在塑料著色中,二氧化鈦顏料(鈦白粉)是最常用的著色劑,其質量的要求也是最重要的。二氧化鈦的高折射率、健康方面的安全性,出色的分散力及光化學穩定性,使得這種白色顏料成為一種現代高質量塑料必不可少的成分。隨著塑料工業的快速發展,對鈦白粉的需求日益增加。有關統計表明,全世界每年鈦白粉的生產量在400萬噸左右,用于塑料工業的就占到了15%,即60萬噸。
鈦白粉作為一個著色劑,能夠賦予所著色的塑料極高的不透明性及亮度,中性底色以及極高的明度。在塑料異型材中,鈦白粉的作用主要是:
1)賦予不透明性即提供遮蓋力
2)賦予白度和亮度
3)屏蔽和吸收紫外光,防止PVC的紫外降解一即加強耐候性
怎樣選擇鈦白粉才能最大程度地滿足以上三個要求呢?我們可以從鈦白粉的分類和性能來進行選擇。
從晶型結構來看,鈦白粉可以分為銳鈦型和金紅石型,銳鈦型的鈦白粉晶體結構比較疏松,密度在3.9g/cm2左右,這類鈦白粉在遮蓋、白度和耐候方面都較金紅石型的鈦白粉差,主要用在化妝品、造紙等滿足其強調藍色相的要求;金紅石型鈦白粉晶體結構更緊密,密度在4.2g/cm3左右,能更有效地散射可見光,更穩定,具有更小的光學生活性,較適用于塑料和涂料。
從是否經過表面處理來看,鈦白粉可以分為經過處理的和未經過處理的。經過表面處理的鈦白粉在分散、遮蓋力、光澤、著色力和耐候性方面都有所改進,幾乎所有的金紅石型鈦白粉都經過表面處理。鈦白粉的表面處理決定其最終的性能,表面處理在以下幾個方面影響二氧化鈦顏料的性能:
1)對粒徑的影響:表面處理所用的物質如硅、鋁的添加量,進行處理時的環境,都會影響原生粒子的大小和粒徑的分布,進而影響到顏料的色相、光澤、遮蓋力,著色力和分散等。粒徑越接近于0.2微米,制品能得到越藍的色相;原生粒子的凝聚越少,遮蓋力、著色力和分散性越好。
2)對耐候性能的影響:鈦白粉表面處理用的無機物有硅、鍺、鋁等,鋁主要是提高鈦白粉的化學穩定性,硅和豬主要是提高二氧化鈦的耐候性。表面處理層中硅的添加量越高,耐候性越好。