钛白粉两种分散方式的比对
周海洋，吴燕俊
(镇江泛华检测科技有限公司，江苏镇江212000)
摘要：钛白粉被称为“白色颜料之王”，是一种无机颜料，广泛应用于涂料、造纸、塑料、油墨等领域。当钛白粉应用于在涂料体系中，其分散对涂层的遮盖、光泽、颜色是至关重要的。振荡研磨与高速搅拌是目前工厂与实验室最常使用的分散方法，本实验通过这两种分散方式将钛白粉分别分散于油性涂料体系和水性涂料体系中。在油性涂料体系与水性涂料体系中分别比较这两种分散方式，结合分散原理，找出更合适钛白粉分散的方式。
关键词：钛白粉;振荡研磨;高速搅拌
钛白粉是商品二氧化钛的俗称，分子式为TiO2，是涂料中使用最广泛的颜料。它是一种超细粒子．这些超细粒子在表面的分子数和颗粒内部相比占有相当大的比例，裸露在颗粒表面的分子处于力场的不均匀状态之中，颜料粒子表面存在着很高的能量，使得钛白粉颗粒有聚集倾向以缩小比表面积．减少白南能。为了有效发挥钛白粉同有的颜料特性，必须把钛白粉的一次粒子均匀地分散在应用体系介质中。通常颜料在涂料工厂与实验室有以下几种分散方式：振荡研磨、高速搅拌、三辊磨分散、砂磨、平磨仪分散。每种分散方式的分散原理与操作方式各不相同，其中振荡研磨分散与高速搅拌分散使用最广泛。按照分散体系的不同，又有油性分散与水性分散。本实验将同一个钛白粉通过振荡研磨与高速搅拌的方式分别分散在醇酸树脂漆基中制成油性涂料浆，分别测量不同分散时间的分散细度并记录下来。再将钛白粉通过以上两种方式分散于水性醋酸乳液中制成水性涂料浆中，分别测量不同分散时间的分散细度并记录下来。将数据归纳汇总，分别比较在油性涂料体系中和水性涂料体系中两种分散方式的优劣。
1 实验
1.1 方法依据
GBT21868.3-2008《颜料和体质颜料评定分散性用的分散方法第3部分：用高速搅拌分散》；
GB／T21868.2-2008《颜料和体质颜料评定分散性用的分散方法第2部分：用振荡研磨分散》;
GB／T1724—19《涂料细度测定法》
1.2 主要仪器
油漆调制机(振荡频率670～680次／min，振动幅度±15°)；刮板细度计(0～25微米、0～50微米、0～100微米)；高速分散机(分散盘直径50mm，分散刀片12爪)：电子天平(精确至0.01g)；电子实验表(精确至秒)。
1.3 主要实验材料
国内市场上的金红石型钛白粉R;长油醇酸树脂(固含40％，粘度：涂4杯流出时间32s);水性醋丙乳液(固含50％)；玻璃瓶(195mL)和玻璃珠(直径2～3mm)：马口铁罐子(直径85mm)。
1.4 实验步骤
1.4.1 油性涂料浆制备
按照GB／T21868.2-2008标准用振荡研磨的方式将钛白粉试样分散制成浆料。将醇酸酸树脂漆基(固含40％)加入装有玻璃珠的玻璃瓶内，再加入定量的钛白粉试样R。使钛白粉在浆料中质量比占40％。准备8个装有同样钛白粉R与醇酸树脂漆基的玻璃瓶。将8个玻璃瓶全部装入油漆渊制机振荡分散，每隔2min取下一个玻璃瓶。使8个玻璃瓶里的钛白粉分别振荡分散2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min，制成不同分散程度的油性浆料。
按照GB／T21868.3—2008标准用高速搅拌的方式将钛白粉试样分散制成浆料。将醇酸树脂加入马口铁罐子中，在低速搅拌下加入钛白粉，使钛白粉在浆料中质量比为40％，充分润湿钛白粉。清理未润湿的钛白粉，高速搅拌分散2min制成油性料浆。重复上述操作，分别制备高速搅拌分散2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min的不同油性涂料浆。
