本文介紹了鈦白粉無機(jī)表面處理的原因、機(jī)理及相關(guān)工藝，并結(jié)合氯化法鈦白生產(chǎn)分析了影響無機(jī)表面處理及產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。
0 前 言
鈦白粉具有優(yōu)異的光散射能力、高消色力和遮蓋力等性能，但也存在著與生俱來的缺陷，其中最突出的是光化學(xué)活性，在有水分的情況下經(jīng)日光照射（主要是近紫外光譜域），其晶格上的氧離子會失去兩個電子變?yōu)檠踉?, 這種新生態(tài)氧具有極強(qiáng)的活性，造成涂膜中的有機(jī)物質(zhì)氧化，使高分子有機(jī)物發(fā)生斷鏈、降解，最終使涂膜粉化、失光、泛黃、變色，導(dǎo)致耐候性降低。其次，無論是通過硫酸法的水解和煅燒工藝，還是氯化法氣相氧化工藝生產(chǎn)出來的二氧化鈦都存在著一些晶格缺陷，即肖特基缺陷，其粒子表面上存在著許多光活化點(diǎn)，在一些微量雜質(zhì)如 10 -6 ～ 10 -3 的 F e 、 Cr 、 V 等存在的情況下，會加速其光化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)自由基鍵反應(yīng)而破壞涂膜等有機(jī)介質(zhì)。另外，二氧化鈦本質(zhì)上是親水憎油性物質(zhì)，表面帶負(fù)電荷，在有機(jī)介質(zhì)中的分散性很差，會使涂料產(chǎn)生浮色、發(fā)花、絮凝和沉淀，這就給它在漆料中的應(yīng)用造成很大困難。因此必須通過表面處理堵塞其光活化點(diǎn)，隔絕二氧化鈦與光（ U V ）的直接接觸，改善 T iO 2 粒子的表面化學(xué)性質(zhì)，提高其應(yīng)用性能。
1 表面處理的作用
從光學(xué)效果來看， T iO 2 的粒徑應(yīng)控制在 0.2 ～ 0.3 μ m 為最佳，在此粒徑范圍內(nèi)顏料對可見光具有最大的散射力，可以獲得最高的遮蓋力、消色力和純正的白度。但是這樣小的粒徑具有很大的比表面積，更易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，使顏料的抗粉化性較差。通過表面處理不僅解決了小粒徑與抗粉化性的矛盾，而且發(fā)揮了小粒徑卓越的光學(xué)性質(zhì)和顏料性能優(yōu)勢。
就氯化法生產(chǎn)的鈦白粉而言，從氧化工序得到的二氧化鈦吸附有少量的 Cl 2 、 T iCl 4 、 T iO Cl 2 、 AlCl 3 等雜質(zhì)，在與有機(jī)漆料混合后，會導(dǎo)致漆料高分子部分生成有色物質(zhì)，致使白度下降，同時被涂覆的底板也會產(chǎn)生腐蝕作用，而通過表面處理可將雜質(zhì)除去，這也是不經(jīng)表面處理的氯化法二氧化鈦粗品不能直接使用的原因之一。
近年來，開發(fā)高光澤、高耐候性、高分散性的優(yōu)質(zhì)多功能型鈦白粉成為國內(nèi)外二氧化鈦工業(yè)發(fā)展的新趨向，而表面處理的基本目的就是提高二氧化鈦顏料的耐候性、分散性和保色性，這正是任何一種優(yōu)異的顏料不可缺少的基本性能。選用不同的表面處理劑，采用不同的處理方法，可以生產(chǎn)出不同用途的二氧化鈦產(chǎn)品。因此表面處理早已成為各國鈦白行業(yè)中技術(shù)人員長期研究和探討的主要課題，成為新產(chǎn)品開發(fā)的主要手段。
2 表面處理概述
