中國粉體網訊 鈦白粉粒子的顏料性能通過光學性能體現，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，滿足中低端市場需求。目前，我國復合白粉的研究開發還處于初級階段，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，只能在部分行業的中低檔次產品中得到適度應用，且成本依舊較高。

興業誠鋼鈣業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2326份、1250目金紅石型鈦白粉1215份、1000目氧化鋯36份、無水乙醇4851份、KH7920.251份、正硅酸乙酯47份。本發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，該方法利用現有碳酸鈣生產工藝流程，增加部分工序后即可實現工業化生產，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，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勢，但其功能性和補強效果上各有特點，多種粉體協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發展規劃(2021-2025)

(中國粉體網編輯整理/昧光)

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