鈦（tài）白粉主（zhǔ）要用於造紙、油墨、塑料、塗料等行業，在使用過程中對鈦白粉的性能要求較為嚴（yán）格，尤其（qí）是鈦白粉的分散性能（néng），各應用（yòng）體係對其格外關注。若鈦白粉的分散性能較差，不（bú）能完全體現出鈦白（bái）粉的高白度、高遮蓋（gài）等性能，在粉末（mò）塗料中會（huì）影響整體分散效果，嚴（yán）重甚至會導致粉末塗料含（hán）有顆粒、產生（shēng）沉澱等。通過各種控製手段（duàn），提高鈦白粉的分（fèn）散性，有利於粉末塗料生產廠（chǎng）家的生（shēng）產質量。
目前，國內外對於鈦白粉分散（sàn）性能的研究較少，大都停留在實驗室階段，對生產的導向作用極少，而且對於分散機理（lǐ）的研究少之又（yòu）少，對其分散（sàn）好壞沒有進行係（xì）統論述，其影響效果一直沒有明確定論。下列針對鈦白粉在水（shuǐ）性體係（xì）中的分散效果（guǒ）及影響因素進行係統實（shí）驗。

1　實驗材料與方法
1.1　實驗材料（liào）
本實驗材料主（zhǔ）要為鈦白粉，根據不同的影響因素選取相應性質的鈦（tài）白粉原（yuán）料，所用水為去離子水，pH值調整（zhěng）劑選用0.1 mol/L的硫酸和氫氧化鈉溶液，涉及到的分散劑選用分析純，並用去離子水配製成0.1mol/L。其他設備還有pH值計、熒光光譜分析（xī）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5份，在（zài）氣流粉（fěn）碎機上粉碎不（bú）同的（de）時間，讓（ràng）其粒度產（chǎn）生差（chà）異，然後將這5份鈦白粉（fěn）分別配製（zhì）成700 g/L的溶液（yè），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（fěn），分別檢測其產品的（de）組分，然後將這8份鈦（tài）白粉分別配製成700 g/L的溶液，充分分散（sàn）後測量黏度並（bìng）記錄。
(3)取10份（fèn）去離（lí）子水，分別用（yòng）硫酸溶液和（hé）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（tóng），然後分別加入相同質量的鈦白（bái）粉配製成700g/L的溶液，充分分散後測量黏度並記（jì）錄。
(4)取9份相（xiàng）同的鈦（tài）白粉配製成濃度為700 g/L的鈦白粉溶液，分別加入矽酸鈉分（fèn）散（sàn）劑，加量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%，並做一個空白對照，充分分散後測量黏度並記錄。

2　實驗結果（guǒ）
2.1　粒度實驗（yàn）
將鈦白粉進行氣流（liú）粉（fěn）碎後其粒度隨著粉碎時間的延長而降低，對產品進行粒度分布的測試（shì），結果見圖1。

對上述5份鈦白粉配製成相（xiàng）同濃度的溶液後測量結果（guǒ）見圖2。

從圖1中看出，樣品1到樣品5的粒度分布逐漸變（biàn）寬，並且峰值粒度也逐漸（jiàn）變大，因此，樣品1到樣品5的平均粒度逐漸變大。從（cóng）圖2中可以看出，鈦白粉的黏度與產品粒度呈正相（xiàng）關的關係，即產品的粒度越大，黏（nián）度越大，分散性越差。樣品1與樣品2的黏度相差較小，從樣品3之後（hòu）產品黏度增加幅度較快，這就說（shuō）明，在粒度較小的情況下（xià）產品的分散性差異較（jiào）小，隨（suí）著產品（pǐn）粒度的增加，分散性的差（chà）異逐漸顯現出來，並呈指數型（xíng）增加。
2.2　含鈦量實驗
鈦白粉中含量最多的物質是二氧（yǎng）化鈦，最（zuì）高含量可達99%，通常情況下顏（yán）料級鈦（tài）白粉的二氧化鈦含量在85%～95%。二（èr）氧化鈦含量是鈦白粉主要的指標之一，含鈦量越高，鈦白粉的白度性能越好，但相應成本就越高，不同的應用體係（xì）含鈦量也有不同的要求。將不同含鈦量的鈦白粉進行檢測後配製成相同濃度的溶液，充分分散後測（cè）量黏度，其結果見圖3。

