非水和水性涂料中钛白粉的稳定.docx

非水和水性涂料中钛白粉的稳定

涂料级钛白粉

用于涂料的钛白粉，主要是金红石型高纯钛白粉，采用氯化或者硫酸法制造。用于“遮盖”的钛白粉主要粒径通常是0.25-0.3μm。为了降低颜料的光活性，金红石型钛白粉晶体用其他金属氧化物进行了改性。另外，还用很薄的无机氧化物（铝、硅、锆）沉积在颜料的表面，以防吸收添加剂。

有机表面处理（三羟甲基丙烷、新戊基乙二醇、各种表面添加剂、硅树脂等），主要用于提

高钛白粉在有机和水性介质中的分散性。这些有机处理本身，绝大多数情况下，不能提供足够的抗絮凝稳定性，所以，涂料制造商还需要使用额外的添加剂来获得较好的颜料稳定性。钛白粉的润湿、分散和稳定剂

分散钛白粉需要好几种添加剂。由于钛白粉相对容易润湿和分散，添加剂主要是提高颜料分散的抗絮凝稳定性。在溶剂型体系或者无溶剂体系，可使用阴离子、阳离子、电中性、或者两性产品，对于水性应用，阴离子、阳离子、电中性产品都可使用。有时可以合并使用非离子型表面活性剂。颜料表面处理方法，和最佳添加剂种类之间，存在明显的联系，同时也会受到树脂和溶剂选择的影响。本项研究的目的，是为各种体系推荐合适的钛白粉添加剂。钛白粉稳定剂用量

提高各种添加剂的用量（根据离子特点、分子量和化学性质不同）可提高颜料稳定性，通常体现在光泽和雾度方面。图一和图二展示了烘干溶剂型涂料的这些特点。

图一：用量和光泽的关系

图二：用量和雾度的关系

这些数据和大量其他实验的结果一致，说明优化的用量水平，按照钛白粉计算，大约应该是活性成分2%左右。这个用量可根据以下因素调整：

?

1、涂料的特定需求――例如，建筑涂料和卷材涂料用量少，而汽车涂料多一些

?

2、基料的类型和化学性质――水性体系需要的量最高

?

3、添加剂的化学成分――对于较少的中等分子量的电中性添加剂，效果通常比分子量更高的阳离子或者阴离子添加剂更好。

透明钛白粉和普通级别的钛白粉相比，用量可能提高五到八倍。添加剂优选

钛白粉颜料的改性方式（无机表面处理）与最佳添加剂之间存在固定搭配关系。对于碱性表面处理的颜料，通常使用阴离子或者电中性的添加剂可以提供最佳稳定性（图三）

图三：用Al2O3稳定处理的钛白粉

对于中性表面的钛白粉，推荐使用电中性添加剂，对于硅处理的产品，推荐使用阳离子。（图四和图五）

图四：使用Al2O3/SiO2稳定处理的钛白粉

图五：使用SiO2稳定处理的钛白粉

使用高密度硅酸作为稳定剂，处理过的钛白粉，通常光泽和雾度的区别最大。

添加剂颜料Kronos2160颜料Kronos

添加剂

颜料Kronos2160

颜料Kronos2190

（氧化硅处理）

（氧化铝处理）

阴离子Polymer190

8

85

电中性Polymer180

78

75

阳离子Polymer191

83

21

非离子Polymer192

67

66

表1：高光丙烯酸乳液的光泽值

钛白粉等电点和添加剂选择

%（20度）

部分钛白粉供应商提供了表面无机处理的详细信息，12但是也有很多供应商仅仅说明主要成分（氧化铝、氧化硅、氧化锆等等），不提供具体的无机氧化物数量。缺少这些信息会导致选择添加剂时发生困难。

这时，需要确定钛白粉颜料的等电点（调节溶液的PH值使得钛白粉颜料呈电中性），或者向供应商索取这个数据。这能够清楚确定哪一种添加剂最适合这种颜料。

图六显示了最常用钛白粉产品的等电点。

图六：常用钛白粉产品的等电点

利用添加剂化学性质和等电点，来确定最佳添加剂。在这一部分研究中，对13种不同的聚合物润湿剂、分散剂（四种阴离子、三种电中性、六种阳离子）进行了评估。

图七：钛白粉等电点和最佳添加剂选择

在阴离子/电中性区域，以及电中性/阳离子添加剂区域，有部分重合。但是绝大多数情况下，等电点能清楚地指示每种颜料对应的，最佳添加剂的化学性质。

润湿剂和分散剂的副作用

负面作用很少发生不良作用，因为按照钛白粉计算，润湿剂和分散剂优化的剂量水平，相对很低（只有2%）。最常见的问题是，添加剂的化学性质，影响了某些敏感基料的存储稳定性。

阳离子添加剂可以和环氧基团发生聚合，所以能降低环氧体系的存储稳定性。阴离子添加剂

由于其酸性催化性能，能和部分高反应活性的脲醛树脂，或者三聚氰胺―甲醛树脂基材配方发生反应，所以将会降低这些产品的存储稳定性。

另一个副作用是降低涂料的耐水性或者耐潮湿性能，特别是大剂量添加极性添加剂的情况下。造成这种问题的产品包括非离子润湿剂、永久性水溶性阴离子、阳离子或者电中性品种。正面作用使用兼容性比较好的润湿和分散剂时，可以逐渐提高白色基础涂料容纳着色剂的性能，特别是水性体系。在各种水性乳胶建筑涂料中添加阳离子/非离子型丙烯酸润湿和分散剂，效果很好。

最近