中國粉體網訊 鈦白粉學名二氧化鈦，化學式TiO2，具有穩定的物理、化學性質，優良的光學、電學性質，以及優異的顏料性能，是目前用途最廣、應用效果最好的白色顏料，被廣泛應用于涂料、塑料、紙張及油墨等領域。但是，由于鈦白粉具有較強的光化學活性，在應用中極易造成由鈦白粉制成的成品粉化、耐候性變差，同時由于鈦白粉顆粒間存在較大的作用力，影響在其介質中的分散性，最終影響鈦白粉應用的顏料性能，因此必須對鈦白粉進行表面包覆。
鈦白粉包膜改性流程
氧化鋁的包覆處理
氧化鋁（Al2O3）是一種良好的電子受體，可以湮滅TiO2吸收紫外光后激發所產生的光電子，抑制后續活性基團的產生，還可以起到反射紫外線的作用。
氧化鋁的包覆，是在pH值為9~10的TiO2漿液中加入可溶性鋁鹽（NaAlO2和Al2（SO4）3），通過可溶性鹽的水解，帶正電的OH-Al被吸附并包裹于TiO2顆粒表面，形成水合氧化鋁，其中有50%~75%是以Al（OH）3形式存在。pH值不同，水合氧化鋁結構不同：pH=5，為緊密的無定型結構；pH=8~10，為絮狀假勃姆石結構；pH>10，為片狀三水鋁石。
水合氧化鋁包覆處理是鈦白粉生產工藝中常見的表面處理方式之一，能明顯提升鈦白粉的分散穩定性及其他綜合應用性能。
第一，水合氧化鋁包覆鈦白粉使其顆粒表面形成了纖維狀或者絮狀的包覆層，在鈦白粉受到外界物理作用或化學作用時，其纖維狀的包覆層能阻礙鈦白粉顆粒之間碰撞和團聚，從而包覆水合氧化鋁的鈦白粉顆粒之間的分散穩定性和結構穩定性有明顯的改善。同時其水合氧化鋁表面包覆層因其特殊的結構使鈦白粉顆粒之間電位增高，鈦白粉顆粒之間的靜電斥力增大，鈦白粉顆粒之間的微觀碰撞減少并阻礙了鈦白粉顆粒之間的團聚。
第二，包覆在鈦白粉顆粒表面的水合氧化鋁呈絮狀或纖維狀，呈現顯著的連續性和致密性，鈦白粉顆粒表面的羥基含量相比未包覆的鈦白粉明顯增加，從而處理后的鈦白粉在應用體系里的濕潤性明顯提升，更加利于鈦白粉在涂料油墨等應用體系的潤濕分散。
包覆層微觀結構與調控
各包覆工藝參數對氧化鋁包覆層微觀結構的調控規律總結如下：
1）調節反應pH，一方面可以調控水合氧化鋁一次粒子或聚合粒子的生成速率、表面電位及其向鈦白粉顆粒表面的遷移與異相成核速率，進而控制包覆層的連續性及團聚狀態；另一方面可以調控包覆層的物相結構（勃姆石、拜耳石及無定型水合氧化鋁），進而調控包覆層的孔結構特性，其中不同物相氧化鋁包覆層孔隙度由大到小排序為勃姆石、拜耳石、無定型水合氧化鋁。
2）調節反應溫度，一是可以調控包覆層勃姆石的結晶度及晶粒度，進而調控包覆層孔隙度；二是可以調控一次粒子的脫水縮合速率及其與鈦白粉顆粒間的碰撞概率，進而調控包覆層的團聚狀態及孔隙度。
3）水合氧化鋁一次粒子首先在鈦白粉顆粒表面異相成核生成連續致密包覆層，后均相成核生成疏松絮狀多孔包覆層。調節氧化鋁包覆量，可以實現鈦白粉顆粒表面連續致密（內層）-疏松絮狀多孔（外層）勃姆石包覆層的精準調控。
4）調節反應時間，可以調控懸浮液中水合氧化鋁一次粒子的生成速度與濃度，改變一次粒子的成核狀態（均相成核或異相成核），調節包覆層的連續性。
5）調節熟化時間，可以調控水合氧化鋁一次粒子的水解與包覆進程，調整鈦白粉顆粒表面與游離于顆粒之間氧化鋁的比例，改變鈦白粉顆粒表面氧化鋁包覆層的孔隙度及連續性。
6）調節漿料濃度，可以調控懸浮液中水合氧化鋁一次粒子的濃度，改變水合氧化鋁的成核形式（異相或均相成核），進而調控鈦白粉顆粒表面氧化鋁包覆層的連續性。
7）鈦白粉氧化初品由硫酸法或氯化法制得，氯離子或硫酸根可伴隨氧化初品漿料進入包覆過程。研究結果表明，NaCl在氧化鋁包覆鈦白粉過程中，一方面可以通過形成［AlCl4］配位化合物降低懸浮液中水合氧化鋁一次粒子的濃度，同時提高氧化鋁包覆層的孔隙度及連續性；另一方面可以改變鈦白粉初始漿料的粘度，調控水合氧化鋁一次粒子的成核形式（異相或均相成核），降低氧化鋁包覆層的連續性。但是，Na2SO4在氧化鋁包覆金紅石型鈦白粉過程中，對包覆層結構的影響不顯著。
8）不同分散劑種類對氧化鋁包覆鈦白粉樣品包覆層微觀結構及分散穩定性能的影響規律與其對鈦白粉顆粒表面電位的影響規律不一致。其中，具有較長碳鏈長度的分散劑易誘導勃姆石晶核生長并形成纖維狀包覆層，可以通過分散劑的調整誘導勃姆石晶核的生長，調控生成高孔隙度纖維狀氧化鋁包覆層，提升鈦白粉顆粒間的空間位阻。
參考來源：
[1]梁艷等.水合氧化鋁包覆鈦白粉的工藝研究
[2]馮煒光等.鈦白粉表面包覆水合氧化鋁的工藝及性能研究
[3]肖暉等.鈦白粉表面處理及應用研究進展
[4]董雄波等.無機包覆鈦白粉研究進展及發展趨勢
（中國粉體網編輯整理/山川）
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