密性,唯有做到良好的致密性,才算是完成了表面處理工藝。當pH控制在9-11時,二氧化鈦粒子的分散狀態較高,且硅包膜聚合成型速度較慢,能夠形成均勻致密的硅包膜,此pH下完成的硅包膜質量最佳。當pH為7~8時,硅包膜聚集成型速度太快,難以得到致密均勻的包膜。當pH值為2-3時,硅包膜聚集成型速度也是比較慢的,但是此時的二氧化鈦粒子分散狀態較差,多呈凝集狀態,難以得到致密均勻的硅包膜。
?。?)控制分散劑的用量
凡事都必須遵循“適量”二字,對于分散劑的使用也是如此。分散劑若加入過少則達不到所需的效果,若加入過多,則會使得分散劑之間產生凝絮、聚集反應,對最終產品質量造成影響。
2、研磨
在表面處理過程中會發生大量的氧化還原反應,從而導致凝絮、聚集反應頻發,產生較大的、不規則的二氧化鈦相關氧化物聚集體。而研磨這一過程就是使用超微粉碎手段,將氧化物聚集體打磨成符合工藝要求的顆粒大小。這一過程的影響因素較多,漿液的濃度、濕度、黏度、pH和分散度都對其有較大的影響。
研磨過程中必然涉及研磨介質的選擇,不論是硬度、強度還是大小、密度都與研磨效果有著密切的聯系。研磨的過程就是研磨介質與二氧化鈦漿液中的介質相互碰撞,得到大小合適的粒子,這其中涉及碰撞力、剪切力等多種力的作用。除此之外,研磨介質與漿液中的介質發生力的相互作用的前提是要發生接觸,因此,研磨介質的表面積的大小取舍就顯得十分重要了,研磨介質的球形直徑也是一項較為重要的影響因素。研磨介質填充率越大,研磨所得粒子的直徑就越小,即研磨的效果就越好。
3、包膜
包膜是整個鈦白粉處理過程中最為關鍵、最難控制的一道工序,也是整個工序能否成功以及工序質量是否優異的關鍵。因此,在大部分生產鈦白粉的工廠中,最后包膜步驟都是采用先進的計算機集散控制系統來完成的。除此之外,在包膜這一過程中,還有諸多影響因素,這些影響因素可以對包膜的結構和疏松度造成影響,一定要嚴格控制。
(1)硅包膜
表面處理的目的是提高鈦白粉的耐候性,要做到這一點,可以通過在二氧化鈦顆粒表面覆蓋一層致密的二氧化硅來實現,即覆蓋一層硅包膜。只有監測好溫度、pH、分散度、包硅量等諸多因素才可以得到致密性較好的硅包膜。
(2)鋯包膜
除了提高耐候性外,粒子間結合力的提高也能提高二氧化鈦的使用效率。諸多金屬包膜中的鋯包膜就可以提高離子間的結合力,并且對二氧化鈦晶格表面上的光活化點進行遮蔽,在一定程度上對二氧化鈦的晶格缺陷這一點進行了彌補,從而提高二氧化鈦的光澤度和耐久度。
?。?)鋁包膜
除了硅包膜和鋯包膜外,鋁包膜也是一種很好的提升二氧化鈦耐候性的方法。除此之外,鋁包膜還可以提高二氧化鈦的分散度,提升二氧化鈦產品的質量。同時需要注意的是,在鋁包膜制作過程中,不僅添加速度要控制均勻,并且其攪拌速度也要控制均勻,這樣才能得到致密均勻的鋁包膜。
資料來源:《秦國強,王永珊,豆君,等.氯化法鈦白粉表面處理分析[J].化工設計通訊,2021,47(03):132-133》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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