简介钛白粉塑胶工业应用

时间：2020-12-16 10:16:03 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　简

　介 介——钛白粉在塑胶工业的应用 ??? 钛白粉乃是目前塑胶工业上最重要的白色颜料。它之所以被广泛的使用，是因为当其掺入塑胶制品时，它可有效地散射可见光而赋予白度(whiteness)，亮度(brightness)和不透明度(opacity)。即使在最严苛的处理条件下，它都具有化学惰性，不可溶性和热稳定性。

　??? 市面上各种品级的钛白粉，很少是纯二氧化钛的。大部分是经过沉淀或机械掺合之无机（少部分）处理而在二氧化钛微粒表面形成沉积层，诸如铝和矽等之无机物表面处理将可使颜料有一种或多种重要的性能的改进，如遮盖力、分散容易性、耐候性和抗褪色性。有机物的表面处理可使颜料在特定的塑胶应用中皆有最大的使用价值；而研发不同品级的钛白粉以满足不断变换需求的塑料工业，乃是我们的持续研究的目标。

　??? 本网站提供的资料可作为您适用 Ti—Pure? 二氧化钛（俗称钛白粉）于塑胶中的指引。主要描述了二氧化钛颜料的性质和功能，适宜作为新进者的入门指引，也可作为经验者的参考资料。

　?? ，，介绍钛白粉的品级，在塑胶系统中当作白色颜料的功能和 TiO 2 钛白粉影响最后产品品质的特性。和以及提供如何为特定用途选择适用的 Ti—Pure?钛白粉品级。

　?? 我们将不断增加内容，随时编入最新的资料以改进本网站。然而任何资料都无法取代和杜邦供应商及技术服务人员直接且个别的接触。

　如您需要更多详细资料，请。

　??? 杜邦在诸多钛白粉的制造厂商中以生产产能、产品品质和售后服务领先群伦。身为全球性 Ti—Pure?二氧化钛颜料的供应者，杜邦誓言在这些领域保持领导的地位。

　不同于有色颜料以光线的吸收来产生不透明性（OPACITY），钛白粉和其他白色颜料乃是以光线的反射产生不透明性。这种、反射性是可能的，因为白色颜料可强烈地散射（SCATTER）或偏折(bend)光线。如果一个系统中含有足够的颜料，则所有照射其表面的光线，除了少部分被树脂或颜料吸收外，其余均被反射出去，而使得此系统显得不透明和白色。光的散射乃是由光穿过颜料离子和经过颜料离子附近所发生的折射(refraction)和绕射(diffraction)而形成的。

　折射和折射系数（ Refractive Index ）

　图 1 光线对球体的折射 ???? 折射以图 图 1 1 来表示。圆球表示浮悬于低折射系数之树脂中的二氧化钛微粒。当光线通过二氧化钛微粒，变发生曲折，此乃因光在高折射系数的二氧化钛微粒内行进的速度远慢于光在低折射系数树脂中的行进速度。为了要图解颜料折射系数差异如何影响不透明度，让我们来检视两片白颜料薄膜的截面（cross-section），如图 图 2 2。

　图 2 光在白色薄膜中进行的途径 ??? 在上半部的图中，含高折射系数颜料的薄膜中，光的曲折比在含低折射系数颜料的薄膜大，因此，光走的路径较短且没有穿透的那么深。着两个薄膜都显得白色且不透明，因其没有吸光粒子，且实际上所有的入射光都返回表面。然而若在一个较薄的薄膜中（图2 底部），图左中含高折射系数的颜料的薄膜仍然显现白色及不透明，而图右中含低折射系数颜料的薄膜则容许少量的光线完全通过，而为黑色背景所吸收。这薄膜就无法完全不透明，且和白色薄膜相较之下显得灰色。???

　折射系数和散射强度（Scattering -power ）

　??? 要了解为何钛白粉，尤其是 R 型的，能提供如此优异的遮盖力，只要比较 R 型钛白粉的折射系数和 A 型钛白粉的折射系数即可知。其他的商用白色颜料和塑胶树脂的折射系数如表 1。

　表 1 部分白色颜料和普通塑胶的折射系数

　白色颜料 折 折 射 率 率 塑? ?

