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钛白粉在各行业中的应用

 日期:2017/1/20 16:48:42 人气:422

钛白粉是一种重要的精细化工原料,它是最重要的白色颜料,占全部白色颜料使用量的80%,世界上90%的钛资源都用来制造钛白粉,是仅次于合成氨和磷酸的第三大无机化学品(以价值计)。钛白粉是应用广泛、市场需求量极大的一种白色无机颜料。钛白粉的主要应用领域包括:涂料、色母粒、塑料、造纸等。

一、涂料

涂料是钛白粉的最大用户。通常,钛白粉在涂料领域的消耗量占钛白粉应用领域消耗量的60%,同时它也是涂料工业中用量最多的一种颜料(各种涂料中钛白含量10%~35%)。钛白粉用量较大的几类主要涂料品种如下:

乳胶漆

乳胶漆是水性涂料的一种,是把树脂用水乳化后,加入颜料分散而成的新型涂料。乳胶漆不含溶剂或含有少量溶剂,具有耐候、可刷洗、环保等优点,广泛用作建筑涂料。随着城市建设和房产业的飞速发展,建筑涂料的需求非常旺盛,可以说乳胶漆是近年来涂料行业发展最快的品种。乳胶漆分内用和外用,外用的必须使用金红石;内用的国内多选用锐钛型,国外公司仍然使用金红石。内用的以酚醛树脂居多。内用乳胶漆主要是平光乳胶漆,平光乳胶漆的配方主要包括溶剂(水)、颜料、填料、分散剂、乳液、湿润剂、增稠剂、消泡剂、及其他助剂。外用乳胶漆最多的是丙烯酸型。

一般乳胶漆加工工艺为:将颜料、填料、分散剂、水、消泡剂等预混合,高速搅拌(或研磨)达到一定细度后,再加入乳液、其他助剂等,高速搅拌(或研磨)即得产品。

卷材和印铁涂料

彩钢是近年来发展起来的新品种,彩钢具有坚固耐久、使用方便、美观大方、可以拆卸等优点,从而受到用户欢迎,卷材涂料和印铁涂料也就应运而生。有的彩钢生产厂甚至专门建设了卷材涂料生产线。卷材涂料是通过专门的涂漆机涂在钢板或其它金属表面上,再经过烘烤成型。卷材涂料又可分为里层和表层,表层又分为底漆和面漆。表层要求高,面漆的要求更高。卷材涂料一般都使用金红石,背面漆要求低,可以使用国产金红石和环氧树脂,面漆原料一般采用聚酯和进口金红石钛白粉。

汽车漆

汽车漆有高级和中低级之分,最好的是轿车漆,其次是卡车和客车漆。汽车漆主要要求钛白粉的耐候性、光泽和遮盖力。目前能够使用在轿车漆中的钛白品牌很少,均为专用型进口氯化法金红石钛白,如R2310、R706等。国产金红石钛白目前只能占据汽车漆中低档市场。

粉末涂料

粉末涂料是使用树脂与颜料等助剂直接热熔,使颜料分散在熔融的树脂中,再冷却粉碎而成。由于粉末涂料不含溶剂,使用时不会造成环境污染;同时粉末涂料在使用过程中还可以回收,对节约能源也很有好处。粉末涂料通过静电喷涂于家电、汽车零件等金属件上,也可以用于塑料、木料等非金属制品上,用途非常广泛,施工良好的粉末涂料其表面光泽能够与油漆媲美。粉末涂料根据所用树脂不同分为:环氧改性、丙烯酸、聚酯等类型。采用的钛白粉绝大多数是金红石型钛白。

二、塑料

塑料工业是钛白粉的第二大用户,通常,钛白粉在塑料领域的消耗量占钛白粉应用领域消耗量的20%。塑料工业是近几年增长最快的领域,年均增长率6%,全世界500余个钛白粉牌号中,有50多个牌号是属于塑料专用的。钛白粉在塑料制品中的应用,除了利用它的高遮盖力、高消色力及其他颜料性能外,它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能,使塑料制品免受UV光的侵袭,改善塑料制品的机械性能和电性能。由于塑料制品比油漆和油墨的涂膜厚得多,因此它不需要太高的颜料体积浓度,加上它遮盖力高,着色力强,一般用量只有1%~5%。几乎所有热固性和热塑性的塑料中都使用它,如聚烯烃类(主要是低密度的聚乙烯、聚丙烯)、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯等,它既可以与树脂干粉混合,也可以与含增塑剂的液体相混合,还有一些是把钛白粉先加工成色母粒后再使用。

大多数塑料用钛白粉粒径都较细,通常涂料用钛白粉的粒径为0.2~0.4μm,而塑料用钛白粉的粒径为0.15~0.3μm,这样可以获得蓝色底相,对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。

