顏料級鈦白粉的分類和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
    鈦白粉顏料分為銳鈦型和金紅石型2 種，按國際慣例，分別稱為R型和A型。未經(jīng)后處理的金紅石型和銳鈦型分別稱為R1 型和A 1 型；經(jīng)過后處理的金紅石型和銳鈦型分別稱R2，R3和A2 型。目前市售的金紅石型鈦白粉絕大多數(shù)屬于R2和R3 型，其中R2 型銷售量占70 %以上。R2和R3分別占涂料用金紅石型鈦白粉的77%和22%。

    目前我國使用的型號與國際慣例有所不同。顏料鈦白粉只分3種，即BA0101 型，BA0102型和BA0103型。BA0101型和BA0102型為銳鈦型，BA0103型為金紅石型，BA0101是未經(jīng)后處理的，BA0102和BA0103是經(jīng)過后處理的。我國顏料鈦白粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參見GB/T 1706-93。
    我國的標(biāo)準(zhǔn)與國外標(biāo)準(zhǔn)差距很大。特別是金紅石型鈦白粉只有一個型號，使許多新開發(fā)的、引進(jìn)的和專用的鈦白粉品種無法與我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對照使用。同時我國生產(chǎn)廠和用戶長期以來只依照國家標(biāo)準(zhǔn)來控制和驗收產(chǎn)品質(zhì)量，而不是根據(jù)用戶需求通過變更工藝過程，生產(chǎn)出滿足客戶不同需求的產(chǎn)品。據(jù)悉我國很快就要出臺新的標(biāo)準(zhǔn)。
    為什么BA0102銳鈦型和BA0103金紅石型的鈦白粉要經(jīng)過包膜后處理呢？原因是經(jīng)過包膜后處理后，鈦白粉的水溶物降低，不易凝聚，吸油量降低，并且白度、電阻率、 消色力、遮蓋力、顏料研磨分散性、漆漿貯存穩(wěn)定性、漆膜耐水性、耐光性、耐候性和耐久性等都得到提高，從而提高鈦白粉的質(zhì)量。在我國不論采取硫酸法還是氯化法，制備的金紅石型鈦白粉的質(zhì)量都比進(jìn)口的R-930和11-902等金紅石型鈦白粉差，主要表現(xiàn)在消色力低、遮蓋力低、耐候性差、油分散性差、吸油量高。因此國產(chǎn)金紅石型鈦白 粉至今仍抵御不了進(jìn)口金紅石型鈦白粉的競爭，以至每年都要進(jìn)口大量金紅石型鈦白粉。

2 顏料級鈦白粉的性能和用途
   基于顏料級鈦白粉具有折射率高、消色力強(qiáng)、遮蓋力大、分散性好、白度好、無毒、物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并且具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)性能。因此其用途十分廣泛，涂料、塑料、造紙、化纖、油墨、橡膠、化妝品等都要用到顏料級鈦白粉。其中用量最大的是涂料，約占5 7 %。特別是金紅石型鈦白粉，大部分被涂料工業(yè)所消耗。隨著中國汽車工業(yè)、建筑工業(yè)和水性涂料的迅速崛起， 涂料工業(yè)不僅從數(shù)量上需要更多的鈦白粉，而且對質(zhì)量要求更高、 品種要求更多。
    紅石型鈦白粉的折射率為2.76，銳鈦型鈦白粉的折射率為2.55。遮蓋力是由顏料的折射率和介質(zhì)的折射率之差來決定的，它們的相對數(shù)值可根據(jù)公式計算出來。金紅石型鈦白粉的反射系數(shù)比銳鈦型鈦白粉高25%~30%，說明若與銳鈦型鈦白粉產(chǎn)生同等的遮蓋力，則金紅石型鈦白粉的用量可以減少25%~30%。另外，金紅石型鈦白粉的結(jié)構(gòu)致密，比較穩(wěn)定，光化學(xué)活性小，能耐紫外光的照射， 在室外不易粉化，耐候性、光澤度比銳鈦型鈦白粉好。因此廣泛用于高度耐候性的各種高級船舶、 橋梁、 汽車、 建筑等室外用涂料，其在涂料的用量約占70%，而銳鈦型鈦白粉易粉化、易泛黃，一般只用于室內(nèi)涂料或底漆，其用量只占涂料所用鈦白 粉的30 %。