　胶 折 折 射 率 率 R 型 TiO2 2.73 聚苯乙烯 1.60 A 型 TiO2 2.55 聚碳酸树脂 1.59 氧 化 锑 2.09-2.29 SAN 聚丙烯腈苯 1.56 氧化锌（锌氧粉）

　2.02 聚? 乙? 烯 1.50-1.54 碱性碳酸白粉 1.94-2.09 压? 克? 力 1.49 锌 钡 白 1.84 聚氯乙烯 1.48 粘??? 土 1.65

　 矽 酸 镁 1.65

　 重 晶 石 1.64

　 碳 酸 钙

　1.63

　 矽??? 土 1.41-1.49

　 通常，二氧化钛分散后颜料的折射系数和其所处的塑胶基质（plastic matrix）的折射系数间之差距愈大，光的散射越大。

　射（Diffraction ）和 TiO2 微粒的大小

　??? 绕射为影响颜料对光散射的程度的另一个因素，以图 3 来表示之。

　图 3 用液体剪切力来达成缩小 ??? 这个现象显示出，颜料散射周遭临近区域的光线的能力，数倍于颜料本身的截面的光线的吸收能力。为了使光线有效地散射，颜料粒子的直径应略小于所散射光线的波长的 1/2。因为眼睛对黄绿色之光最为敏感（大约 0。55 微米波长），市面上用于塑胶之钛白粉之直径平均介于 0.2 至 0.3 微米之间。

　??? 光散射成因之一的绕射，乃受到粒子的位置和颜料平均粒子大小的影响，若粒子过大或布的太密，将减少绕射的发生。若颜料微粒过小，则光线"看"不到那个粒子。???

　粒子大小和散射强度（Scattering Power ）

　??? 图 4 中的曲线乃于-非常稀薄之系统中以理论推导而得，显示出，R 型钛白粉对蓝光、绿光和红光之相对散射强度乃是钛白粉粒子的函数。约在 0.2 微米处，各波长之散射总和为最大。当粒子直径增加至介于 0.25 微米和 0.3 微米之间时，蓝光的散射效果锐减，而此直径对应至蓝光仍没有多少改变。在 0.15 微米处，此直径对应至蓝光的极大散射，而对红光和绿光波长范围的散射则明显的下降。

　 图 4 光相对散射效率对 R 型粒子大小的关系 粒子大小对制品颜色的影响

　??? 在一不吸光，白色又已掺入颜料而还完全不透明的塑胶中，钛白粉粒子的大小对颜色没有什么影响，因为，所有撞声其表面的光皆完全地反射出去。在图 图 5 5 中，以横截面之观点来说明之。

　??? 图中，有最短波长及最短散射路径的蓝光和有最长波及最长散射路径的红光皆完全反射，其视觉效果都是一样的，彷佛所有光的行进路径都是一样长的。

　图 5 白色塑胶对光的散射

　??? 对一个半透明的白色薄膜而言，颜料粒子的大小，对传透光的颜色（transmitted color）及反射光的颜色（reflected color）都有影响。考虑透过（transmitted）的色光，当粒子缩小时，大部份的蓝光被反射，而有更多的黄光被传达室透过去。基于此，如果想让蓝光传透过去，颗粒大的钛白较颗粒小的钛白粉更为适用。

　??? 如果把一种吸光颜料，如碳黑，加入含钛白粉的塑胶中， （如图 6 6 ），则波长较长的戏光被吸收的机率较大。在这种情况下，缩小钛白粉粒子之大小会降低红光的散射而提高色度，这种现象是光对颜料散射的固有特性，称为底色（unertone）。

　图 6 在白色塑胶中光的散射和吸收 在塑胶应用中，钛白粉是较受欢迎的颜料，因其在低颜料含量下，可提供最佳的散射效果。除了光学性质外，其他重要的产品特性，亦可决定 钛白粉等到级，以适用于特殊的用途。一些重要的产品特性将在本章予以讨论。

　光学性质（ Optical ）

　 ??? 在选择应用钛白粉时需用考虑适应力，着色强度，底色和色泽（color）等到基本的光学性质。白色颜料的适应力和着色强度显示其对光的散射效率，适应力显示白色颜

　料使用权塑胶系统不透明的能力，而着色强度则显示白色颜料对有色塑胶系统所提供的白度（whiteness）和亮度（brightness）。因为较容易度量，着色强度最常用来表示白色颜料的光散射效率。为度量相对着色强度，在每公克钛白粉试品中掺入 0.008 公克碳黑，使用权用这种混合的黑色颜料组群（Master batch）分散塑胶之中，其所产生之灰色塑胶制成均匀，不透明的塑胶片（sheets）或模制碎片（molded chips）。有最大光散射效率的钛白粉试口可提供最浅的灰色和最佳的光反射性。