塑料用钛白粉一般都要经过有机表面处理(多元醇、硅烷或硅氧烷),因为塑料用钛白粉与涂料用钛白粉不同,前者是在低极性的树脂中,通过剪切力加工混合,有机表面处理后的钛白粉,在适当的机械剪切力下,能较好地分散。

三、造纸

造纸是钛白粉的第三大用户。装饰纸、圣经纸和纸币中一般都要使用钛白粉,使用钛白粉的纸张,白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透,在相同条件下不透明度比碳酸钙、滑石粉高10倍,质量也能减轻15%~30%。装饰纸也称为钛白纸,主要用于制作家具、地板、壁纸等原材料。对于有抗老化的要求的纸张,必须使用金红石;更多的金红石是使用在高灰份的纸张中,这种高灰份的纸张必须使用金红石,因为锐钛型钛白的遮盖力达不到要求。锐钛型钛白均用在低灰份的纸张中,如圣经纸和纸币等,圣经纸要求纸张有很好的不透明度,一般使用锐钛型钛白即可满足;造币纸也要求很好的不透明度,主要也使用锐钛型。在国内,装饰纸使用的钛白量远远高于其它两个品种,这种形势是由我国的消费水平决定的。据不完全估计,国内用于装饰纸的钛白每年超过3万t。装饰纸中钛白用量占20%~40%,其它纸中钛白占1%~5%。金红石用于耐候、高灰份的纸张,锐钛型用于对耐候要求不高、低灰份的纸张,决定造纸厂选用何种钛白的主要原因是造纸的成本,也就是钛白的性价比。由于钛白在造纸中的成本比例高达30%~50%,因此造纸厂在满足用户要求的情况下,对选择钛白斤斤计较,能使用锐钛型决不使用金红石。

造纸行业对钛白质量的要求,按重要性的顺序为:

1)遮盖力(不透明度):含相同钛白的纸张能够遮盖住底色的能力,这个指标决定了钛白的性价比。简单说,遮盖力高的钛白,一般价格高,但使用量少,因此每吨纸张中钛白的成本可能较低;遮盖力低的钛白,虽然价格低,但用量大,导致每吨纸张中钛白的成本升高;

2)白度:钛白的白度决定纸张成型后的外观;

3)分散性:现在的造纸工艺一般都使用分散剂,因此,钛白的水分散性差别不大;

4)耐候性:国产金红石能够满足多数纸张的耐候性能要求,只有很少的纸张需要金红石提供很高的耐候性能;

5)留着率:造纸行业均对过滤的水进行回用,或采用助留剂,一般钛白的回收率都在99%以上,之所以保留这个指标,是因为国际大钛白公司在推销造纸专用钛白时均同时提供助留剂配方和使用方法,以提高服务质量,增加产品竞争力。

四、色母粒

塑料色母粒是一种高浓缩、高效能的颜色配置品,即颜料以超常浓度均匀分布在载体树脂中,并形成一定粒径的颗粒。它主要由核心层(颜料)、偶联层(偶联剂或表面活性剂)、分散层(润滑剂或分散剂)、增混层(载体树脂)等组成。它在塑料中作为染色剂使用,广泛用于吹膜、注塑、热压、等塑料制品的生产。色母粒着色效果优越,使用方便,节约能源,使用时无粉尘和污水,因此备受用户的青睐。色母粒行业由于生产工艺简单、投资少,得到迅速发展。据不完全统计,我国用于色母粒生产的钛白每年2~3万t,所使用的金红石分为高中低三档,高档的使用进口金红石,中档的使用国产金红石,低档的使用国产锐钛型钛白。

色母粒可用于对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和ABS塑料配色。其主要成分有颜料、树脂、分散剂、填料、荧光增白剂、抗氧剂、抗紫外线剂、抗静电剂、增韧剂、光亮剂等,钛白粉在其中作为白色颜料使用,具有无毒、化学性质稳定、遮盖力高、分散性好等优点。

色母粒生产工艺有几种,典型的如:颜料、树脂、分散剂、体积颜料、其他助剂等经过高速搅拌机混合,通过螺杆机挤出机挤出抽丝冷却,再经过切割机切割成色母粒。

色母粒是作为工业原料,性能优劣通常是在后续产品应用中表现出来(如吹膜或注塑),因此,钛白在色母粒中的性能也主要体现在色母粒的应用过程中。主要体现在以下几个方面:

1)钛白的着色能力:决定相同塑料制品颜色使用的钛白量;

2)钛白的白度和色差:决定钛白含量相同的浅色(白色)塑料制品的外观;

3)钛白的分散性:影响色母粒生产成本和塑料制品的外观、光泽等指标;

4)钛白的加工性能:影响色母粒生产成本。

 

 

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