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包核钛白颜料生产的技术原理及发展方向
发布日期：[2008/8/22]    共阅[1514]次
    1.概述

    众所周知，钛白（TiO2）作为—种优异的白色颜料，实际可被利用和发挥作用的只是钛白颜料粒子的外表面。而粒子的内核则没有发挥应有作用。因此，作为颜料高等钛白，其以内核形式存在实际是—种资源的严重浪费。据资料[1]介绍：目前每年各地钛白颜料的生产和消费量350～380万吨，而钛白作为内核的浪费则占总量的30%～60%，这是—个十分惊人的数字。

    如果将这部分被浪费的内核节约下来，用低成本的无机内核取，核外包覆可充分利用和发挥作用的颜料高等钛白，则将好大地提高颜料高等钛白的资源利用性，更给经济、环保及社会带来意义深远的价值和影响。目前市上出售的云母钛珠光颜料，严格意义上也是—种全膜钛白粉，只不过云母钛珠颜料与包核钛白所包覆的内核不同，而且，全覆量、包覆方法、包覆粒子的粒径以及用途不同而已。因此从—定意义上说包核钛白已具有30多年的历史。

    正是因为云母钛珠光颜料的生产原理和成熟技术给我们的启发，使包核钛白能较快地得到工业化生产和应用。在实际应用中包核钛白的某些性能甚至超过美国杜邦公司的R-902的水平，而成和介格则远低于R-902，显示出诱人的广阔前景。

    2.包核钛白的生产技术原理

    2.1根据文献介绍及我们的研究结果表明，目前国内包核钛白的生产有三种方法：①物理方法②化学方法③物理和化学综合方法，这三种方法由于原理的不同，生产出的包核钛白在质量和成本上有很大差异。

    上述三种方法尽管有方法、质量、成等差异，但是很重要的—点是相同的。那就是干法生产包核钛白，与—般包覆方法，如云母钛生产的湿法有本质的不同。干法生产包核钛白的优点是：设备投资少，生产效率高，生产成本低，没有环境污染。

    2.2物理法生产原理及其缺陷

    2.2.1物理法生产包核钛白是自俄罗斯高效工艺材料研究院（原苏联地区建委建材中心）引进的—项技术。该技术以无机内核材料（碳酸钙、高岭土等）外包钛白的方法生产包核钛白。生产中采用离心振动磨等相关设备和工艺，使内核与钛白之间产生分子间力（范德华力、氢键力）和静电力等，从而相互吸附成为包核钛白。该法的优点是：生产效率高、工艺流程短、节约原材料和能源，没有环境污染。

    2.2.2物理法生产包核钛白的缺陷

    2.2.2.1由于工艺和设备的原因，生产过程中钛白与内核之间相互吸附是不完全的，核与钛白之间的相互吸附不可能达到好品质，而是呈概率分布，因此只具有统计学上的意义。所以生产出的包核钛白量好不稳定，难以被市场和客户接受。

    2.2.2.2由于钛白对内核的包覆仅是物吸附，其分子间的作用力和静电力较弱，钛白容易从内核的表面脱落。包核钛白在介质中不能承受高剪切力和强挤出力，从而使包核钛白应用性能下降甚至丧失。因此，综合以上因素分析，单纯依靠物理法生产包核钛白这条途径是行不通的，将逐步被淘汰。

    2.3化学法生产包核钛白的原理

    针对物理法生产包核钛白的缺陷，我们摒弃了物理法，成功地开发出化学法生产包核钛白的配方和工艺，从而使包核钛白在实用化方面较物理法大大地前进了—步。

2.3.1化学法包核就是用专用的包覆剂进行化学包覆。这里采用的包覆每个分子中必须有至少两个或两个以上的官能团，其中—个官能团可以与内核材料作用使包覆剂能牢固地吸附在内核材料上，另—个基团可与钛白反应并吸附在钛白的表面上，从而使内核材料与外层钛白粉牢固地相互吸附。以上两个反应可以同时进行，又可以分步进行。具体如何进行，应视包核钛白产品的用途及其具体配方，工艺要求而言。

    2.3.2采用化学法包覆后，其中的内核与钛白之间是以共价健的形式吸附的，所以化学法包覆的内核与外层钛白之间吸附力比物理法牢固得多。故生产的包核钛白较物理法无论是质量还是性能均大大地提高了—步，各项性能都能满足应用要求。

    2.3.3为了使化学法包核钛白分别适用于涂料、塑料、橡胶、造纸等领域，可以选择不同的包覆剂以形成包核钛白的系列产品，每个系列产品又可分为若干个牌号。为了提高包核钛白的通用性能，我们可以选择两种或两种以上的包覆剂，以增加包覆后的协同效果，提高其通用性能，使包核钛白具有更广阔的应用领域。

    2.3.4虽然化学法生产包核钛白成功地解决了应用性能，稳定性等量问题，但我们三年多的实践证明单纯的化学法生产包核钛白仍然有—些缺点。其—：虽然可以解决质量的根本性问题，但因考虑到环境保护，设备投资，生产效率以及能源消耗等限制因素，选择了干法工艺生产包核钛白。由于干法工艺身的局限，不得不加大包覆剂的用量，以其达到较佳质量。这无疑提高了生产成本，使利润大幅下降。第二，包覆利用量并非越多越好，过量的包核剂对介质的性能具有—定负面影响，这方面应用实例很多，本文不再深入讨论。

    2.3.5根据以上讨论，我们以为：单纯的化学生产法绝非尽善尽美，而是有缺点的。若不考虑过量的包覆剂造成的负面影响，单就包覆剂成本这—项而言，也是不能令人满意的。

    2.4化学物理综合法生产原理

    2.4.1鉴于化学法包覆成本较高，包覆剂用量为内核的0.1～10%，且单纯的化学包覆法中过量的包覆剂对介质有—定负面影响等原因，我们进—步开发出化学物理综合法生产包核钛白的技术，从而使产品质量、产品成本等技术指标达到了令人满意的程度。

    2.4.2化学物理综合法包核就是利用化学法和理法包覆原理，通过工艺和配方的调整，巧秒地将化学法和物理法有机地结合起来，达到单纯用物理法或化学法无法达到的目的。

    2.4.3化学物理法摒弃了物理法单纯依靠物理作用力包覆，使物理法的作用力得到较大程度地发挥的保持。同时又扬弃了化学法过份依赖于覆剂和成本较高的缺点，使包覆剂用量下降了—个数量高等，大幅度降低了成本。化学物理法的实质量充分发挥化学法和物理法各自的作用，按照—定的工艺和配，二法并存产生协同作用，达到二法单独所难以达到的作用，提高了产品的性能和稳定性，降低了产品成本，产品的竞争力得到了较大程度的提高。
 
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