所謂表面處理是指通過不同的表面處理劑和處理工藝，在二氧化鈦顏料粒子表面包覆一層或多層無機(jī)物或有機(jī)物的包膜層，以改善二氧化鈦固有的缺陷或改變其顆粒的表面性質(zhì)，提高它的耐候性、分散性等應(yīng)用性能。二氧化鈦的表面處理主要是通過等電點(diǎn)理論和穩(wěn)定理論，采用沉淀、吸附、離子交換、共價鍵和高分子接枝反應(yīng)對二氧化鈦的表面進(jìn)行改性，改性結(jié)果只涉及到表面電荷的變化、表面積變化，以彌補(bǔ)二氧化鈦的光化學(xué)活性缺陷，提高二氧化鈦的耐候性、耐久性 , 提高它在各種介質(zhì)中的濕潤性和分散性。但是表面處理無法改變二氧化鈦的晶型結(jié)構(gòu)、粒度、粒度分布和顏色幾種特性（是由氧化工序所控制決定的）。
鈦白粉的表面處理根據(jù)表面處理劑性質(zhì)可以分為無機(jī)表面處理和有機(jī)表面處理兩種；根據(jù)表面處理工藝可分為濕法和干法兩大類型。一般無機(jī)表面處理采用濕法，有機(jī)表面處理大多采用干法。
無機(jī)表面處理是通過沉淀和吸附，在二氧化鈦粒子表面上包上一層或多層無機(jī)水合氧化物，通常稱為“包膜”。通過包膜可以堵塞晶格缺陷，遮蔽其表面的光活化點(diǎn)，使二氧化鈦不直接與分散介質(zhì)中的有機(jī)物接觸，起到屏蔽光催化的作用，還可以增強(qiáng)鈦白粉耐化學(xué)侵蝕的能力。無機(jī)表面處理最主要的功能是提高其耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性。而有機(jī)表面處理是通過有機(jī)表面活性劑極性基團(tuán)吸附或鍵合在二氧化鈦的粒子表面，依靠電斥力和空間位阻效應(yīng)來提高二氧化鈦在各種分散介質(zhì)中的濕潤性、分散性和流變性。但二者對于二氧化鈦顏料的作用又是相互關(guān)聯(lián)的，實(shí)踐證明無機(jī)表面處理和有機(jī)表面處理共用效果會更佳。
現(xiàn)著重介紹目前工業(yè)上普遍采用的鋁、硅、鋯等幾種無機(jī)金屬水合氧化物（或氫氧化物）的氯化法鈦白無機(jī)表面處理。
0 前 言
鈦白粉具有優(yōu)異的光散射能力、高消色力和遮蓋力等性能，但也存在著與生俱來的缺陷，其中最突出的是光化學(xué)活性，在有水分的情況下經(jīng)日光照射（主要是近紫外光譜域），其晶格上的氧離子會失去兩個電子變?yōu)檠踉?, 這種新生態(tài)氧具有極強(qiáng)的活性，造成涂膜中的有機(jī)物質(zhì)氧化，使高分子有機(jī)物發(fā)生斷鏈、降解，最終使涂膜粉化、失光、泛黃、變色，導(dǎo)致耐候性降低。其次，無論是通過硫酸法的水解和煅燒工藝，還是氯化法氣相氧化工藝生產(chǎn)出來的二氧化鈦都存在著一些晶格缺陷，即肖特基缺陷，其粒子表面上存在著許多光活化點(diǎn)，在一些微量雜質(zhì)如 10 -6 ～ 10 -3 的 F e 、 Cr 、 V 等存在的情況下，會加速其光化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)自由基鍵反應(yīng)而破壞涂膜等有機(jī)介質(zhì)。另外，二氧化鈦本質(zhì)上是親水憎油性物質(zhì)，表面帶負(fù)電荷，在有機(jī)介質(zhì)中的分散性很差，會使涂料產(chǎn)生浮色、發(fā)花、絮凝和沉淀，這就給它在漆料中的應(yīng)用造成很大困難。因此必須通過表面處理堵塞其光活化點(diǎn)，隔絕二氧化鈦與光（ U V ）的直接接觸，改善 T iO 2 粒子的表面化學(xué)性質(zhì)，提高其應(yīng)用性能。
1 表面處理的作用