　??? 钛白粉的底色（UNDERTONE）对于着色的色泽具有影响。底色因钛白粉微粒大小而不同，它无法以干革命粉末或白色塑胶的外观来评定之。底色通常被叙述为，用三滤镜分光仪（three filter colorimeter）所度量出在灰着色中（gray tint）蓝色对红色反射比。（底色=蓝反射/红反射）。受过训练的观察者可看出灰着色中 0.01 差异的底色。

　???? 在某些透明性应用于中，传透光（transmitted color）之外观（appearance）至为重要。含水量小颗粒钛白粉品级的白颜料和类似产品含水量大颗粒钛白粉者相较之下，其传透外观较为黄，因而在某些产品的制造，如粗胶瓶、灯罩等等，中性或黄底色的钛白粉品级较受喜用。在配色时，使用正确底色的钛白粉对精确配色而言，至为重要。这种底色差很难用颜料的颜色来补救。

　??? 当单独使用钛白粉于-全然无色的塑胶系统中时，其颜色不钛白粉之外观，和底色完全没有关系。大部份应用的钛白粉品级在颜色上不会有明显的变化，然而，下列因素会导致低劣的颜色：

　 污染（contamination）

　 钛白粉和树脂或添加剂（additives）的反应

　 热安定性（heat stability）失效

　??? 颜色（color）和底色（undertone）有时令人混淆不清。需注意，上述任何一种状况都可能导致蓝底色的钛白粉呈现黄颜色。粒子大小不同的钛白粉口级而有相同颜色者并百不寻常。亮度（brightness）（=绿反射(green index)）和黄度系数（yellowness index）[=100×（红反射-蓝反射）/绿反射]乃用以描述白塑胶系统之颜色之最常用词。

　分 散 性 （ Dispersion）

　）

　??? 由 于 库 存 或 包 装 所 形 成 的 钛 白 粉 结 块 （ clumps）

　（ 聚 积 物 和凝 结 块 ），在 分 散 搅 拌 后 形 成 钛 白 粉 和 树 脂 的 均 匀 混 合 物 。良 好 的分 散 性 不 仅 可 消 除 最 后 产 品 中 之 斑 点 （ speaks）

　和 （ streaks）

　之现 象 ，且 可 保 证 有 最 大 光 散 射 效 率 。在 选 择 钛 白 粉 品 级 和 分 散 过 程时 ， 下 列 三 点 需 特 别 注 意 ：

　 钛 白 品 级 的 分 散 性 因 制 造 程 序 而 有 不 同 。

　例 如 ， 经 无 机 氧 化物 表 面 处 理 的 钛 白 粉 品 级 通 常 较 末 处 理 的 品 级 易 于 分 散 于 液体 系 统 中 （ 可 塑 剂 (plasticizers)、 塑 化 物 (plasticized vinyl)）。但 就 另 一 方 面 而 言 ，末 经 表 面 处 理 的 品 级 通 常 易 分散 于 干 拌 研 磨 （ dry blending）

　如 聚 乙 烯 、 聚 苯 乙 烯 或 其 他 模制 用 树 脂 的 制 造 程 序 。

　 钛 白 粉 粒 子 个 体 无 法 打 破 的 。不 管 加 入 结 块 过 程 中 的 能 量 有 多大 ， 在 打 散 束 缚 的 结 块 时 ， 它 们 只 是 粒 子 彼 此 间 的 分 离 。

　 分 散（ dispersion ）这 个 词 常 常 被 含 糊 其 词 的 使 用 。

　例 如 ，有些 "分 散 "问 题 实 际 上 是 配 方 上 稀 释 不 充 分 的 问 题 ，而 在 塑 胶 中还 留 下 不 可 溶 的 浓 斑 点 。

　耐候性（Weatherability ）

　??? 当 加 了 颜 料 的 塑 胶 曝 露 于 天 候 一 热 、 阳 光 和 水 中 时 ， 会 产 生劣 化 （ degread）

　。

　大 部 份 的 有 机 化 合 物 当 曝 露 于 高 能 、 含 紫 外 线的 阳 光 中 时 会 起 光 化 学 分 解 （photochemical degradation）。若 含 有 足 量的 R 型 钛 白 粉 品 级 ，可 有 效 地 吸 收 此 具 破 坏 性 的 紫 外 光 ，将 其 转 化成 热 能 而 防 止 有 机 聚 合 物 起 紫 外 线 分 化 。用 于 户 外 而 含 水 量 有 颜 料的 塑 胶 制 品 通 常 需 要 更 多 的 钛 白 粉 含 水 量 量 以 还 到 不 透 明 的 效 果 ，譬 如 ， 白 色 硬 质 乙 烯 外 壁 板 （ siding）

