鈦白粉主要用於造紙、油墨、塑料、塗料等行（háng）業，在使用過程中（zhōng）對鈦白粉的性能要求較為（wéi）嚴格，尤其是鈦白粉的分散性能，各應用體係對其格外關注。若鈦白粉的分散性能較差，不能完全體現出鈦白粉的高白度、高遮蓋等性能，在粉（fěn）末（mò）塗料中會（huì）影響整體分散效果，嚴重甚至會導致粉末塗料含有顆粒、產生沉澱等。通過各種控製（zhì）手段，提高鈦（tài）白粉（fěn）的分散性，有利於粉末塗料生產廠家（jiā）的生產質（zhì）量。
目（mù）前，國內外（wài）對於鈦白粉分散性能的研究較少，大都停留在實驗（yàn）室階段，對生產的導（dǎo）向作用極少，而且對於分（fèn）散機理（lǐ）的研究少之又少，對（duì）其分散好壞沒有進行係統論述，其影響效果一直沒有明確定（dìng）論。下列針對鈦白（bái）粉在水性體係中（zhōng）的分散效果及影響因素（sù）進行係統實驗。

1　實驗材料與方法
1.1　實驗材料
本實（shí）驗材料主要為鈦（tài）白粉，根據不同的影響因素選取相應性質的鈦白粉原料，所用水（shuǐ）為去離（lí）子水，pH值調整劑選用0.1 mol/L的硫酸和氫氧（yǎng）化鈉溶液，涉（shè）及到的分散劑選用（yòng）分析純，並用去離子水（shuǐ）配製成0.1mol/L。其他設備還有pH值計、熒光光譜分（fèn）析儀、粒度分布儀、黏度計等。
1.2　實驗步驟
(1)取適量鈦白粉分成（chéng）5份，在（zài）氣流（liú）粉碎機上粉碎不同的時間，讓其粒度產生差異，然後將這5份鈦白粉分別配（pèi）製成700 g/L的溶（róng）液，充分分（fèn）散後測（cè）量黏度並記錄。
(2)取8份鈦含量不同的鈦白粉，分（fèn）別檢（jiǎn）測其產品的組分，然後將這8份鈦白粉（fěn）分別配製成700 g/L的溶液，充分分散後測量黏度並記（jì）錄（lù）。
(3)取10份去離子水（shuǐ），分別用（yòng）硫酸溶液和氫氧化鈉溶液調製成pH值＝2、3、4……11的溶液，保持其總體積相同，然後分別加入相同質量的鈦白粉配製成700g/L的（de）溶液，充分分散後測量（liàng）黏度並記錄。
(4)取9份相（xiàng）同的鈦白粉配製成濃度為700 g/L的（de）鈦（tài）白粉溶液，分別加入矽酸鈉（nà）分（fèn）散劑，加量分別為（wéi）0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%，並做一個空（kōng）白（bái）對照，充分（fèn）分散後測量黏（nián）度並記錄。

2　實驗結果
2.1　粒（lì）度實驗
將鈦白粉進（jìn）行氣流粉碎後其粒度隨著（zhe）粉碎時間的延長而降低，對產（chǎn）品進行粒度（dù）分（fèn）布的測試，結果見（jiàn）圖1。

對上述5份鈦白粉配製成相同濃度的溶液後測量（liàng）結果見圖2。

從圖1中看出，樣品1到樣品5的（de）粒度（dù）分布逐漸變寬，並且峰值粒度也逐漸變大，因此，樣品1到樣品5的平均粒度逐漸變大。從圖2中可以看出，鈦白粉的（de）黏度與產品粒度呈正相關的關係，即產品的粒度越大，黏度越大，分（fèn）散性越（yuè）差。樣品（pǐn）1與樣品2的黏度相（xiàng）差較小，從樣品3之後產品（pǐn）黏度增加幅度（dù）較（jiào）快，這就（jiù）說明，在粒度較小的情況下產品（pǐn）的分散性差異較小，隨著產品粒（lì）度的增加，分散性的差異逐（zhú）漸顯現出來，並呈指數型增加。
2.2　含鈦量（liàng）實驗
鈦白粉中含量最多的物質是二氧化鈦，最高含量可達（dá）99%，通常情況下顏料級鈦白（bái）粉（fěn）的二（èr）氧（yǎng）化鈦含（hán）量在85%～95%。二氧化鈦含量是鈦白粉主要的指標之（zhī）一，含鈦量越高，鈦白粉的白（bái）度性能越好，但相應成本（běn）就越高，不同的應用體（tǐ）係含鈦量也有不同的要求。將不同含鈦（tài）量的鈦白粉進行檢測後配製成（chéng）相同（tóng）濃度的溶液，充（chōng）分分散後測量黏度（dù），其結果見圖3。

