金红石型钛白粉在水性涂料中应用性能的探讨

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1、金红石型钛白粉在水性涂料中应用性能的探讨　　从钛白粉的表观指标和应用体系，阐述了钛白粉在水性涂料中的部分应用问题，以及钛白粉的表观指标和应用体系的联系。倡导选择合适的钛白粉品种来设计水性涂料配方。　　关键词：金红石型钛白粉；水性涂料；配方；应用　　前言　　近几年来，随着国家环保政策的加强和人民生活水平的日益提高，水性建筑涂料有了突飞猛进的发展，与此同时，随着科学技术和社会生产力的发展，人类对生活环境日益重视。尤其是国家对“三苯”的溶剂型涂料的严格控制，涂料生产厂家在产品的品种、质量、环保等方面做了大量的适应新形势的改进工作

2、，取得了长足的发展，逐步淘汰对人体和环境有害的原材料势在必行。钛白粉性能的优劣直接影响到水性涂料的应用性能。因此应该根据各个行业的特点设计不同的钛白粉品种是今后钛白粉企业努力的方向。　　1钛白粉在水性涂料中分散　　在涂料生产的过程中，钛白粉分散的好坏直接影响着水性涂料的储存稳定性、涂膜外观和涂装作业难易等[1]。在水性涂料的生产过程中，钛白粉颜料的润湿过程是一个“钛白粉－空气”、“钛白粉－钛白粉粒子界面”被“钛白粉－树脂溶液界面”替换的过程，决定润湿效果的因素主要有树脂溶液在钛白粉颜料粒子表面的吸附，树脂向钛白粉颜料凝聚体

3、空隙间的渗透。粉碎过程是钛白粉颜料粒子的凝聚体或者附聚体通过剪切力或者冲击力破坏为细小粒子的过程，它不仅与设备有关系，还与钛白粉颜料的聚凝状态相关。分散稳定是粒子间产生斥力而阻止粒子间再聚集的过程。　　1.1双电层理论　　双电层理论就是静电稳定机制，通过调整pH值或者加入电解质，使颗粒表面产生一定量的表面电荷，以增大双电层厚度和颗粒表面的ξ电位值，使颗粒间产生较大的排斥力，进而实现颗粒的稳定分散[2-3]。尽管钛白粉的ξ电位有助于分散稳定性，但是，与位阻的排斥力相比，其作用还是相当小的。通常的工艺要求浆液具有较高固含量、较

4、低黏度的同时具有较好的稳定性。悬浮液的稳定性是其基本性质：首先粒子不能太大，否则重力会导致快速地沉降；另一重要因素是粒子间的吸引力，如果粒子引力足够大，彼此就会相互粘附，导致粒子束快速沉降(如絮凝)。通常采用的防止絮凝的方法是在粒子表面引入相互排斥的力：电荷间的排斥力(电稳定)、吸附的高分子间的斥力(空间稳定)或两者的结合(空间稳定)。双电层稳定机制，即通过调节pH值使颗粒表面带上一定的表面电荷，形成双电层；通过双电层之间的排斥力使粒子之间的引力大大降低，从而实现粉体的分散。钛白粉的表面电性是由粉体表面的荷电离子，如OH-

5、、H+等决定的，当钛白粉分散到溶液中的电性还与溶液的pH值之一即溶液的离子类型有关系。粉体表面的荷电性影响颗粒之间、颗粒与无机离子之间、表面活性剂离子以及其他化学物质之间的作用力，因此影响颗粒之间的团聚和分散。根据双电层理论可以比较清晰地看出所谓的ξ电位并不是颗粒的界面电位，只是吸附层外侧的电位，ξ电位与颗粒紧密层的电位十分接近，可以近似为相等。热力学电位总是大于ξ电位，吸附层越厚ξ电位越低。如果颗粒表面上的负电荷数和固定层吸附的正电荷数相等，ξ电位就变成了零，这时对应的溶液的pH值称为等电点[4-5]。当溶液的pH值大于

6、等电点时，粉体表面荷负电；小于等电点时，荷正电。当然，影响ξ电位的因素很多，如粉体的化学成分、pH值、表面缺陷、溶剂、粒度分布等等。　　1.2表面化学特性　　实际上在水性涂料体系里面，ξ电位是随着钛白粉的单位吸附量的增加而迅速增大的，但是当ξ电位升高到一定程度后，其增大的幅度逐渐变缓。从而表明钛白粉颗粒必须达到一定的吸附量，才能够具有一定的电荷稳定性，这一点对实际的水性涂料配方设计有着深远的意义。随着钛白粉粒子的细微化，表面原子所占比例增加。但表面原子受到的是不对称力，即与其邻近的内部原子的非对称价键力和其他原子的范德华力

7、的作用，其价键是不饱和的。根据钛白粉在水溶液中的pH值不同，可带正电、负电和电中性。当pH值比较小时，粒子表面形成M—OH2，导致粒子表面带正电；当pH值高时粒子表面形成M-O键，使粒子表面带负电；如果pH值处于中间值，则表面形成M—OH，粒子呈电中性。在不同的pH值下，分散在水中的粉体的表面化学特性就由吸附到颗粒表面的H+和OH-粒子所决定。　　1.3水性涂料分散剂对钛白粉粉体特性的影响　　在钛白粉含量不变的情况下，单位的吸附量与分散剂的含量成正比，根据公式a=Ax/(1+Ay)=X/(A-1+Y)可以推导出单位钛白粉上

8、的吸附量。根据胶体稳定性的DLVO理论，胶体质点之间存在范德华吸引作用，而质点在相互接近时又因双电层的重叠而产生排斥作用，胶体的稳定性取决于质点之间吸引与排斥作用的相对大小。悬浮体的分散性和流动性与其ξ电位值有很大关系，一般，ξ电位绝对值越大，越有利于悬浮体分散。在浆料的制备过程中，为获得高分散性稳定性