　以 15 百 分 量 （ Parts Per Hundred）

　之 钛 白 粉 含 量 来 保 证 聚 氯 乙 烯 防 止 紫 外 线 分 化 ， 这 超 过了 不 透 明 性 和 白 色 度 所 需 二 氧 化 钛 量 的 五 倍 。

　??? 钛 白 粉 本 身 会 起 光 化 反 应 ， 曝 露 于 阳 光 天 候 中 会 催 化 些 有 机树 脂 起 氧 化 作 用 。这 种 劣 化 的 结 果 导 致 物 理 强 度 的 丧 失 而 生 成 一 层粉 积 层 （ chalk）

　。

　这 粉 积 层 包 含 了 松 散 的 钛 白 粉 和 由 表 面 磨 损 而得 的 解 离 树 脂 。铝 和 矽 等 无 机 物 的 表 面 处 理 可 用 于 钛 白 粉 之 上 以 减低 这 种 型 式 的 劣 化 。

　表 面 处 理 （ surface treatment）

　的 功 用 就 好像 是 钛 月 粉 粒 子 和 树 脂 间 建 立 一 个 壁 画 （ barrier）

　， 因 而 减 低 了光 化 学 分 化 的 发 生 。

　因 此 ， 经 表 面 处 理 的 钛 白 粉 品 级 ， 如 Ti-Pure

　R-902,R-960 被 广 泛 地 使 用 于 户 外 用 的 有 色 塑 胶 中 ，以 减 低 产 品 表面 粉 化 的 形 成 。

　抗褪色性（Discoloration Resistance ）

　?? 加了钛白粉的塑胶褪色（Discoloration）乃肇因于一些颇复杂的反应机理（mechanism），如表 2 所示。钛白扮的品级随着所参与的褪色机理而变化。

　问

　?? 题 可能适用的解决方法 塑胶树脂在高温生产过程中产生的褪色现象。

　Ti-Pure R-900,R-902 或 R-960 钛白粉与树脂成分或填充物起化学反应而形成有色化合物。

　Ti-Pure R-902 或 R-960 塑胶树脂暴露于光、湿气中之损坏分解。

　Ti-Pure R-902 或 R-960 研磨设备的金属磨损所致污染。

　改变研磨程序-与研磨初期加入钛白粉。

　在不透明塑胶中钛白粉之化学还原成有色的 钛 化 合 物 。（ 如 氨 - 热 固 性 薄 片(amino-thermoset taminates)）

　Ti-Pure R-794 抗裂孔性（Lacing Resistance ）

　??? 裂孔现象（lacing）通常绿于色粉粒子表面挥发物的释放，这些挥发物在高温押出时（通常以上）蒸发，而在最后的制成品中引起泡泡或小洞，含低挥发性物的 R-100 和R-101 可使用其理想地适用于高温押出过程。

　铝和矽等之无机物表面处理通常可增加挥发物被吸着的数目，如图 图 7 7 所示。当这些钛白粉品级处于高温押出状况时，裂孔现象会很普遍。钛白浓缩物如果贮存不当亦会吸收湿气而导致裂孔现象的发生。

　 图 7 在高温压出时的裂孔 凝聚性（Flocculation ）

　??? 凝 聚 现 象 乃 在 液 体 系 统 中 钛 白 粉 形 成 疏 松 块 状 群 聚 的 现 象 。

　这 种 凝块 可 用 适 度 的 剪 力 （ shear）

　打 散 ， 但 如 果 钛 白 粉 粒 子 在 整 个 聚 合 体（ Polymer matrix）

　中 可 自 由 活 动 的 话 ， 凝 聚 会 再 度 形 成 。

　??? 凝 聚 会 引 起 三 个 主 要 的 问 题 ：

　 不 透 明 度 的 丧 失 -钛 白 粉 凝 聚 物 并 不 能 象 原 来 的 钛 白 粉 粒 子 般 有 效地 散 射 光 线 。

　 由 于 凝 聚 钛 白 粉 着 色 强 度 的 降 低 ， 而 引 起 着 色 系 统 的 色 差 。

　 凝 聚 系 统 的 流 变 性 （ rheology）

　通 常 非 常 浓 稠 且 不 易 流 动 。

　??? 大 部 份 的 状 况 下 ， 搅 拌 可 稀 释 悬 浮 物 ， 但 凝 聚 现 象 会 再 度 发 生 。

　??? 凝 聚 问 题 可 藉 使 用 界 面 活 性 剂 或 其 他 添 加 剂 而 解 决 。

　亦 可 使 用 抗 凝聚 性 的 钛 白 粉 ， 如 R-102， R-103， R-900， R-902 或 R-960。

　???

