白色粉末颜料钛白粉在水性乳胶漆中的应用

上海昆邦化工网讯：钛白粉是一种品质优良的白色粉末颜料，具有良好的光散射能力，其白度好、着色力高、遮盖力强，同时具有较高的化学稳定性和较好的耐候性、无毒无味、对人体无刺激作用，在涂料、塑料、化纤、橡胶、化妆品、环境处理、医药加工和食品卫生等行业得到了广泛应用，其中涂料的用量最大，约占钛白粉总产量的60%。钛白粉是水性乳胶漆的重要组成部分，它不仅赋予被涂物体表面光亮洁白的色彩，而且能够改善涂膜性能，提高涂膜的机械强度和防腐性能，减少涂膜的透气性和透水性，在乳胶漆的功能化中起到关键性的作用。

    在日益关注环境的今天，水性环保涂料倍受人们的青睐，这极大的促进了以乳胶漆为代表的水性环保建筑涂料的进步。钛白粉作为涂料生产的一个重要原料，其性能优劣直接影响到水性涂料的应用性能。

    乳胶漆又称为合成树脂乳液涂料，是有机涂料的一种，是以合成树脂乳液为基料加入颜料、填料及各种助剂配制而成的一类水性涂料。凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料乳胶涂料3种。建筑乳胶涂料是以水作为分散介质，从而避免了涂料施工中因有机溶剂毒性气体的挥发而带来的人身伤害及环境污染问题，同时从根本上杜绝了火灾的危险。乳胶涂料的施工方法简便，可刷涂、滚涂、喷涂。施工用具用水清洗，方便、快捷、无有机溶剂排放，减少环境污染。水性涂料自诞生以来，得到迅速发展，目前仅乳胶漆的产量已约占涂料总产量的50%。作为水性涂料的一种，乳胶漆是目前使用最广泛的墙壁装饰材料之一。由于采用水作为涂料的溶剂，所以可以说乳胶漆是众多涂料中最具安全性的材料。

    水性乳胶涂料也因其对环境无污染而成为我国目前唯一能达到“绿色建材”件的涂料产品，是应加以扶持和大力发展的建筑涂料品种。

    1乳胶漆的制备

    钛白粉能够在水性体系中分散，在一定浓度的分散剂作用下，形成稳定、均一的分散体系——水性乳胶漆体系。将制得的乳胶漆涂覆在黑白比色卡上，分析其光泽度、遮盖力以及分散性的好坏。

    将适量的分散剂、缓冲液与蒸馏水搅拌均匀后，加入钛白粉和填料，高速搅拌后制得白浆。利用自动涂膜器涂在黑白比色卡上用吹风机吹干后观察颜色。然后称取一定质量的白浆并加入一定配比的蓝色颜料，搅拌均匀后，利用自动涂膜器涂在黑白比色卡上用吹风机吹干后观察颜色。

    2实验结果分析与讨论

    2.1钛白粉消色力的影响颜料的消色力，就是这种颜料与另一种颜色的颜料混合后，能使得到的混合物显示它本身颜料的能力。以钛白粉为例，当它与一深色颜料混合后，混合物的颜色越浅，表示它的消色力越强。颜料粒子遮盖力和消色力的产生依赖于粒子本身的光吸收和光散射，因此这两个指标基本成正比，可以相互反应高低。

    钛白粉与其他颜料混合后显示他本身颜色的能力，一般是同标样比较，和标样比较的是相对消色力。相对消色力是将样品和标样分别制得蓝浆，然后将制得的蓝浆在黑白卡纸上涂膜进行比较。根据样品和标样的颜色差别程度来判断样品消色力高低。

    下面选取三张卡纸，观察样品消色力的好坏。    

    通过上面三张卡纸，可以很明显的看出消色力的差异。

    1#：左侧和右侧的颜色比中间白，消色力明显好于中间。

    2#：左侧和中间差别不大，右侧明显偏白，消色力较好。

    3#：左侧右侧和中间差别不大，三个样品的消色力基本相同。

    2.2钛白粉遮盖力的影响

    遮盖力是指当一件物体涂以某种涂料时，涂料中的颜料能遮盖被涂物体表面的底色，使这底色不能再透过涂料而显露出来的能力。

    颜料的遮盖力可以用每平方厘米被涂物体的表面积，在达到完全被遮盖时，需要用颜料的最低质量。涂同样面积的表面，所用钛白粉的遮盖力越大，涂膜便可以越薄，所需的涂料量越少，则所需要钛白粉的量也越少。如果钛白粉遮盖力降低，为达到同样的遮盖效果，所需要的钛白粉量会增加，则生产成本就会增加，且钛白粉用量增加，会导致钛白粉在涂料中难以分散均匀，出现聚集，同样会影响涂料的遮盖效果。

    遮盖力不仅取决于对光的散射能力，而且也取决于对光的吸收能力，还取决于钛白颜料与基料的折光指数之差。折光指数越大，遮盖力越大；粒度越小，遮盖力越高，但是，当粒度小于可见光波长一半时，遮盖力反而降低。

    2.3水性乳胶漆水分散性测试

    分散性是指颜料在被着色介质中的分散能力，在一定条件下，在一定的时间内颜料粒子在基料介质中的分散程度，或者在一定的分散条件下，在体系中达到一定的分散程度，所需要的分散时间，分散性又称研磨分散性或研磨润湿性，在以水为分散介质时又称为水分散性。在涂料生产过程中，钛白粉分散的好坏直接影响着水性涂料的储存稳定性、涂膜外观和涂装作业难易等。因此，水分散性是TiO2在水性涂料中应用的一个重要的性能指标，它的优劣直接影响涂料的遮盖力和其他性能。

    主要将钛白粉和各种试剂按照一定的比例进行调配，制成白浆，涂在黑白比色卡上进行观察分析。分别选取各项指标比标样好、差、相平的几个样品进行水分散性测试，观察其分散性的好坏。样品的各项指标如表1。     

四个样品与标样的对比卡板

    在刮出的黑白比色卡上首先可以通过目测观察样品的分散性，观察方法是双手托起样板，让样板保持自然弧度，眼睛与样板的角度小于45°迎光观察，通过漆膜的反光可以清楚的看到样品的分散性，若表面颗粒较多，且凹凸不平则样品分散性差，反之分散性好。测试过程中样品基本满足要求，分散性良好，没有出现颗粒较多的情况。

    2.4钛白粉白度的影响

    白度是表示物质对可见光吸收与反射两部分之比，相对白度是波长和粒度的函数。白度综合了白色颜料的亮度与色调两种光学效果。白度标注大都采用和标样进行比较或采用L、a、b表示。几乎所有的应用行业都要求良好的白度。钛白粉的杂质和粒子对白度有显著的影响。

    当不同批次钛白粉之间的∆E≤0.5时，人的肉眼很难感觉到其颜色的差异。这点可以作为产品质量不稳定时，如何根据用户对色相的要求来有针对性发货的依据。    

四个样品与标样白度数据

    由上述数据可知：四个样品的亮度(L值)均比标样差；a值均为负值且比标样低，偏绿色底相；四个样品的b值与标样差异较大。

    3.结语

钛白粉在水性涂料中的应用和水性涂料的制备过程中，根据涂料的不同应用范围，选择合适的钛白粉尤为重要。如果钛白粉的品种选择得当，既能够提高产品的性能，又能够降低水性涂料的生产成本。随着现代化建筑的兴起和环境保护意识的增强，人们对建筑涂料乳胶漆的要求越来越高，中国建筑装修行业市场发展潜力巨大。因此，水性建筑涂料乳胶漆的发展前景十分广阔。