中國(guó)粉體網(wǎng)訊 鈦白粉學(xué)名為金紅石型二氧化鈦（TiO2），是一種白色無(wú)機(jī)顏料，具有最佳的不透明性、無(wú)毒、最佳的光亮度和白度，被認(rèn)為是世界上最好的一種白色無(wú)機(jī)顏料。2016年的鈦白粉瘋漲，2017年，環(huán)保風(fēng)暴升級(jí)，對(duì)礦山企業(yè)全面稽查，停工停產(chǎn)是常態(tài)，原材料供應(yīng)更為緊張，促使鈦白龍頭相繼提價(jià)，鈦白粉市場(chǎng)“漲”聲一片。如何降低鈦白粉生產(chǎn)成本、尋求鈦白粉的替代品成為眾多粉企急需解決的難題。
無(wú)機(jī)填料具有資源豐富，價(jià)格低廉，毒性低，易加工等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于色母粒填充改性領(lǐng)域，在保證制品各項(xiàng)性能的前提下，有效降低制品的成品。如碳酸鈣、滑石粉、云母粉、硫酸鋇、高嶺土等，其中以碳酸鈣的應(yīng)用最為廣泛。在鈦白粉連連漲價(jià)之下，江西廣源化工有限責(zé)任公司做了濕法碳酸鈣代替鈦白粉在ABS母粒中的性能研究。
有研究表明，高嶺土可以代替部分鈦白粉，它可以增加涂料的白度和提供一定的遮蓋性，但替代的量不是很大。高嶺土雖不能替代鈦白，但可以產(chǎn)生協(xié)同作用，增加鈦白的有效利用率，減少鈦白的用量。
有部分學(xué)者提出用硅微粉部分代替鈦白粉。汪鵬主等將硅微粉-鈦白粉復(fù)合粉體應(yīng)用于乳膠涂料中，涂料的鉛筆硬度較全鈦白粉的乳膠涂料明顯提高。劉宗旺等在不飽和聚酯絕緣漆中添加硅微粉，改善了涂料的吸水率、電氣強(qiáng)度和體積電阻率等。Puig 等研究了粉末涂料添加有機(jī)改性的二氧化硅后，在機(jī)械和電化學(xué)方面表現(xiàn)出優(yōu)異性能。
高嶺土、碳酸鈣、硅微粉等真的能替代鈦白粉嗎？實(shí)際上鈦白粒子的顏料性能通過(guò)光學(xué)性能體現(xiàn)，光學(xué)性能主要取決于TiO2粒子的表面性質(zhì)，因此，TiO2粒子內(nèi)核對(duì)光學(xué)性能幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。如果能使用一種廉價(jià)易得的白色材料取代TiO2粒子內(nèi)核，則鈦白生產(chǎn)成本將大大降低。因此，鈦白替代品材料是指由結(jié)晶TiO2和其他材料構(gòu)成的復(fù)合體或復(fù)合材料。
鈦白替代品的分類
1.無(wú)序混合型二氧化鈦復(fù)合顏料：指鈦白粉與其他白色顏料或白色填料經(jīng)粉體均混而成的復(fù)合體材料。該材料中結(jié)晶TiO2與復(fù)配的其他顏料或填料間靠靜電力、黏附力和范德華力實(shí)現(xiàn)微弱結(jié)合，復(fù)合體顆粒間、結(jié)晶TiO2顆粒之間、其他顏料顆粒間團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。因而，以此形成的鈦白替代品材料的顏料性能較差，使用時(shí)對(duì)鈦白的取代量較小。
2.有序凝聚型二氧化鈦復(fù)合顏料：指鈦白顆粒（結(jié)晶TiO2）與其他白色顏料或白色填料之間通過(guò)凝聚作用結(jié)合而成的復(fù)合粉體。
3.二氧化鈦包膜復(fù)合顏料：無(wú)機(jī)材料顆粒表面包覆結(jié)晶TiO2層形成無(wú)機(jī)顆粒- TiO2復(fù)合顆粒材料，即二氧化鈦包膜復(fù)合材料。這類材料由于表面呈現(xiàn)TiO2性質(zhì)，因此呈現(xiàn)較好的顏料性能，能以較大比例或完全取代鈦白粉加以應(yīng)用。與前兩種材料不同，無(wú)機(jī)顆粒- TiO2復(fù)合顆粒材料中以無(wú)機(jī)材料為主，TiO2比例較低。因此，此類替代品降低TiO2用量和使用成本十分顯著。目前有化學(xué)沉淀包膜和粒-粒改性包膜兩種制備方式。
粒-粒包覆改性工藝
粒-粒包覆改性法是強(qiáng)力機(jī)械研磨法生產(chǎn)復(fù)合鈦白粉的改進(jìn)工藝，該法以碳酸鈣、高嶺土、煅燒高嶺土和重晶石等白色礦物粉體為包核基體，結(jié)晶TiO2（銳鈦礦型和金紅石型）為包膜物，采用白色礦物粉體濕法超細(xì)研磨和白色礦物粉體與結(jié)晶TiO2濕法共混研磨途徑，通過(guò)固體顆粒的分割細(xì)化、表面羥基化改造和機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致的粒-粒包覆改性反應(yīng)等方式制備而成。
粒-粒包覆改性法制備復(fù)合鈦白的原則工藝流程
化學(xué)沉淀反應(yīng)-熱處理晶化工藝
化學(xué)沉淀反應(yīng)-熱處理晶化工藝是制備二氧化鈦包膜復(fù)合材料的傳統(tǒng)方法，即將鈦鹽水解生成的水合二氧化鈦沉淀包覆在作為基體的無(wú)機(jī)顆粒表面，然后通過(guò)焙燒方式使二氧化鈦晶體化。形成表面具有晶體二氧化鈦改性層的復(fù)合顏料。
液相沉積法制備高嶺土表面包覆TiO2的工藝流程
小結(jié)
鈦白替代品正是通過(guò)廉價(jià)的無(wú)機(jī)非金屬礦物作為內(nèi)核，在其表面包覆一層TiO2粒子而制得，以降低TiO2用量，進(jìn)而降低成本。近年來(lái)，我國(guó)先后開(kāi)發(fā)了以云母、高嶺土、滑石、硅灰石、碳酸鈣等非金屬礦為核心的復(fù)合鈦白粉，分別用于化妝品、涂料和造紙等行業(yè)。目前，我國(guó)復(fù)合鈦白粉的研究還處于初級(jí)階段，產(chǎn)品性能不佳，一般只能代替鈦白粉的10%~30%，其主要原因是產(chǎn)品的遮蓋力等性能太低。