　导电性（Electrical Properties ）

　??? 钛白粉是种很良的绝缘体，它具有高电阻系数，高介电强度，高介电常数和低功率系数。绝缘性不良的问题通常源于钛白粉塑胶中研磨分散不足的结果。

　???? 测量钛白粉的导电性几乎是没有意义的，假使需用要的话，我们推荐使用类似于工厂里测量导电性的技术来测量此绝缘化合物。

　磨耗性（ Abrasiveness ）

　???? 钛白粉比其他用于塑胶之添加剂更硬，更具有磨耗性。通常于高速的混合设备中会遭受到钛白粉的高耐磨耗性的影响，因此，可于研磨后期加入钛白粉来降低之。操作设备的金属污染，将导致最终产品的严重变色。所有商业用的R 型钛白粉都可由它对塑胶操作设备的高耐磨耗性角度来做比较。钛白粉中具有良好分散性的品级，藉着分散周期的缩短可减少机器的磨损及降低产品发生褪色的机率。???

　钛白粉结晶型熊与反应性

　?? 商用二氧化钛通常有二个结晶型式-R 型和 A 型。R 型的钛白粉的光线散射效果上比 A型要大 30%。因此，A 型的耐候性比 R 型的差，它在保证有机聚合物抵抗高能及紫外光

　方面效果较差，且会引起聚合物的光氧化，而导致很多物理性质的损失，并形成钛白粉的解离树脂的粉化积层。在图 8，提供了 R 型及 A 型的摘要。

　图 8 R 型和 A 型比较表 晶体结构-在 R 型晶体中钛和氧原子的结合较为紧密。

　比重-A 型=3.84，R 型=4.26

　折射率-A 型=2.55，R 型=2.73

　每 单位重量之遮盖力-R 型比 A 型高约 30%。

　光安定性-R 型较稳定，且具更多抗粉化性。

　紫外线吸收力-R 型紫外线附近处（360~400nm）吸收力较强。???

　要选择适用于特殊用途的钛白粉品级，要视塑胶的类型、处理条件和最终产品所需特性而定。本章主要讨论钛白粉在主要的塑胶系统中的性能，及一些对此应用的重要性质。

　? ? 聚烯类（ Polyolefins ）

　 ??? 大部分聚烯类的应用，是先调制钛白粉及其它化合物的浓缩颜料（concentrate batch ）再稀释制成最后产品。就此而言，分散性、抗黄化性、和光学性质都是重要的产品特性。其它如薄膜性、射出涂布性，滤网穿透性（screen-pach performance），

　抗裂孔性及在高温程序下的抗褪色性等都是重要的。表 3 中的数据比较了在聚乙烯的应用中各级钛白粉的特性。

　表 3 在聚乙烯中的钛白粉 钛白粉

　着色强度

　底色

　R-100 98 1.03 R-101 100 1.06 R-102 103 1.10 R-103 109 1.15 R-902 92 1.03 R-960 83 1.02 附记：

　1，着色强度是以 R-101 为基础的相对值。

　2，底色以（蓝折射/红折射）来表示，值较大者呈现较蓝之底色。

　??? R-103，以其蓝底色，高着色强度和卓越的干粉研磨（dry-blend）分散性，为许多了聚烯类应用的最佳选择，这种产品亦有良好的滤网穿透性（screen-pack resistance）和抗裂孔性，这些条件使其为高温射出涂料应用的理想选择。

　??? R-100 所有的性质都和 R-101 一样，但其底色较黄。

　??? 当耐候性为考虑之重点时，R-902 常被选来作户外聚烯类之应用，但它比 R-100 和R-101 较难分散，且其着色强度低了 8%。

　??? R-960 较常用于需要最佳耐候性的有色系统中，它比 R-100 或 R-101 较难分散，且需有较高之二氧化钛含量以补偿其较低之着色强度。

　塑化聚氯乙烯（ Plasticized Polyvinyl Chloride ）

　）

　??? 钛白粉在使用于软质聚氯乙烯之应用时，其分散性和抗凝聚性都是很重要的性质。R-900 是恰当的选择，因其可轻易地分散于二滚筒混炼机（2-roll mill ）的流动树脂，三滚筒混炼（3-roll mill）的可塑剂，及高速分散器，等等。

