(二)包膜工艺及设备
二氧化钛表面处理技术(包膜技术)是后处理核心技术。表面处理决定产品的使用性能、适应范围。表面处理技术是国内外生产商非常重视并大力进行研发的课题。
1.表面处理作用及分类
(1) Ti02表面处理的作用二氧化钛虽然具有优良的光学和某些颜料特性,但未经表面处理的初始钛白颗粒,仅在塑料上有少量应用。随着科学技术的进步,人们要求的提高,在涂料、塑料、化纤方面更不能直接使用。相关问题如下:①未经表面处理的钛白粉在很多涂料的介质(基料)中不能很好地分散,致使着色力、遮盖力差;②制成品不耐日晒雨淋、容易失光、颜色变黄、粉化等,即大家所说的耐候性、抗老化性能差;③对于像化纤钛白、对光和热敏感性等一些个性要求更无法满足。这些要求只有通过表面处理技术的进步才能逐一满足,与此同时也推动了新产品的开发。
尽管金红石型二氧化钛的化学稳定性优于锐钛型,但由于晶格缺陷,在二氧化钛表面有许多光活化点。当它们吸收紫外线的能量’时,虽然绝大部分转变成热能辐射出来,但是还有少量能量使二氧化钛释放出初生态的氧,造成其晶格缺氧,而作为载色体的高分子材料因接受释放出来的氧或受氧化催化作用而发生降解、氧化,导致涂料层产生变黄、失光和粉化等一系列的物理化学变化。这就是二氧化钛光催化作用。Kaempf和Voeltz等分别提出了二氧化钛使涂膜粉化机理的模型,并通过扫描电子显微镜得到了充分证实,他们提出了如下的反应式:
上述反应式按(l)→(2)→(3)→(1)周而复始地进行,使有机物氧化降解,使Ti02粒子暴露在涂膜之外产生粉化现象,耐候性降低。对二氧化钛表面包膜处理,使料子表面覆盖一些较稳定的水合氧化物,以堵塞光活化点,并使二氧化钛粒子之间通过水合氧化物膜相互隔开,减弱相互间作用和提高传热能力。从而避开、减弱上述二氧化钛光催化作用对周围基料的破坏作用。
(2)表面处理方法分类一般多采用中和法,即在一定温度下在浆液中加入酸性(或碱性)包膜剂,再以碱(或酸)中和,使包膜处理剂沉淀在二氧化钛粒子表面上的方法。
表面处理方法分类见表4。
2.无机包膜
钛白颗粒表面用铝或硅的氧化物包覆以增加耐候性、抗老化性、改善钛白颗粒在介质中分散性为无机包膜方法。
这两类化合物也是无机包膜至今仍在普遍使用的包膜方法。包膜的作用说法不一,但实践和试验均证明是有效、不可缺少的。而且试验说明,不同的包膜产生效果也是不一样的(见图4、图5)。
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