從圖3中可以看出，隨著鈦含量的升高，產品的黏度出現下降趨勢，即鈦白（bái）粉中二（èr）氧化鈦含量越高，產品的分散性越（yuè）好。當產品中鈦（tài）含量在90%以下時，產品黏度的變化較大，而當（dāng）鈦（tài）含量增加到90%以上時變化幅度較（jiào）小，因（yīn）此，高二氧化鈦（tài）含（hán）量雖然在一定程度上有提（tí）高產品分散性的好處，但是當鈦含量升高到90%以上時其提升效果不太（tài）明顯。
2.3　pH值實驗
在鈦白粉的應用中（zhōng），經常將鈦白粉（fěn）置於不同pH值下進行分散，如在造紙過程中會將（jiāng）鈦（tài）白粉分散於堿性環境中，而在乳（rǔ）膠漆體（tǐ）係中也（yě）有將鈦白粉分（fèn）散於弱酸性的環境（jìng）。將相同的鈦白（bái）粉置於不同的（de）pH值中，在水性體係（xì）的相同濃度下測量（liàng）黏度（dù），得到（dào）的（de）結果見圖4。

從圖4中可以看出，在（zài）相同的（de）濃度下pH值與鈦白粉的（de）黏度呈“U”型（xíng）關係（xì），即在強酸（suān）和強堿（jiǎn）環境下鈦白粉的（de）分散性極差，在堿度適中時鈦白粉的分散（sàn）性較好。該鈦白粉在pH值＝5.2時表現出極好的分散效果，隨著pH值的升高，黏度增加極快，當pH值增加到12時，黏度接近1 900 mPa · s。在強酸性環境下，鈦白粉的分散性要比強堿性環境好，當pH值＝4.2時（shí）黏度僅為508 mPa · s。因此，鈦（tài）白粉在酸（suān）性條（tiáo）件（jiàn）下要比堿性環境分散（sàn）性好，尤其是在弱酸性環境下分散性最好。
2.4　分散劑實驗
分散劑是提高分散性能的重要手段，在鈦白（bái）粉行業中常用的分散（sàn）劑有六（liù）偏磷酸（suān）鈉、矽酸（suān）鈉等，可根據不同的（de）場合選擇使用。圖5是用矽酸鈉作為（wéi）分散劑研究對（duì）分散性能的影響。

從圖5中（zhōng）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（sàn）性能，尤其是分（fèn）散劑加量在0.2%以內時能迅速（sù）降低黏度，當分散劑加量繼續增加時，黏度降低的幅度下降，效果不太明顯。這主要是由於（yú）0.2%左右的分散劑足以分散700 g/L的鈦白粉，再進一步增加分散劑不會（huì）對分散效果進（jìn）一（yī）步（bù）提升。

3　機理分析
通過對以上實驗可總結出以（yǐ）下分散機理。
(1)鈦白粉的分散過程（chéng）就是大（dà）塊顆粒變成（chéng）小塊顆（kē）粒的過程，當（dāng）鈦白粉的顆粒足夠小（xiǎo）時，就是分散性能較好的時刻（kè）。鈦白粉的顆粒較大（dà），其分散需（xū）要一定（dìng）的外（wài）力才能將大顆粒變成（chéng）小顆粒，這些外力包括外加動力、溶（róng）解力、分子氫鍵等，而這些外力與（yǔ）顆粒的大小成正（zhèng）比，顆粒越大，需要的外力越大，在相同的情況下大顆粒的分散性能就（jiù）越差。
(2)鈦白粉中鈦（tài）含量（liàng）是重要的指標之一，鈦元素（sù）可表現出較多（duō）的（de）性能（néng），其中之一是親水性。鈦（tài）元素表麵（miàn）有較多的不飽和鍵，可與水分子形成較多的（de）氫鍵，生成鈦元素的水合物。這種物質的存（cún）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)當鈦白粉體係中pH值改變，其實就是改變了體係的電位值，而鈦白粉本身（shēn）具有一定的Zeta電位，當溶液中電位與鈦白粉本身的Zeta電位相符合時鈦白粉的分散性能就（jiù）加（jiā）強，這是電子（zǐ）相（xiàng）互排斥的結果。當兩（liǎng）電位相同時產（chǎn）生較大的斥（chì）力，使得水分子與鈦白粉分子相互排斥，兩者（zhě）有遠離的趨勢，從而加大了兩者的間距（jù），實現在混合（hé）體係中的分（fèn）散。
(4)分散劑的加（jiā）入可以改變溶（róng）液中各集合體的電（diàn）性（xìng），如陰離子分（fèn）散劑，可以使得溶液中分子表麵荷負電，從而實現在斥力作用下分散；而當分散劑添加量過多時（shí），荷負電的（de）物質反而會產生團聚，使得顆粒（lì）變大（dà），分散效果（guǒ）不明顯。

來源：山東道恩鈦業

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