　??? 其他的品级可配合一些特定的性质来使用，如 下表。

　表

　在塑化聚氯乙烯中的钛白粉 钛白粉 对 对 R-900 之比较 R-100

　 R-101 较难分散（但使用标准的分散技术仍然是可分散的）

　R-102

　 R-103 易于分散（高着色强度及蓝底色）

　R-902

　 R-960 光线散射效率极差，而耐侯性较佳。

　R-794 光线散射效率较差。

　硬质聚氯乙烯（ Rigid Polyvinyl Chloride）

　）

　 ??? 钛白粉品级的选择要视产品的用途和所加入化合物之热安定剂的类型而定。此热安定剂可防止 PVC 塑胶在制作时和日后的暴露所引起热分解。

　钛白粉 R-101 和 R-103 常用于户外用白色乙烯硬质剖面的用途中，如住宅用和商业用的外墙隔片，塑胶窗条和庭园家具。含水量有足量钛粉的此类产品，可防止 PVC 塑胶被紫外线分化，而保有其物理性质，白度和亮度，并控制其粉化性。

　??? 钛白粉 R-960 乃用于户外有色硬质乙烯基系中之品级，这种品级在其表面被盖了浓密的矽种层以提供最大的色泽持久性及最大的抗粉化性。

　??? 对于 PVC 水管和普通的室内用途，选择适用之钛白粉品级要考虑其光学性和干粉研磨（dry blending）分散性。R-103 以其高着色强度和卓越的干粉研磨分散性，最常被迁来作为这种用途。R-100、R-101 和 R-900 均适用于制造塑胶管。

　??? 含有碱性铝安定剂和未经表面处理的钛白粉品级所制成的颜料，在曝露于阳光和水时会产生不可逆的灰色。对含这种安定剂的化合物，我们在推荐 R-902 和 R-960。

　? ? 聚苯乙烯（ Polystyrene ）

　??? 分散性，光学性和抗黄化性乃为选择钛白粉用于苯乙烯基系时需考虑的重要性质。钛白粉 R-101 和 R-103 可提供积累的化学性质和分散性。而钛白粉 R-902 和 R-960 当曝露于紫外线时，提供了较佳的热安定性和抗黄化性。如下附表。（注意：聚苯乙烯通常

　不适宜室外之用途；这里我们用加速的天候测试方法用来鉴定最后制品的快速褪色及分解）。

　钛白粉 着色强度 底色 干磨分散性 抗黄化性 R-100 98 1.02 优 可 R-101 100 1.05 优 可 R-102 103 1.09 优 佳 R-103 110 1.14 优 优 R-902 90 1.01 普通 优 R-960 72 1.01 普通 优 附记：

　1，着色强度是以 R-101 为基础的相对值。

　2，底色以（蓝折射/红折射）来表示，值较大者呈现较蓝之底色。

　??? 在上表中所述的干磨分散性之测定乃藉着比较在黑色组群（MASTER BATCH）中之着色强度面定，利用下列二种分散法

　 干磨和射和射出成型模（低切拌力 low shear）

　 干磨，Banbury 和射出成型模（高切拌力 high shear）

　??? 在这些情况下，用 Banbury 机研磨后，R-101 和 R-103 的着色强度比其它品级的钛白粉要高出很多。

　??? 在低切拌（low shear）状况下分散性很好的颜料，在螺旋型射出模、押出机（extruders）和高速搅拌设备中亦可容易分散。因为在分散钛白 R-101 和 R-103 所需的时间和能量较小，故其在干磨操作中因磨所引起的褪色便较小。

　??? 在上表中抗黄化性是由下列方法测定：各级钛白粉试品以 banbury 机分散于普通聚乙烯中，其不透明性大致相等。然后在 400。F 至 550。F（240℃至 288℃）间成型。没有一个成型发生严重的明显褪色。然而，R-902 和 R-960 在任何温度下是最不易变黄的。把 400。F 成型物再放置于褪色机（FADEOMETER）中曝露于加速天候状况下 150 小时，然后放在水杯上置于 150。F（66℃）的烘箱内 22 小时来测定抗黄化性。钛白粉 R-902和 R-960 黄化得最少，而其他的钛白粉试品则明显的黄化。

　? ? ABS S 塑胶

　 ??? 钛白粉 R-101 和 R-103 是 ABC 塑胶应用中较适用的品级，其结合了积累的干磨分散性和极佳的光学性质。其比较如下表。

　表 在灰色射出成型中 ABC 塑胶钛白粉的光学性和分散性 钛白粉 着色强度 底色 干磨分散性 R-103 110 1.14 优 R-102 103 1.08 佳 R-101 100 1.04 佳 R-100 98 0.99 佳

