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| 東莞沃海鈦白粉《技術(shù)》：表面處理劑對鈦白粉在丙烯酸涂料中性能的影響 東莞沃海鈦白粉《技術(shù)》：表面處理劑對鈦白粉在丙烯酸涂料中性能的影響 東莞沃海公司坐落于東莞，不滿足于東莞市本地的銷售，隨著業(yè)務(wù)的逐漸擴(kuò)展，公司從很早的時(shí)候就開始布局，我公司為四川攀枝花東方鈦業(yè)有限公司華南區(qū)總代理以及負(fù)責(zé)其在中東，拉美以及非洲的出口業(yè)務(wù)。分別在廣州、東莞、珠海、上海建立大型倉庫，讓自己的產(chǎn)品銷遍全國各大城市，讓公司成為全國經(jīng)營化工鈦白粉為主的大型的貿(mào)易公司。東莞沃海作為以經(jīng)營化工鈦白粉為主的貿(mào)易公司，代理多家鈦白粉企業(yè)產(chǎn)品，以中高檔鈦白粉為主，以及其他立德粉、滑石粉、透明粉、硫酸鋇、群青等化工產(chǎn)品種類齊全。 鈦白粉作為“白色顏料”，具有白度高、不透明性高、物理化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙和油墨等領(lǐng)域。鈦白粉在涂料領(lǐng)域使用量多，占總使用量57%左右[1]。目前國內(nèi)高檔涂料領(lǐng)域使用鈦白粉主要依靠進(jìn)口，而國內(nèi)生產(chǎn)鈦白粉由于應(yīng)用性能存在差異等原因，一般只能用于性能要求不高的中、低端領(lǐng)域或配合國外產(chǎn)品應(yīng)用到較為的領(lǐng)域，很少能單獨(dú)替代國外牌號產(chǎn)品而占領(lǐng)市場。這是由于鈦白粉常規(guī)檢測結(jié)果與應(yīng)用體系存在差距，因此出現(xiàn)鈦白粉生產(chǎn)廠家常規(guī)檢測指標(biāo)良好，接近或好于國外產(chǎn)品，但在涂料制備過程中卻存在油分散性差、分散穩(wěn)定性差等問題。針對這些問題，研究人員進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)探索，發(fā)現(xiàn)鈦白粉的不同表面處理對其在溶劑型涂料中性能表現(xiàn)有較大影響。 本研究對不同有機(jī)處理劑處理過的鈦白粉產(chǎn)品進(jìn)行丙烯酸體系應(yīng)用性能檢測，從而選擇適合此領(lǐng)域的鈦白粉，以替代國外產(chǎn)品。 1 實(shí)驗(yàn)材料及方法 1.1 實(shí)驗(yàn)材料 丙烯酸樹脂：TZB-62，江蘇天竹化工科技有限公司；金紅石型鈦白粉：選擇R1、R2、R3和R902+、R706以及美禮聯(lián)RCL595產(chǎn)品。R1、R2、R3為錦鈦產(chǎn)品，分別采用3種不同有機(jī)表面處理劑進(jìn)行包膜，其中R1用硅烷偶聯(lián)劑處理，R2用多羥基多元醇處理，R3用普通多元醇處理；國外產(chǎn)品用多元醇類處理?；旌先軇禾旖蛑逻h(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；分散劑：BYK公司。 1.2 涂料配方 本研究主要采用2種方法對鈦白粉的應(yīng)用性能進(jìn)行檢測，研究鈦白粉在丙烯酸體系中的不同表現(xiàn)。采用高速分散方式，考察鈦白粉在溶劑型涂料中的分散狀況，配方見表1；采用混合振動(dòng)方式，檢測鈦白粉在漆料中的分散穩(wěn)定性及遮蓋力、光澤等，實(shí)驗(yàn)配方見表2，配方2采用與配方量等量的鋯珠作為研磨介質(zhì)。 表1 采用高速分散實(shí)驗(yàn)配方 表2 采用混合振動(dòng)式實(shí)驗(yàn)配方
