“白色之王”钛白粉：你说的“白”，是什么白？

【颗粒在线讯】  钛白粉是应用最广泛的白色颜料，因其对可见光中所有波长的光波都有很强的反射，而呈现白色，广泛应用于油墨、涂料、造纸等行业。白度是钛白粉的重要指标之一，由于钛白粉的白度较高，被称为“白色之王”。钛白粉白度的高低对于钛白粉的应用范围有着极大的影响。涂料、造纸、油墨等工业中，对颜色的要求非常严格，若钛白粉的白度过低，则会减小其应用范围。

（图片来源：攀钢）

近日，中国粉体网小编从攀钢集团钛白产品应用研究中心了解到，研究人员从系统污染、钛白粉加量、生产加工温度、体系相容性这4个方面，针对钛白粉干粉白度与其在各应用领域中所呈现出来的应用白度之间的关系进行了分析和讨论，研究表明，同一牌号钛白产品在不同应用体系中影响钛白粉应用白度的主要因素是体系相容性，而钛白粉的干粉白度与应用白度之间并没有必然相关性。

钛白粉的干粉白度及其影响因素

钛白粉干粉白度是用铝杯将钛白粉恒压至表面成镜面的粉饼，用白度仪或分光测色计检测其粉饼的镜面白度。就目前来讲，影响钛白粉干粉白度的因素有杂质、粒径和粒度分布、颗粒形状、钛含量等。

杂质的影响

在钛白粉工艺中，尤其是硫酸法钛白粉工艺，大部分的作业是为了除去产品中的杂质，因为杂质严重影响钛白粉的应用性能，特别是白度。显色金属氧化物杂质在极低的含量下就能影响白度，这些元素有铁、锰、铬、铜等。

铁含量对白度有显著的影响，随着铁含量的增加，白度下降，当铁含量超过50x10-6后影响尤为明显，建议控制铁含量在30×10-6以下。

粒径和粒度分布

粒径和粒度分布也是影响钛白粉白度的主要因素，它主要是通过钛白粉颗粒对光的反射、散射等现象影响的。钛白粉的粒径越小，白度值越高，这主要是由于钛白粉粒径越小，表面积增大，光的反射、漫反射增强。

据相关试验表明，钛白产品的粒度对产品白度有显著影响，SEM粒度在220~240nm，150~350nm的比例大于75％的样品白度较好。

颗粒形状

颗粒形状是指钛白粉颗粒的存在状态，可分为球状、杆状和层状。这3种颗粒形状在钛白粉中常见，球状为理想状态，但是由于包膜或气粉的因素可能产生杆状和层状。

（图片来源：钛白粉白度的分类及其影响因素，郭会良等）

层状钛白粉的白度略低，球状和杆状的白度非常接近，因此，钛白粉颗粒形状虽然可以略微影响白度，但不是主要因素。在生产中，颗粒的形状主要影响钛白粉的光泽度、遮盖力、分散性等指标。

钛白粉的应用白度及其影响因素

钛白粉的应用白度是指钛白粉添加在下游各应用体系中所呈现出来的漆膜白度、塑料制品白度，纸张白度等。这不仅与钛白粉粒子大小与分布或钛白粉有色金属含量有关，还与钛白粉在应用体系中的相容性相关。因为分散越均匀所能呈现出来的散射光越多，白度越好，反之亦然。研究人员认为，这就是钛白粉干粉白度与其应用白度的主要差异性，也是导致两者之间不存在必然相关性的主要因素。

生产系统污染

在钛白粉生产加工成涂料、油墨、塑料制品、装饰纸等过程中，被分散设备、分散介质等污染而产生的色相变化，导致白度下降，属于异常可控因素。用同一牌号钛白产品做试验，随着钛白粉中铁含量的增加，其在PP板中的亨特白度随之降低。由此可知，钛白粉中的铁含量多少是影响钛白粉应用白度的主要因素之一。

钛白粉加量

在一定范围内，随着钛白粉加量的增加，其白度值也随之增加，但是在超出一定范围值以后，由于体系分散性下降，单个粒子散射光的能力降低，其白度值将停止增长，或者有所下降。用户应用配方均为成熟配方，无论是从应用性能，还是生产成本考虑，一般不会存在钛白粉使用过量的情况。

研究人员用同一牌号钛白产品做试验发现，当钛白粉加量＜10%时，随着钛白粉加量的增加，其在PP板中的亨特白度随之提高；当钛白粉加量＞10%时，其在PP板中的亨特白度无明显变化，甚至还有部分降低的现象。由此可知，在一定范围内增加钛白粉用量是可以提高其应用白度的，但是当加量超过临界值时效果不明显，甚至会因为钛白粉的分散状态相对变差而降低其应用白度。

生产加工温度

钛白粉的最高生产温度在1000℃左右，远远高于涂料（最高热固化温度200℃左右）、油墨（最高热固化温度160℃左右）、塑料（最高生产温度320℃左右）和装饰纸（最高加工温度170℃左右），所以未经过表面处理之前的钛白粉是不会因为应用温度过高而导致色变的。

但是，其表层包覆的有机处理剂（醇类：三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷；胺类：三乙醇胺、1，3-丙二胺；硅烷偶联类：3-氨丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷；聚硅氧烷类：聚二甲基硅氧烷等）的耐高温抗黄变性能差异性较大。

体系相容性

钛白粉生产企业大多会在钛白粉的表层，根据产品设计特点包覆一层有机处理剂，促使钛白粉产生亲水或亲油性。由于体系相容性差异，钛白粉在不同应用体系中所呈现出来的应用性能也不尽相同，其中就包括应用白度。

研究人员对钛白粉干粉白度和多个应用白度（应用检测体系：涂料、塑料、油墨、造纸，最高检测温度200℃)做了对比分析，发现钛白粉的干粉白度与应用白度之间并没有必然相关性；同一牌号钛白产品在不同应用体系中影响钛白粉应用白度的主要因素是体系相容性。

参考来源：

周俊：影响钛白粉应用白度的主要因素，攀钢集团钛白产品应用研究中心2021

吴健春，等：钛白粉白度影响因素分析，攀钢集团研究院有限公司，钒钛资源综合利用国家重点实验室2020

郭会良，等：钛白粉白度的分类及其影响因素，山东道恩钛业有限公司2016

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