　附记：

　1，着色强度是以 R-101 为基础的相对值。

　2，底色以（蓝折射/红折射）来表示，值较大者呈现较蓝之底色。

　氨基- - 热固性塑胶（ Aminothermoset Resins）

　）

　?? 我们推荐 R-794 作为这种塑胶之用，因 R-794 可在这种不透气系统中曝露于光而不褪色。

　工程及专业塑胶（ Engineering & Specialty Resins）

　）

　??? 欲了解专业塑胶系统结构，我们建议你，索取选择适用的钛白粉的品质标准。

　二氧化钛的制造过程

　??? 二氧化钛颜料的制造有两种生产工艺：硫酸法和氯化法。R 型二氧化钛和 A 型二氧化钛均可由任一种过程来生产。目前杜邦只使用先进的氯化法工艺来生产。

　??? 图 19 的流程图以简化形式说明生成二氧化钛中间体的两种加工程序。图 19 的下半部说明最后处理操作，此操作适用于两种制造方法。

　钛白粉的物理性质 ??? 各级钛白粉其物理性质比较列于下表中，这些数据与使用指南表中所列的品质特性一起使用以选择钛白粉的品级时会很有用。

　表

　钛白粉的物理性质 Ti-Pure? 密 密 度? 克/毫升 平均粒子大小? （毫米）

　最大挥发物含量?（ （%）

　）

　酸碱值 平均吸油量 TiO2 百分比含量?（最小）

　表面处理 磅 磅/100 磅 磅 克 克/ 公斤 R-100 4.2 0.26 0.5 4.0 以上 11 110 97

　R-101 4.2 0.18 0.5 4.0 以上 11 110 97

　R-102 4.1 0.17 0.5 6-8 15 140 96 铝(Al2O3) R-103 4.2 0.16 0.5 6-8 10 100 97 有机处理?铝(Al2O3) R-900 4.0 0.22 0.5 7.3-9.5 14 140 94 铝(Al2O3) R-902 4.0 0.22 0.5 7.3-9.5 17 170 91 铝(Al2O3)?矽(SiO2) R-960 3.9 0.21 0.5 7.8-10.0 17 170 89 矽(SiO2)?铝(Al2O3) R-794 4.0 -- 0.5 7.3-9.5 16 160 93.5 铝(Al2O3)?矽(SiO2)

　（1）

　1 微米=10 -6 米，10 -4

　公分或 10，000 埃

　（2）

　取决于包装时间（221oF/105oC）

　??? 硫酸法在 1931 年商业化，先是生产 A 型二氢化钛(A—Type)，后来(1941 年)生产 R型二氧化钛(R—Type)，在这种方法中，含钛的矿砂溶于硫酸中，产生钛的溶液及铁和其他金属的硫酸盐。然后经过一连串的步骤，包括化学还原、纯化、沉淀、洗涤、燃烧。最后产生颜料大小的二氧化钛中间体。A 型二氧化钛和 R 型二氧化钛硅晶体结构是由核晶过程和燃烧过程控制的 FeTiO3 十 2H2SO4 -----TiOSO4 十 FeSO4 十 2H2O

　TiOSO4 十 H2O -----TiO2 十 H2SO4 ???? 氯化法大约是在 1950 年由杜邦公司商业化的，只用于生产 R 型二氧化钛。自从1975 年以来，亦已用于生产 A 型二氧化钛了。这个方法包括两个高温无水蒸汽相反应。钛矿和氯气在还原条件下发生反应，生成四氯化钛和金属氯化物杂质，杂质随后清除。

　???? 然后，将高纯度的四氯化钛征高温下氧化，生成非常光亮的二氧化钛中间体。利用氯化法中的氧化阶段能够严格控制粒子的大小和晶体类型，能生产有高覆盖能力和着色强度的二氧化钛。

　2FeTiO3 十 7Cl2 十 3C?---- 2TiCl4 十 2FeCl3 十 3CO2

　TiCl4 十 O2---- TiO2 十 2Cl2 ???? 在硫酸法和氯化法两种方法中，中间产品都是颜料粒子的成簇二氧化钛晶体，这种成簇品粒必须加以分离(研磨)以得到最佳光学性能。根据最后用途的要求，采用各种

　湿加工方法来改良二氧化钛，包括硅、铝或锌的水合氧化物征颜料粒子表面上沉淀，可以使用个别的水合氧化物处理法或不同处理法的组合，以获得特殊用途上的最佳性能。

　??? 制造二氧化钛颜料的重要问题足钛矿的供应，虽然钛的蕴藏量列在前十名元素之中，但它在自然界中却以低浓度广泛地分布，需要提高采矿和矿物加工操作的效率，以满足制造二氧化钛的经济要求。杜邦公司的业务范围是世界性的，可保证对自己几个生产工厂有源源不断供应含钛浓缩矿物。