1.3 試驗(yàn)設(shè)備 SK450振動(dòng)式混合機(jī)：錦州市遼西利達(dá)機(jī)電設(shè)備有限公司；QSJ-高速分散機(jī)：天津力松電機(jī)有限公司；101-1B型電熱恒溫干燥箱：西安明克斯有限公司；CM-3600d分光光度計(jì)：日本美能達(dá)有限公司；RK-涂布器：天津中環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；BYK微型多角度光澤儀：德國畢克-加特納公司；刮板細(xì)度計(jì)：天津精科聯(lián)試驗(yàn)機(jī)有限公司；JA5003B電子天平：上海精密儀器有限公司。 1.4 檢測方法 1.4.1 油分散性 用調(diào)刀取制備好的漆料放在刮板細(xì)度計(jì)凹槽上端，用刮板快速刮片，在3 s內(nèi)讀取分散性數(shù)據(jù)（μm），讀數(shù)越大，表示分散性越差。本研究用“細(xì)度”表示分散性的指標(biāo)。 1.4.2 分散穩(wěn)定性 將制好的漆料在常溫下放置20 d，用刮板細(xì)度計(jì)檢測分散狀態(tài)，從而反映漆料是否存在返粗現(xiàn)象，未出現(xiàn)明顯變化為分散穩(wěn)定性好。 1.4.3 涂膜遮蓋力 取適量涂料放在標(biāo)準(zhǔn)的黑白卡紙的一端，使用自動(dòng)涂布機(jī)快速涂布，編號,放置在55 ℃烘箱內(nèi)20 min左右至表面干燥即可,使用分光光度計(jì)測得黑板和白板上的反射率,用對比率反映涂膜的遮蓋能力。 對比率=（黑板反射率/白板反射率）×，對比率越大，涂膜遮蓋力越好，表示鈦白粉在涂料中的遮蓋力越好。 1.4.4 涂膜光澤 用光澤儀測量上述制備好的黑白漆板光澤。 1.4.5 常規(guī)分散性 取1 g鈦白粉樣品，無色漿料2 g，在平磨儀上研磨，轉(zhuǎn)速25 r/min，研磨4次，后收集起來，用刮板細(xì)度計(jì)檢測細(xì)度。 2 結(jié)果與討論 2.1 高速分散實(shí)驗(yàn)結(jié)果 油分散性是指鈦白粉在應(yīng)用的樹脂體系中能夠分散開并能持續(xù)穩(wěn)定的能力，表征鈦白粉在機(jī)械等外力存在時(shí)，能夠在樹脂體系中分散的難易程度[2]。油分散性指標(biāo)表征了鈦白粉在涂料中的存在狀態(tài)，只有呈現(xiàn)好的分散性能，才能體現(xiàn)鈦白粉的其他性能。本文采用QSJ高速分散機(jī)，1 500 r/min進(jìn)行試驗(yàn)。采用人工刮細(xì)度法測定高速分散后涂料的細(xì)度，結(jié)果見表3。 表3 不同牌號鈦白粉在丙烯酸樹脂涂料體系中研磨時(shí)間與細(xì)度的關(guān)系
從表3可以看出，在國產(chǎn)產(chǎn)品中R2的細(xì)度較好，即分散性較好，更適合應(yīng)用在丙烯酸樹脂體系中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明不同的有機(jī)處理劑對產(chǎn)品的影響較大。 鈦白粉的分散性與鈦白粉和分散介質(zhì)極性的平衡、鈦白粉的電荷、鈦白粉粒子的形狀、鈦白粉介質(zhì)的表面張力、鈦白粉的表面積與親介質(zhì)性幾個(gè)方面有關(guān)，由于采用相同原料，因此鈦白粉粒子的形狀影響可以忽略，只考慮其他幾方面原因。眾所周知，多羥基醇類產(chǎn)品的親水極性基團(tuán)更易于被物理吸附等方式結(jié)合在鈦白粉表面，而親油的非極性基團(tuán)向外與有機(jī)分散劑介質(zhì)作用，降低了鈦白粉介質(zhì)的表面張力和表面積，改變了整個(gè)基團(tuán)的潤濕性，從而使R2的分散性得到提高。 涂料生產(chǎn)商對入廠鈦白粉的要求為終研磨細(xì)度達(dá)到20以下。RCL595產(chǎn)品在30 min就能達(dá)到要求；而其他產(chǎn)品需研磨40 min甚至50 min才能達(dá)到要求。分析RCL595產(chǎn)品研磨時(shí)間短的原因，可能是由于此產(chǎn)品采用的多元醇處理劑與鈦白粉基體結(jié)合后，與丙烯酸樹脂體系更易相容，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定分散效果。 2.2 振動(dòng)混合頭驗(yàn)結(jié)果 分散穩(wěn)定性主要表征鈦白粉與樹脂的相容性，相似相容或通過化學(xué)鍵鏈接，使鈦白粉均勻地分散在介質(zhì)體系中，保持漆料穩(wěn)定的性能。 