3 顏料級鈦白粉在涂料中的作用

    涂料是由基料、顏料、填料、溶劑和助劑等組成的粘稠懸浮液。將其涂布在物體表面形成一層堅韌的涂膜，對物體起到裝飾和防護(hù)的作用。

    涂料中的顏料具有一定的遮蓋力，它不僅能遮住被涂物面原來的色彩，還能賦于涂膜鮮艷的色彩，達(dá)到美觀和裝飾的作用。同時顏料與固著劑緊密結(jié)合，融成一體，能增強(qiáng)涂膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力，防止裂紋，并且能增加涂膜厚度，防止紫外線及水分等的穿透，提高涂膜耐老化性能，延長使用壽命。

    不論溶劑型還是水性涂料，若使用了鈦白粉，其作用不僅僅是遮蓋和裝飾，更重要的作用是改善涂料的物化性能， 增強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性， 以至提高遮蓋力、 消色力、防腐蝕性、 耐光、 耐候性， 增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力， 防止裂紋， 防止紫外線和水分的透過，從而推遲老化， 延長漆膜壽命。同時還可節(jié)省用料和增多品種。

    在顏料中，白色顏料用途最廣，白色涂料和淺色涂料都要用到它，所以在涂料生產(chǎn)中，白色顏料的用量要比其他顏料多得多。涂料常用的白色顏料有鋅白、鋅鋇白、鈦白等。由于有些合成樹脂涂料聚合度較大，若加入鋅白，則因鋅白有堿性，與涂料中的游離脂防酸作用而有變稠的傾向; 若加入鋅鋇白，則耐候性差。但是使用了鈦白就可以改善上述缺點。因為鈦白粒子細(xì)小而均勻， 光化學(xué)穩(wěn)定性高，在遮蓋力方面，金紅石型鈦白是鋅白的7 倍、是鋅鋇白的5.56倍，銳鈦型鈦白是鋅白的5.57倍、是鋅鋇白的4.3 倍；在消色力方面，金紅石型鈦白是鋅白的8.3倍，是鋅鋇白的6.25倍，銳鈦型鈦白是鋅白的6.4倍，是鋅鋇白的4.8倍。各種白色顏料的主要性能詳見表1。在使用效果方面，1t 鈦白至少相當(dāng)于4t 鋅鋇白；在使用壽命方面( 指室外抗粉化性)，用鈦白作顏料的涂層比鋅鋇白作顏料的涂層高3 倍。因此，使用鈦白可以大大降低整個涂料中顏料的用量，同時制成的涂料色彩鮮艷、不易泛黃、耐光、耐熱、耐磨、耐候、耐堿、耐硫、耐稀酸。正是由于鈦白具有比鋅白、鋅鋇白更優(yōu)越的性能，以至成為涂料生產(chǎn)中必不可少的最好的白色顏料。鈦白用量占涂料用顏料總量的90%以上，占涂料用白色顏料的95 %以上。在涂料原材料成本中占10%-25%。


4 顏料級鈦白粉在涂料中的應(yīng)用

    基于顏料級鈦白粉既具有優(yōu)異的顏料性能，又無毒，且人們對白色和淺色作為一種裝飾色，有著日益增長的需求和偏愛，因此，鈦白粉在涂料中的應(yīng)用很廣泛，汽車、船舶、建筑、木器和金屬家具、家用電器、卷材涂裝、玩具和日用品等的涂料都用到鈦白粉。在涂料產(chǎn)品中，消耗鈦白粉最多的是建筑涂料( 含交通標(biāo)志涂料)，約占涂料用鈦白粉總量的60%，其次是用于汽車、船舶、鐵路車輛、家具的工業(yè)涂料，約占25%，特種涂料約占15%。其應(yīng)用主要在下列幾方面：