　图 19 二氧化钛的生产制造过程 品

　质

　管

　制

　?? 杜邦公司在产品品质和稳定性上一直保持着领导的地位。Ti—Pure? 钛白粉经常要接受颜色、着色强度、底色、分散性、吸油性、酸碱度、电阻性、滤网压出性能（R-101和 R-103）及抗孔隙性（R-101 和 R-103）等测试。下面描叙这些测试的大要。

　颜色

　? 把 TiO 2 掺入无色矽硅油（）中，用三滤镜反射仪对其加以度量。度量所得到的数据可用来计算 TiO 2 的亮度和黄度。

　着色强度和底色 ? 在二滚筒的研磨机上，制成灰色中硬质的乙烯基塑胶样品。用三滤镜反射仪对其加以度量，所得到的数据再用来计算其相对的着色强度和底色。

　分散性? 把 TiO 2 掺于软质的塑胶中，在二轮式的混炼机上以低剪切力加以糅合使其分散。观察样品上发生色斑和条痕的状况可比较出其分散性。

　吸油量? 吸油量可用抹刀测试法 spatularub-out 来测出，可视为润住 100 磅的 TiO 2 所需要的亚麻仁油磅数。所采用的方法类似于 ASTMD281-31。更精确的结论需要谨慎低顾及湿度、温度、油的种类，搀和的技术和使用的样品。

　酸碱度? ?

　以 5/1：水/TiO 2 之浆料所测的的 PH 值为准。钛白粉的 PH 值会影响液体系统许多操作上的性能，如对表面活性剂的需求性、凝聚性等。

　电阻性? 用导电测量法来测定 5/1：水／二氧化钛浆料的电阻，电阻性可反映出颜料内的溶解性盐类的含量。

　滤网组测试? 在 Banbury 混炼机中制备含 50%TiO 2 的低密度聚乙烯浓缩体。取定量的浓缩体从一连串的滤网组押出，视押出后残留在滤网组上的 TiO 2 的多寡可判断此钛白粉的

　品级。

　抗裂孔性? 在 Banbury 混炼机中制备含 50%TiO 2 的低密度聚乙烯浓缩体。此浓缩体押出成 1 mil 厚的薄膜。再检视薄膜上裂孔的状况，并与标准样品作一比较，便可判断其等级。

　客

　户

　服

　务 交货方式

　???? Ti—Pure?二氧化钛以多层纸袋包装之 50 磅(25kg)装供应。Ti—Pure?R-100和 R-101 亦有 25 公斤的聚乙烯袋包装，且 R-101，R-900 及 R-902 可以以半吨或以吨大型袋的包装供应客户。

　装船的产品是由下列各地的工厂所制造：Edgemoor；Delaware；New Johnsonville；Tennessee；Antioch；California；Delisle；Mississippi；及台湾观音钛白粉厂或是由美国各地的批发中心所提供的。零售则可由各地合格经销商所组成的销售网购得。

　样品 ??? Ti—Pure?二氧化钛各级的样品可向您的杜邦代表索取。在发展新产品及原料的试验上，请—定使用杜邦提供的标准样品。

　如何选择适用的钛白粉等级 ????? 钛白粉乃塑胶工业上做广为使用的颜料，如我们在网站资料中所示，选择何种品级需视你的特定需求的产品性能而定。

　??? 下表把钛白粉的各项性质作了一个总结。

　表

　在塑胶中的钛白粉 Ti—Pure? 相对着色强度或不透明性 底色 分散性 抗凝聚性 耐侯性 评语 塑化乙烯 可塑剂 干磨 适用于成型（molding）、押出树脂（extrusion resin）（PE,PS,PP,ABS）

　R-103 110 1.12 优 优 优 优 佳 底色较R101,R102蓝 R-102 103 1.06 优 优 优 优 可

　R-101 100 1.02 好 可 优 优 可 一般性用途 R-100 97 0.98 好 可-好 优 可 可

　在塑化乙烯、可塑剂、液体中具有良好的分散性，抗凝聚性 R-900 98 0.98 优 优 好 优 好 中性底色 耐? 侯? 性 R-902 95 0.98 优 好 普通 优 佳 高耐侯性 R-960 89 0.97 优 好 普通 优 优 最大耐侯性 用于纸业中氨基-热固性塑胶的抗褪色性 R-794 85 1.01 -- -- -- -- --