將經(jīng)過振動(dòng)式混合機(jī)得到的樣品涂覆在基體表面，測試不同鈦白粉對遮蓋力、分散穩(wěn)定性以及光澤的影響。重點(diǎn)考察了在丙烯酸體系中不同牌號鈦白粉對漆料遮蓋力、細(xì)度以及光澤的影響。遮蓋力板采用自動(dòng)涂布機(jī)制備，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，減少誤差，試驗(yàn)結(jié)果列于表4中。 表4 不同牌號鈦白粉對丙烯酸體系涂料中各指標(biāo)的結(jié)果
從表4可以看出，通過振動(dòng)式混合機(jī)充分振動(dòng)20 min后細(xì)度都能達(dá)到要求，鈦白粉與樹脂、助劑能夠充分混合，使其的光學(xué)性能、遮蓋性能得到了良好表現(xiàn)。 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在丙烯酸體系涂料中，采用不同牌號的鈦白粉在產(chǎn)品遮蓋力、分散性、穩(wěn)定性能及光澤都有不同的表現(xiàn)，其中RCL595的遮蓋力優(yōu)，而R2與R902+、R706效果相當(dāng)，R1、R3效果差。光澤則是R706和R2高，RCL595與R902+次之，R1、R3差。從放置20 d后的細(xì)度分析，各牌號產(chǎn)品在丙烯酸體系中分散穩(wěn)定性較好，都未出現(xiàn)大范圍返粗現(xiàn)象，未出現(xiàn)分層、花白等現(xiàn)象。 結(jié)合表3可以看出，鈦白粉在涂料中的分散狀態(tài)越好，則遮蓋性能越高，分散性決定了鈦白粉的應(yīng)用性能，因此提高產(chǎn)品的分散性是改善鈦白粉應(yīng)用性能的關(guān)鍵。有機(jī)表面處理劑一般分為錨固基團(tuán)和溶劑化鏈兩部分。進(jìn)行有機(jī)表面處理的過程中，鈦白粉基體與錨固基團(tuán)相結(jié)合，在表面形成一層牢固的保護(hù)層，通過溶劑化鏈的空間立體屏障作用，使鈦白粉達(dá)到穩(wěn)定分散的效果。在溶劑型涂料中，鈦白粉被聚合物樹脂所包覆，而聚合物又被溶劑所溶劑化。因此，包覆的樹脂均帶有溶劑化長鏈，而樹脂中的溶劑化鏈與鈦白粉表面的有機(jī)處理劑的溶劑化鏈有一定的相互作用，當(dāng)這些鏈段結(jié)合得較好時(shí)，就達(dá)到鈦白粉在樹脂和溶劑型涂料中均勻分散的目的。多羥基醇類表面處理劑親水基團(tuán)更易于與鈦白粉結(jié)合，在鈦白粉表面形成保護(hù)層，親油的有機(jī)鏈段與丙烯酸樹脂、混合溶劑作用，較好結(jié)合時(shí)，使鈦白粉達(dá)到穩(wěn)定分散作用。鈦白粉、樹脂和溶劑之間相互影響，相互制約，任何一種組分的不同都會影響整個(gè)體系的性能[3-4]，因此選用合理的表面處理劑來增強(qiáng)鈦白粉在丙烯酸樹脂涂料中的分散性具有重要意義。一般在涂料應(yīng)用領(lǐng)域中所使用鈦白粉建議選擇經(jīng)醇類有機(jī)表面處理劑處理的鈦白粉產(chǎn)品，醇類有機(jī)處理劑易于與鈦白粉基體結(jié)合，與丙烯酸樹脂體系發(fā)生交互作用，從而使分散作用增強(qiáng)。 3 結(jié) 語 ?。?）鈦白粉常規(guī)分散性與在丙烯酸樹脂涂料中的分散性存在一定差距，建議鈦白粉生產(chǎn)廠家針對應(yīng)用體系對鈦白粉使用性能進(jìn)行檢測，找到國產(chǎn)鈦白粉質(zhì)量不過關(guān)的原因。 ?。?）在丙烯酸體系中，國外牌號鈦白粉性能表現(xiàn)更優(yōu)，國產(chǎn)R2產(chǎn)品也較適合此體系，可以推薦使用。 ?。?）不同有機(jī)處理劑處理的產(chǎn)品在丙烯酸體系中應(yīng)用性能差異較大，在鈦白粉生產(chǎn)過程中要選擇合適的有機(jī)表面處理劑，滿足應(yīng)用體系要求。 參考文獻(xiàn)略 來源：《鈦白》 沃海網(wǎng)站：:.. 電話：/羅先生
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