1.概述
众所周知,钛白(TiO2)作为一种优异的白色颜料,实际可被利用和发挥作用的只是钛白颜料粒子的外表面。而粒子的内核则没有发挥应有作用。因此,作为颜料级钛白,其以内核形式存在实际是一种资源的严重浪费。据资料[1]介绍:目前每年全球钛白颜料的生产和消费量350~380万吨,而钛白作为内核的浪费则占总量的30%~60%,这是一个十分惊人的数字。
如果将这部分被浪费的内核节约下来,用低成本的无机内核取,核外包覆可充分利用和发挥作用的颜料级钛白,则将极大地提高颜料级钛白的资源利用性,更给经济、环保及社会带来意义深远的价值和影响。目前市上出售的云母钛珠光颜料,严格意义上也是一种全膜钛白粉,只不过云母钛珠颜料与包核钛白所包覆的内核不同,而且,全覆量、包覆方法、包覆粒子的粒径以及用途不同而已。因此从一定意义上说包核钛白已具有30多年的历史。
正是因为云母钛珠光颜料的生产原理和成熟技术给我们的启发,使包核钛白能较快地得到工业化生产和应用。在实际应用中包核钛白的某些性能甚至超过美国杜邦公司的R-902的水平,而成和介格则远低于R-902,显示出诱人的广阔前景。
2.包核钛白的生产技术原理
2.1根据文献介绍及我们的研究结果表明,目前国内包核钛白的生产有三种方法:①物理方法②化学方法③物理和化学综合方法,这三种方法由于原理的不同,生产出的包核钛白在质量和成本上有很大差异。
上述三种方法尽管有方法、质量、成等差异,但是很重要的一点是相同的。那就是干法生产包核钛白,与一般包覆方法,如云母钛生产的湿法有本质的不同。干法生产包核钛白的优点是:设备投资少,生产效率高,生产成本低,没有环境污染。
2.2物理法生产原理及其缺陷
2.2.1物理法生产包核钛白是自俄罗斯高效工艺材料研究院(原苏联国家建委建材中心)引进的一项技术。该技术以无机内核材料(碳酸钙、高岭土等)外包钛白的方法生产包核钛白。生产中采用离心振动磨等相关设备和工艺,使内核与钛白之间产生分子间力(范德华力、氢键力)和静电力等,从而相互吸附成为包核钛白。该法的优点是:生产效率高、工艺流程短、节约原材料和能源,没有环境污染。
2.2.2物理法生产包核钛白的缺陷
2.2.2.1由于工艺和设备的原因,生产过程中钛白与内核之间相互吸附是不完全的,核与钛白之间的相互吸附不可能达到100%,而是呈概率分布,因此只具有统计学上的意义。所以生产出的包核钛白量极不稳定,难以被市场和客户接受。
2.2.2.2由于钛白对内核的包覆仅是物吸附,其分子间的作用力和静电力较弱,钛白容易从内核的表面脱落。包核钛白在介质中不能承受高剪切力和强挤出力,从而使包核钛白应用性能下降甚至丧失。因此,综合以上因素分析,单纯依靠物理法生产包核钛白这条途径是行不通的,将逐步被淘汰。
2.3化学法生产包核钛白的原理
针对物理法生产包核钛白的缺陷,我们摒弃了物理法,成功地开发出化学法生产包核钛白的配方和工艺,从而使包核钛白在实用化方面较物理法大大地前进了一步。