中國粉體網訊 鈦白粉粒子的顏料性能通過光學性能體現(xiàn)，光學性能則主要取決于TiO2粒子的表面性質，因此，TiO2粒子內核對光學性能幾乎沒有貢獻。如果能使用碳酸鈣等廉價易得的白色材料取代TiO2粒子內核，則鈦白粉單位成本將大大降低。
1、復合鈦白粉研究歷程
在鈦白替代方面，目前國際上主要通過制備核殼型復合粉體來替代。因為在惰性粉體的表面包覆一層超細的鈦白粉，其遮蓋力和顏色性能主要呈現(xiàn)鈦白的性質。美國、英國、德國、日本等國家，從上世紀七十年代就開始從事鈦白粉代用品的研究和探索工作，并取得了較大的經濟效益。近年來先后開發(fā)了以云母、高嶺土、滑石、硅灰石、碳酸鈣等為核心的復合鈦白粉，分別用于化妝品、涂料和造紙等行業(yè)，滿足中低端市場需求。目前，我國復合白粉的研究開發(fā)還處于初級階段，產品性能不佳，一般只能代替10%~30%的鈦白粉。
國內外復合鈦白的生產方法歸納起來有：物理法、化學法和化學物理綜合法三種，各種方法具體又可分為多種，由于原理的不同，生產出的復合鐵白在質量和成本上有很大差異。
2、碳酸鈣復合鈦白粉主要制備工藝
（1）粒-粒包覆改性法
該法以碳酸鈣、高嶺土、燒高嶺土和重晶石等白色礦物粉體為包核基體，結晶Ti02（銳鈦型和金紅石型）為包膜物，采用白色礦物粉體濕法超細研磨和白色礦物粉體與結晶Ti02濕法共混研磨途徑，通過固體顆粒的分割細化、表面基化改造和機械力化學效應導致的粒-粒包覆改性反應等方式制備而成。白色礦物粉體-Ti02復合白色顏料的細度達到小于2微米含量90%~94%，各組分按重量的組成比為:白色礦物粉體（碳酸鈣或高嶺土，或燒高嶺土，或重晶石）50%-80%，結晶Ti02（銳鐵型或金紅石型）20%-50%。
該法生產的復合鈦白粉適用于塑料、造紙等利用白色顏料物理性能的場合，可以起到改善應用產品性能和降低成本的作用。作為一種化學、物理綜合方法，它仍然存在結合力不太強、粒-粒包覆是在二次團聚粒子上進行等不足，只能在部分行業(yè)的中低檔次產品中得到適度應用，且成本依舊較高。
興業(yè)誠鋼鈣業(yè)綜合利用有限公司和廣西大學公布了一種碳酸鈣復合鈦白粉，包括以下重量份組分：800目重質碳酸鈣23 26份、1250目金紅石型鈦白粉12 15份、1000目氧化鋯3 6份、無水乙醇48 51份、KH 7920.25 1份、正硅酸乙酯4 7份。本發(fā)明應用疏水聚團理論，以無水乙醇為分散介質，用表面活性劑對粉體進行疏水改性制備前驅體，改善粉體的分散性，同時漿液中的顆粒會因疏水作用產生吸引力，由此相互結合，并制得包覆均勻，結合力強的碳酸鈣復合鈦白粉。
碳酸鈣/TiO2復合材料加工工藝流程圖
（2）碳酸化法
該方法采用CaCO3、Ti02等為原料，用CaCO3微粒取代TiO2二次粒子內核，降低該顏料粒子中TiO2的比例，從而獲得成本低廉、性能又能滿足相關要求的復合欽白顏料。日本日鐵礦業(yè)株式會采用碳酸化方法，制備了一種高度不透明性的二氧化鈦-碳酸復合粒子，該方法是在碳酸化步驟添加具有平均粒徑0.1~0.5微米的Ti02粒子，在攪拌過程中，在氫氧化鈣漿料中導入二氧化碳氣體，進行碳酸化反應，使反應進行到漿料的pH為7，最終獲得復合鈦白粉。該產品可應用于造紙用的涂料、塑料、紙、橡膠等產品中。總體而言，該方法利用現(xiàn)有碳酸鈣生產工藝流程，增加部分工序后即可實現(xiàn)工業(yè)化生產，具備很好的應用前景。但該方法制備的復合欽白粉的碳酸鈣與二氧化鈦的結合還不夠牢固，遮蓋力不夠強，且耐候性不高，工藝仍需改進。
黑龍江越陽環(huán)保科技有限公司提供一種復合鈦白粉的制備方法。在輕質碳酸鈣生產過程的碳化階段，加入偏鈦酸為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結劑和無機包覆劑，過濾，水洗，干燥，粉碎，即得。制備過程中，當反應進行90%左右時，被加入的偏酸粒子沉積在CaCO3顆粒表面，隨即又被覆蓋一層CaCO3薄層，之后再次被偏鈦酸粒子沉積，如此反復，直到Ca(OH)2消耗殆盡。當碳化反應結束后，CaCO3顆粒表面繼續(xù)沉積了一層偏鈦酸。為了使外表層的偏鈦酸與CaCO3顆粒表面的結合力更牢固，在此過程中加入了硅酸鈉作粘結劑，同時起到無機包膜的作用。對上述復合鈦白漿料過濾、洗滌后，進行干燥，偏欽酸脫水后成為銳鈦型Ti02薄層鑲嵌及包覆在CaCO3顆粒表面，從而獲得復合鈦白粉。采用本發(fā)明方法制備的復合鈦白粉的白度、耐候性、遮蓋力、吸油量等性能較好，且生產成本較低，只相當于普通銳鈦型鈦白粉的1/4，可廣泛用于涂料、造紙等行業(yè)，具有良好的市場前景。
（3）溶膠-凝膠法
中鈦集團焦作市裕盛鈦業(yè)有限公司公布了一種鈦包覆輕質碳酸鈣的復合鈦白粉的制備方法，將輕質碳酸鈣分散到鈦酸丁酯溶液中，加水使鈦酸丁酯水解，在輕質碳酸鈣表面形成包覆層，并加入甲基丙烯酸甲酯進行表面處理，過濾，洗滌，烘干，粉碎。本發(fā)明的有益效果是提高鈦白粉產品的顏料性能，增強其在有機溶劑中的分散穩(wěn)定性及其耐候性。
結語
除了碳酸鈣、高嶺土、硫酸鋇等較為傳統(tǒng)的無機粉體可作為復合鈦白粉的核心材料外，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯等先進粉體材料在這一領域也有很廣泛應用，雖不具備碳酸鈣的價格優(yōu)勢，但其功能性和補強效果上各有特點，多種粉體協(xié)同改性后有更多的可能性。
參考來源：
專利之星
周文靜，等：造紙用復合鈦白粉的制備及性能研究，龍佰集團股份有限公司
徐卓群，等：機械研磨制備碳酸鈣-納米TiO2復合光催化劑及性能研究，中國地質大學（北京）
安徽省宣城市涇縣碳酸鈣新材料產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025)
(中國粉體網編輯整理/昧光)
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除!
