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上海矽諾國際貿易有限公司 2020-06-29 點擊2240次
由于科學技術進步和社會經濟的發展，人們越來越關注化工產品的環保問題。在這樣的背景下，國家對含有“三苯”的溶劑型涂料的控制越來越嚴格，這使得國內的許多相關涂料的生產廠家，在提高產品質量的同時，還對一些達不到環保標準的涂料進行改進，并重視開發環保涂料的生產工藝。在這個過程中，水性建筑涂料生產工藝的改進成為了相關從業人員必須深入研究的課題。水性建筑涂料與其它溶劑型涂料比起來擁有許多優點，其以水為分散介質，對環境的污染較小，可以很好的達到環保要求。水性涂料中的主要原料是鈦白粉，鈦白粉的性能將直接影響水性涂料的性能。在溶劑型涂料和水性涂料中加入鈦白粉，可以提升涂料的防腐性能和遮蓋力。
1 水性涂料的分散原理
1.1 乳膠粒的形成與結構
水性涂料的基本成分是乳膠粒。在乳液聚合時，單體進入乳化劑形成的膠束中，然后通過引發劑的聚合作用得到膠體粒子。乳膠粒表面的電位離子在靜電場的作用下，將溶液中帶有相反電荷的粒子吸引到乳膠粒周圍，電位離子和反離子互相作用，形成了雙電層，反離子層由反離子擴散層和吸附層互相作用形成，其中反離子吸附層中的反離子可以隨著膠核一起運動的，其又被稱為吸附層，它們距離膠核很近，吸附得非常牢固。而反離子擴散層中的反離子不會隨著膠核一起運動，且里面的反離子與膠核之間的距離比較遠。膠核表面擁有熱力學電位，而在擴散層的表面也有電位，其被稱為ξ電位。電位的大小代表膠體粒子的帶電情況，一般情況下，電位的數值越大，膠體粒子帶的電就越多，擴散層就會越厚。乳液之所以比較穩定，是因為同種類的膠體粒子帶著相同的電荷，而同種電荷由于受到電場力的影響，互相排斥，使它們可以長時間的懸浮在水中，而不會凝結到一起。一般情況下，乳液中的膠體粒子的穩定與ξ電位有關，ξ電位越高膠體粒子就越穩定。下面是膠體粒子的結構以及電位分布圖：（見圖1所示）。
1.2 雙電層理論
雙電層理論來源于靜電穩定機制，而根據靜電穩定機制，在溶液中加入特殊的電解質，可以增加膠體顆粒表面的電荷數量，提高膠體粒子表面的ξ電位，進而增加顆粒之間的排斥力，保證顆粒的穩定分散性。在使用水性涂料時，通常要求漿液擁有較高的固含量，而且比較穩定，且粘度低。想要漿料穩定，那么漿料中的膠體粒子不能夠太大，否則會因為受到重力的影響而沉降，除此之外，如果膠體的粒子太大，粒子就會互相吸引，彼此粘結到一起，進而發生絮凝現象。為了防止粒子沉降和絮凝，需要增強粒子表面互相排斥的力，如電荷排斥力和抵消高分子之間的吸引力，或者同時使用兩種方法。
1.3 ξ電位對水性涂料分散的影響
從膠體的穩定性理論中可知，膠體質點之間也會有互相作用的范德華吸引力，在膠體質點互相接近到一定距離時，雙電層會對互相接近的膠體質點產生排斥作用，所以膠體質點之間的吸引力和膠體粒子表面電荷的排斥力共同決定膠體粒子的穩定性。而懸浮體的穩定和分散主要由ξ電位值的大小來決定。一般情況下ξ電位的絕對值越大，懸浮體越容易保持分散狀態。在制備漿料的時候，為了提高漿料的分散性，通常需要往漿料之中加入一些高分子電解質以提高懸浮體的分散性能。往漿料中加入分散劑以后，漿料中膠體粒子表面的ξ電位的值會增加，這主要是因為，帶有負電荷的分散劑基團會被吸附道鈦白粉粒子的表面，增加了鈦白粉粒子表面的負電荷值，使粒子之間受到了更大靜電排斥力的影響。