    (1 ) 量大、面廣的純白色涂料需要大量的顏料級鈦白粉；

    ( 2 ) 在多彩花紋涂料中，幾乎每一種圖案的配色都離不開顏料級鈦白粉。汽車漆中，除了金屬閃光漆和黑色漆不使用鈦白粉外，其余皆用鈦白粉，甚至底漆也用，原因是含有鈦白粉的底漆，不僅色淺、明亮、遮蓋力大，還能增加涂膜的完整性。

    ( 3 ) 淺色、復(fù)色涂料也需要較多的顏料級鈦白粉。如珍珠色含鈦白粉95%、鈦黃2%、中鉻黃3%；淡紫色含鈦白粉97.2%、鈦黃l.  8%、中鉻黃1%；粉紅色含鈦白粉99%，天鐵藍(lán)含鈦白粉94.8%，淡鐵藍(lán)含鈦白粉91%。

    (4) 在耐高溫和超耐久等特種功能型涂料中，也少不了顏料級鈦白粉。

    ( 5 ) 將金紅石型鈦白粉放在水中攪拌打漿，并升溫至70-80℃，在此溫度下緩慢加人氯化錫和氯化銻的乙醇溶液，由于水解作用，在鈦白粉粒子表面形成氧化錫和氧化銻的包膜，經(jīng)過濾、水洗，在500℃條件下保持2h，可以得到氧化錫導(dǎo)電包膜層，這種導(dǎo)電鈦白粉可作為涂料的導(dǎo)電材料( 防靜電材料〕。

    ( 6 ) 隨著環(huán)保形勢的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在大多數(shù)涂料，甚至高檔涂料都水性化了，水性涂料需要水性鈦白粉，水性鈦白粉的生產(chǎn)是在硫酸法銳鈦型鈦白粉生產(chǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通常采用自生晶種稀釋法水解工藝，要求產(chǎn)品pH不低于7，等電點大于4, 雜質(zhì)含量要盡量少。廣東韶關(guān)化工廠生產(chǎn)這種水性鈦白粉。

    ( 7 ) 將顏料級鈦白粉包覆在干遮蓋力較高的體質(zhì)顏料，如云母、高嶺土、碳酸鈣、硅灰石、氧化鋅、硫酸鋇、立德粉、二氧化硅( 白炭黑) 的表面，制成包核鈦白粉， 常應(yīng)用于涂料。

    ( 8 ) 現(xiàn)在發(fā)展了一種漿料鈦白。對于生產(chǎn)方制造漿料鈦白，可以省略干燥和粉碎工序，降低生產(chǎn)成本；對于用戶，可省去制漿研磨工藝，減少粉塵污染，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品性能，是一種雙贏的做法。 一般年用量為200t 鈦白粉以上的水性體系用戶， 可選擇漿料鈦白。日前北美油漆商鈦白粉用量的50%是漿料鈦白。制漿料鈦白也需要顏料級鈦白粉。


5 納米級鈦白粉的性能及其在涂料中的應(yīng)用

    顏料級鈦白粉的粒徑在0.2~0.4?m即（200~400nm），它對整個光譜都具有同等程度的反射， 因此外觀呈白色， 遮蓋力很強(qiáng)。而納米級鈦白粉的粒徑一般在10~50 nm，是顏料級鈦白粉粒徑的1 / 1 0 ， 光線通過粒子后發(fā)生繞射，因此呈現(xiàn)透明而失去遮蓋力。 但是納米級鈦白粉具有顏料級鈦白粉所不具備的獨特的多種奇異性能， 因而也就具有顏料級鈦白粉所不具備的多種用途。

    ( 1 ) 利用納米級鈦白粉具有紫外線屏蔽的功能， 將其制成防紫外線涂料，應(yīng)用于需要紫外線屏蔽的場所。如涂覆在陽傘的布料上，可以制成防紫外線的陽傘;利用納米級鈦白粉在全部紫外光區(qū)都具有有效的紫外線濾除能力， 加上其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 ( 熔點大于1800℃，熱分解溫度超過2000℃) 、無毒(大鼠的(II)50 >5000  mg /kg)而得到廣泛應(yīng)用。在清漆和淺色涂料中可以作為紫外線吸收劑，例如在清漆中含有0.5 %-4 %的納米級鈦白粉，便能防止木材受光照后發(fā)黑。 同時可以制成耐候性優(yōu)異的建筑外墻涂料和提高汽車涂料的耐老化性。