1.4.4 水性涂料浆制备
按照GB／T21868.2-2008标准用振荡研磨的方式将不同钛白粉试样分散制成浆料。将水性醋丙乳液(固含50％)加入装有玻璃珠的玻璃瓶内，冉加入定量的钛白粉试样R，使钛白粉在浆料中质量比占20％。准备8个装有同样钛白粉R与醋丙乳液的玻璃瓶。将8个玻璃瓶全部装入油漆调制机振荡分散，每隔2min取下一个玻璃瓶。使8个玻璃瓶里的钛白粉分别振荡分数2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min，制成不同分散程度的水性浆料。
按照GB／T21868.3—2008标准用高速搅拌的方式将不同钛白粉试样分散制成浆料。将醋丙乳液加入马口铁罐子中，在低速搅拌下加入钛白粉，使钛白粉在浆料中质量比为20％，充分润湿钛白粉。清理未润湿的钛白粉，高速搅拌分散2min制成水性料浆。重复上述操作，分别制备高速搅拌分散2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min的不l司水性涂料浆。
1.4.3 分散细度的测定
按照标准GB／T1724—19标准中的A法用刮板细度计测量振荡研磨和高速搅拌制成的油性涂料浆和水性涂料浆．记录下细度读数，油性体系结果见2.1，水性体系结果见2.2。
2 结果与讨论
2.1 振荡研磨与高速搅拌在油性体系中的比对
钛白粉通过两种分散方式分别分散在油性体系中的分散细度结果见图1。从图1中可以看出，分散时间越久，分散细度越好。两种分散方式的趋势是一致的，刚开始分散的时间段，明显分散细度呈快速下降趋势，随着时间的增加，细度下降越来越慢，直至不再变化．表明分散已经到达各自分散方式的最佳程度。两种分散方式相比，振荡研磨的分散程度明显好于高速搅拌，在最短的时问内到达最佳程度，且振荡研磨的最佳分散程度明最好于高速搅拌的最佳分散程度。
2.2 振荡研磨与高速搅拌在水性体系中的比对
钛白粉通过两种分散方式分别分散在水性体系中的分散细结果见图2。从图2中可以看出，钛白粉在水性体系中分散时间越久，分散程度越好，当到达该分散方式的最佳分散程度时，细度将不再变化。与在油性体系中相比，钛白粉在水性体系分散，分散细度变化趋势没有那么快。两种分散方式相比，振荡研磨分散明显优于高速搅拌，相同分散时问，振荡研磨分散的细度明显小于高速搅拌分散，且振荡研磨的最佳分散程度优于高速搅拌的最佳分散程度。
3 结论
对于钛白粉而言，无论是振荡研磨分散还是高速搅拌分散，随着分散时间的增加，都能将钛白粉均匀分散到应用体系中。
振荡研磨分散主要是通过研磨介质(如玻璃珠、锆珠等)的振荡运动将团聚在一起的钛白粉粒子团打散开来，均匀分布于应用涂料体系中。
高速搅拌分散是通过分散盘在涂料体系里高速转动产生巨大的剪切力，钛白粉粒子团在剪切力下被打碎在体系中。
从本实验看，振荡研磨分散的分散效果明显好于高速搅拌分散。振荡研磨分散时，钛白粉与涂料介质在玻璃珠360度撞击研磨下，大的颗粒及颗粒冈能全部很好的分散开来；而高速搅拌分散时，钛白粉与涂料介质在分散盘剪切力下分散，但是由于分散死角的限制，比如分散盘下面，分散容器的脚边处。钛白粉并不是都能完全分散到，存在局限性。因此，相同的分散时间，振荡研磨的分散性明显好于高速搅拌分散性。虽然振荡研磨分散效果更好，但是由于分散完，研磨介质的清洗回收较费时且研磨介质的损耗，部分工厂与实验室还是使用高搅分散。各厂家与实验室可综合考虑，找出最适合自己的分散方式。
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