從光學(xué)效果來看， T iO 2 的粒徑應(yīng)控制在 0.2 ～ 0.3 μ m 為最佳，在此粒徑范圍內(nèi)顏料對可見光具有最大的散射力，可以獲得最高的遮蓋力、消色力和純正的白度。但是這樣小的粒徑具有很大的比表面積，更易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，使顏料的抗粉化性較差。通過表面處理不僅解決了小粒徑與抗粉化性的矛盾，而且發(fā)揮了小粒徑卓越的光學(xué)性質(zhì)和顏料性能優(yōu)勢。
就氯化法生產(chǎn)的鈦白粉而言，從氧化工序得到的二氧化鈦吸附有少量的 Cl 2 、 T iCl 4 、 T iO Cl 2 、 AlCl 3 等雜質(zhì)，在與有機(jī)漆料混合后，會導(dǎo)致漆料高分子部分生成有色物質(zhì)，致使白度下降，同時被涂覆的底板也會產(chǎn)生腐蝕作用，而通過表面處理可將雜質(zhì)除去，這也是不經(jīng)表面處理的氯化法二氧化鈦粗品不能直接使用的原因之一。
近年來，開發(fā)高光澤、高耐候性、高分散性的優(yōu)質(zhì)多功能型鈦白粉成為國內(nèi)外二氧化鈦工業(yè)發(fā)展的新趨向，而表面處理的基本目的就是提高二氧化鈦顏料的耐候性、分散性和保色性，這正是任何一種優(yōu)異的顏料不可缺少的基本性能。選用不同的表面處理劑，采用不同的處理方法，可以生產(chǎn)出不同用途的二氧化鈦產(chǎn)品。因此表面處理早已成為各國鈦白行業(yè)中技術(shù)人員長期研究和探討的主要課題，成為新產(chǎn)品開發(fā)的主要手段。
2 表面處理概述
所謂表面處理是指通過不同的表面處理劑和處理工藝，在二氧化鈦顏料粒子表面包覆一層或多層無機(jī)物或有機(jī)物的包膜層，以改善二氧化鈦固有的缺陷或改變其顆粒的表面性質(zhì)，提高它的耐候性、分散性等應(yīng)用性能。二氧化鈦的表面處理主要是通過等電點(diǎn)理論和穩(wěn)定理論，采用沉淀、吸附、離子交換、共價鍵和高分子接枝反應(yīng)對二氧化鈦的表面進(jìn)行改性，改性結(jié)果只涉及到表面電荷的變化、表面積變化，以彌補(bǔ)二氧化鈦的光化學(xué)活性缺陷，提高二氧化鈦的耐候性、耐久性 , 提高它在各種介質(zhì)中的濕潤性和分散性。但是表面處理無法改變二氧化鈦的晶型結(jié)構(gòu)、粒度、粒度分布和顏色幾種特性（是由氧化工序所控制決定的）。
鈦白粉的表面處理根據(jù)表面處理劑性質(zhì)可以分為無機(jī)表面處理和有機(jī)表面處理兩種；根據(jù)表面處理工藝可分為濕法和干法兩大類型。一般無機(jī)表面處理采用濕法，有機(jī)表面處理大多采用干法。
無機(jī)表面處理是通過沉淀和吸附，在二氧化鈦粒子表面上包上一層或多層無機(jī)水合氧化物，通常稱為“包膜”。通過包膜可以堵塞晶格缺陷，遮蔽其表面的光活化點(diǎn)，使二氧化鈦不直接與分散介質(zhì)中的有機(jī)物接觸，起到屏蔽光催化的作用，還可以增強(qiáng)鈦白粉耐化學(xué)侵蝕的能力。無機(jī)表面處理最主要的功能是提高其耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性。而有機(jī)表面處理是通過有機(jī)表面活性劑極性基團(tuán)吸附或鍵合在二氧化鈦的粒子表面，依靠電斥力和空間位阻效應(yīng)來提高二氧化鈦在各種分散介質(zhì)中的濕潤性、分散性和流變性。但二者對于二氧化鈦顏料的作用又是相互關(guān)聯(lián)的，實(shí)踐證明無機(jī)表面處理和有機(jī)表面處理共用效果會更佳。
現(xiàn)著重介紹目前工業(yè)上普遍采用的鋁、硅、鋯等幾種無機(jī)金屬水合氧化物（或氫氧化物）的氯化法鈦白無機(jī)表面處理。