    特別是金紅石型納米級鈦白粉，在汽車面漆中，它還可以起到效應(yīng)顏料的作用，若與云母珠光顏料( 或鉛粉顏料) 以1 : 1 或2: ] 拼用時， 會生產(chǎn)十分迷人的富有變幻的精美的雙色光效應(yīng)，即隨角異色效應(yīng)。 這種金屬閃光涂層， 從不同方向觀察， 能看到不同的閃色和變角異色的藍(lán)光;若與銀白色珠光鈦白粉( 或鋁粉顏料) 拼用， 正視時涂膜呈金色金屬外觀， 掠視或平視時則呈藍(lán)色閃光， 而金光和藍(lán)光之間的連續(xù)變化會貫穿涂膜表面的所有弧面和棱角， 因此能增加金屬面漆顏色的豐滿度和色彩美感( 如圖1 所示) 。 這種效應(yīng)顏料的神秘色彩和獨特超群的光學(xué)性能很快便得到汽車涂料商的歡迎， 使之成為當(dāng)代最高檔次的顏料，而用于豪華轎車的面漆。 將納米級鈦白粉添加在轎車用金屬閃光漆中， 不僅能使涂層產(chǎn)生很好的色彩效應(yīng)， 而且可以明顯地提高轎車漆的附著力、 抗沖性和耐候性。1 9 8 5年B A S F公司首次將納米級鈦白粉用于金屬色轎車面漆， 并于1985年申請專利，1 9 8 9 年由福特汽車公司在其金屬閃光轎車面漆中首先使用取得成功，到1 9 9 1 年世界上已有8種含有納米級鈦白粉的金屬閃光面漆被應(yīng)用。目前， 世界上有一半以上的轎車采用金屬閃光面漆。 這是目前納米級鈦白粉的最大用途。

    ( 2 ) 由于納米級鈦白粉具有高活性的巨大表面積，與成膜物和溶劑形成強(qiáng)大的相互作用， 可極大地改進(jìn)涂料的流變性， 將其用于建筑涂料， 可以提高涂層的附著力， 防止涂料流掛。

    ( 3 ) 由于納米級鈦白粉與樹脂之間形成強(qiáng)大的界面結(jié)合力， 因而可以提高涂層的強(qiáng)度、 硬度、 耐磨性和耐刮傷性等。

    ( 4 ) 由于納米級鈦白粉是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的粒子，將其加人到樹脂中，并涂覆到家用電器上形成涂層，有很好的靜電屏蔽性能。

    ( 5 ) 由于納米級銳鈦型鈦白粉具有光催化特性和親水性， 因而在玻璃、 鏡面、 瓷磚、 鋁合金等建材表面涂以納米級鈦白粉涂層， 可以使這些材料的表面經(jīng)光照后， 具有防塵、 防污垢沉積、 易洗、 易干等“ 自潔” 功能， 并且具有很強(qiáng)的氧化還原能力， 以及凈化空氣、 除臭等功能， 可制成抗菌、 防霉內(nèi)墻涂料。 納米級鈦白粉對不同細(xì)菌的殺菌率都在9 2 %以上，并且其殺菌效果不會隨時間的延長而逐漸降低， 甚至消失。

    ( 6 ) 利用納米級鈦白粉的光催化特性可以制得光催化凈化大氣的環(huán)保涂料， 將這種涂料涂覆在高速公路、 橋梁、 建筑物、 廣告牌、 內(nèi)外墻等的表面上， 在太陽光和室內(nèi)自 然光的作用下， 可將大氣中的N O ， 催化轉(zhuǎn)化為硝酸。并且該涂料在催化活性降低后， 只要用水沖洗， 即可恢復(fù)催化活性。它在消除室內(nèi)外大氣和工廠中的N O等污染物方面和消除化石燃料( 石油和天然氣)及柴油引擎的催化轉(zhuǎn)化器中產(chǎn)生的硫化物方面， 具有潛在的應(yīng)用前景