1.4 鈦白粉的表面化學特性
鈦白粉膠體粒子表面的電性由表面吸附的氫氧根離子以及酸離子等荷電粒子來決定。一般情況下，ξ電位與吸附層的厚度有關，吸附層越高ξ電位就越大。當溶液的PH值比等電點高時，膠體粒子的表面就會帶負電荷，當溶液的PH值比等電點小時，溶液中膠體粒子表面就代正電荷。在絕大多數水性涂料中，ξ電位會隨著鈦白粉膠體粒子吸附的的單位吸附的離子量兒增大，所以，可以很容易得出結論，只有鈦白粉膠體顆粒吸附的離子比較多時，膠體粒子的電荷才會趨于穩定。在鈦白粉水溶液中，膠體粒子所帶的電荷并不固定，正常情況下，在溶液的PH值比較小時，膠體粒子表面帶正電，當溶液的PH比較高時，膠體粒子表面會帶負電，如果pH值處于正中間，那么粒子表面則呈電中性。
1.5 鈦白粉的電阻率
負荷粉體微粒的雙電層可能出現被體系中陰離子和陰離子基團壓縮的情況，這種情況會降低粒子的ξ電位，從而影響到整個體系的分散穩定性。而鈦白粉的電阻率，可以反映鈦白粉中雜質存在的情況。想要改善鈦白粉的產品性能，可以通過引入其他元素來完成，如果引入的其它元素合理，鈦白粉的性能就會得到明顯的提高。如果引入的元素不合理，除了可能使產品的性能大大下降，無法滿足使用要求外，還可能是產品成為污染物，達不到環保的要求。
1.6 鈦白粉的pH 值
鈦白粉的PH值與水性涂料的應用性能息息相關。一般來說，品質優良鈦白粉的pH值應該在中性附近，但由于生產鈦白粉的工藝種類比較多，在生產過程中的控制不同，可能造成鈦白粉的pH值偏離中性，所以，讓鈦白粉的PH值保持在中性附近，對于鈦白粉水性涂料的生產具有十分重要的意義。另外，鈦白粉的PH值呈酸性時，還會降低水性涂料干燥的速度，以及分散性降低，使涂料容易發生結底膠化，降低鈦白粉的質量。
2 水性體系對鈦白粉的質量要求
經過研究和結合廠家生產實踐經驗分析，水性體系對鈦白粉的質量要求，主要在于鈦白粉的顏色、粒徑小、電阻率比較高、在堿性環境中也擁有良好的分散性以及防沉降的性能。
3 水性涂料用鈦白粉的生產
企業在生產鈦白粉的過程中，需要重點控制鈦白粉的細度和里面的微量元素，以及表面處理PH和成品的分散性以及電位。在生產過程中要重點關注砂磨、水洗終點和氣流粉碎過程。
3.1 打漿、砂磨
在打漿工藝中，要求漿料的濃度高一些，并控制好分散劑的量，注意不能加入太多，以防影響到后面的工序。在開啟攪拌后，打漿罐中加入適量的水，鈦白粉和二氧化硅分散劑，然后調節漿料的濃度，使漿料的濃度達到工藝的要求。并在進行砂磨時，嚴格控制好漿料的粒徑。為了控制鈦白粉的粒徑，可以將兩臺砂磨機串聯起來使用，并控制好物料的流量，同時不斷檢查漿料的粒徑，并使表面的處理膜可以覆蓋到每顆粒子之上。
3.2 表面處理
表面處理工藝將在極大程度上決定鈦白粉的應用性能，不同的表面處理具有不同的作用。典型的操作過程是，首先查看表面處理釜的工作是否正常，若表面處理釜的工作一切都正常，則將漿料泵入表面處理釜中，進行攪拌而后在加入脫鹽水調節漿料的濃度。調節好漿料的濃度后，再打開蒸汽閥，是漿料的溫度提升到規定的溫度，并保持溫度和加入堿液以調節漿料的PH值。當PH值達到工藝的要求后，按照工藝順序，加入所需的包膜劑。包膜劑加入完成后，調整漿料pH、熟化。以上工藝完成后，可進入水洗工序。
4 結語
對鈦白粉粒子進行表面處理后，生產出的鈦白粉產品在粒徑、電阻率、顏色上的指標，都達到了水性涂料體系的要求。而鈦白粉產品的初始電位也達到了設計的要求，提高了鈦白粉膠體粒子的分散性和穩定性。