從圖3中（zhōng）可以看出，隨著鈦含量的升高，產品的黏度出現下降趨勢，即（jí）鈦白粉中二氧（yǎng）化鈦含量越高，產品的分散性越好。當產品中鈦含量在90%以下時，產品黏（nián）度的變化較大，而當鈦含量增加（jiā）到（dào）90%以上時變化幅（fú）度較小，因此，高（gāo）二氧化鈦含（hán）量雖然在一定程度上有提高產品分散性的好處，但是當鈦含量升高到（dào）90%以上時其（qí）提升效果不（bú）太明顯。
2.3　pH值實驗
在鈦（tài）白粉的應用中（zhōng），經（jīng）常將鈦白（bái）粉置於不同（tóng）pH值下進行分散，如（rú）在造紙過程中會將鈦白粉分散於堿性（xìng）環境中（zhōng），而在乳膠（jiāo）漆體係中也有將鈦白粉分散於弱酸性的環境。將相同的鈦白粉置於不同的pH值中，在水性體係（xì）的相同濃度下測（cè）量黏度，得到的結果見圖4。

從（cóng）圖4中可以看出，在相同的濃（nóng）度下pH值與（yǔ）鈦白粉的（de）黏度呈“U”型關係，即在強酸和強堿環境下鈦白粉的分散性（xìng）極差，在堿度適中時鈦白粉的分散性較（jiào）好（hǎo）。該鈦白粉在pH值＝5.2時表現出極好的分散效果（guǒ），隨著pH值（zhí）的（de）升高，黏度增加極快，當pH值增（zēng）加到12時，黏度接近1 900 mPa · s。在（zài）強酸（suān）性環境下，鈦（tài）白粉的分（fèn）散性要比強堿性環境好，當pH值＝4.2時黏度僅為508 mPa · s。因此，鈦白粉（fěn）在酸性條件下（xià）要比堿性環境分散性好，尤其是在弱酸（suān）性（xìng）環境下分散性最好。
2.4　分散劑實驗
分散劑是提（tí）高分散性能的重要手段，在鈦白粉行業中常用的分散（sàn）劑有六偏磷酸鈉、矽酸鈉等，可根（gēn）據不同的場合選擇使用。圖5是用矽酸鈉作為分散劑研究對分散性能的（de）影響。

從圖5中可以看出，分散劑的加入能有效降低鈦白粉的黏度，提高分散性能，尤其是分散劑加量在0.2%以內時能迅（xùn）速降（jiàng）低黏度，當（dāng）分散劑加量繼續增（zēng）加時，黏度降低的幅度下降，效果不太明顯（xiǎn）。這主要是由於0.2%左右的分散劑足以分散700 g/L的鈦白粉，再進一（yī）步增加分散劑不會對分散效果進一步（bù）提升。

3　機理分析
通過對以上實驗可總結出以下分散機（jī）理（lǐ）。
(1)鈦白（bái）粉（fěn）的分散（sàn）過（guò）程就是大塊顆粒變成小塊顆粒的過程，當（dāng）鈦白粉的（de）顆粒足夠小（xiǎo）時，就是分散性能較好的（de）時刻（kè）。鈦白粉的顆粒較（jiào）大，其（qí）分散需要（yào）一定的外力才能將大顆粒變成小顆粒，這些外力包（bāo）括外加動力（lì）、溶解力、分子氫鍵等（děng），而這些（xiē）外力與顆粒的大小成正比，顆粒越大，需要的（de）外力（lì）越大，在相同的情況下（xià）大顆粒的分散性能就越差。
(2)鈦白粉（fěn）中鈦含量是重要的指標之（zhī）一，鈦元素（sù）可表現出較多的性能，其中之一是親水性。鈦元素表（biǎo）麵有較多的不飽和鍵，可與水分子形（xíng）成較多的氫鍵，生成鈦元素的水合物。這（zhè）種物質（zhì）的存在能使鈦白粉與水的親和力加強，從而增加鈦白粉的分散性。
(3)當（dāng）鈦白粉體係中pH值改變，其實就是改變了體係（xì）的電位值（zhí），而鈦白粉本身具有一定（dìng）的Zeta電位，當溶液中電位與鈦白粉本身的Zeta電（diàn）位相符合時（shí）鈦白粉的分散性能就加強，這是電子相互（hù）排（pái）斥的（de）結果。當兩電位相同時產生較大的斥力，使得水分子與鈦白粉分子相互排斥，兩者有遠離的趨勢，從而加大了兩者的（de）間（jiān）距，實現在混合體係中的分散（sàn）。
(4)分散劑（jì）的加（jiā）入可（kě）以改變溶液中（zhōng）各（gè）集（jí）合（hé）體的電性，如陰（yīn）離子分散劑，可以使得（dé）溶液中分子表麵荷負電，從而實現（xiàn）在斥力作用下分散；而（ér）當分散劑添加量過多時，荷（hé）負（fù）電的物質反而會（huì）產生團（tuán）聚，使得顆粒變（biàn）大，分散（sàn）效果不明顯（xiǎn）。

來源：山東道（dào）恩鈦業

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