钛白粉的性质

1、晶体性质钛白粉：二氧化钛，多晶型化合物，有三种结晶形态：金红石，锐钛、板钛。板钛：很稀有，属斜方晶系，不稳定

金红石和锐钛：属四方晶系，具不同晶格，金红石晶体细长，呈棱形，通常孪晶。锐钛一般为近似规则八面体。

金红石型由2个二氧化钛分子组成，锐钛由4个二氧化钛分子组成。所以金红石因单位晶格较小而紧密，具较大稳定性和相对密度，具有较高折射率和介电常数、较低热传导性。

金红石型经处理后分4类：Ⅰ、二氧化钛干磨和未处理，具有低表面积和低吸油值。Ⅱ、为Ⅰ类二氧化钛经过处理，并进行湿法研磨，去除大颗粒，用4%的硅-铝包覆，具有低表面积和低吸油值。Ⅲ、为典型的超细包覆级，并有有机包覆，包覆量在5-10%之间，Ⅳ（b）主要应用添加量高的二氧化钛中，其不透明性优于Ⅳ（a）。

金红石比锐钛耐侯性好：金红石在高能端（较短波长）吸收辐射能较锐钛大，金红石在具有很强杀伤力的UV波段（-mm）对紫外线的反射率要远远低于锐钛，它对周围成膜物、树脂等身上分担的紫外线要少很多，这些有机物的寿命就长，所以，金红石耐侯性比锐钛好。

2、物理性质相对密度：二氧化钛密度相对小，同等质量的白色颜料，二氧化钛表面积最大，颜料体积最大。

锐钛(3.8-3.9)＜硫化锌(4.0)＜板钛(4.12-4.23)＜金红石(4.2-4.3)=锌钡白(4.2-4.3)＜氧化锌(5.5-5.7)＜硫酸铅(6.4-6.6)＜碱式碳酸铅(6.8-6.9)

熔点和沸点：锐钛、板钛高温下都会转化为金红石，没有熔点沸点，金红石熔点为度，空气中熔点+-15度，富氧中熔点度，熔点与二氧化钛的纯度有关。沸点为+-度，在此高温下二氧化钛稍有挥发。

介电常数：二氧化钛介电常数较高，电学性能优良，金红石，锐钛48。

电导率：二氧化钛具有半导体的性能，电导率随温度上升而迅速增加，对缺氧敏感。金红石在20度是绝缘体，加热到度时，电导率增加了倍。稍微减少含氧量，电导率会减少。电子工业利用金红石的介电常数和半导体性质生产陶瓷电容器等电子元器件。

硬度：莫氏硬度10分制：金红石为6-6.5,锐钛为5.5-6,因此，在化纤消光中为避免磨损喷丝孔而采用锐钛。热稳定性：热稳定性良好。

3、化学性质二氧化钛化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物，常温下几乎不与其他元素和化合物作用，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用，不溶于水、稀酸及弱无机酸。

钛白粉能溶于氟氢酸，生成氟钛酸。在长时间煮沸时，钛白粉能溶于浓硫酸，生成硫酸钛或硫酸氧钛。钛白粉还能溶于碱，如强碱（氢氧化钠、氢氧化钾）或碱金属碳酸盐（碳酸钠、碳酸钾）熔融，转化为可溶于酸的钛酸盐。

悬浮在某些有机介质中的钛白粉，在光和空气的作用下，可循环地被还原与氧化，而导致介质被氧化，这是一种光化学活性，在紫外线照射下锐钛型尤为明显，这一特性使钛白粉既是某些无机化合物的光敏氧化催化剂，又是某些有机化合物光敏还原催化剂。

4、光学性质折射率：又称折光指数。两种介质折射率相差越大，遮盖效果越显著。

钛白粉折射率在白色颜料中最大，颜料性能最好，金红石折射率较锐钛大，性能优于锐钛。

在含高折射率的二氧化钛的薄膜中，光的曲折大，光走的路径短，吸收的光线少，不透明度高，白度好。

光在高折射倍数的二氧化钛微粒里进行的速度远慢于在低折射倍数树脂内的进行速度。

光的散射是由光穿过颜料粒子和经过颜料粒子附近所发生的折射和绕射而形成的。

折射率比较：陶土（白土）1.65＜碳酸钙1.63＜氧化锌2.02＜锐钛2.55＜金红石2.73

相对遮盖力比较：铅白＜氧化锌＜氧化锑＜立德粉＜硫化锌＜锐钛＜金红石

二氧化钛粒子大小和散射强度：理想的二氧化钛粒径为0.2-0.5um。人们的视觉总认为蓝白色比纯白色更白，因此都倾向于生产0.2um左右的二氧化钛。消除金红石的固有黄相是有可能的。

二氧化钛粒子大小对制品颜色的影响：①白色光完全不透明的塑料中，钛白粉粒子的大小对颜料颜色没影响；②对半透明的白色薄膜，颗粒小时，大部分蓝光被反射，大部分黄光被透射，所以，颗粒大的钛白粉较颗粒小的适用。③加入一种吸光颜料如碳黑，则波长较长的红光被吸收的概率大，减小钛白粉粒子的大小会降低红光的散射而提高蓝色度。称为底色。

遮盖力：

①是指一件物料涂以某种涂料时，涂料中的颜料能遮盖被涂物体表面的底色，使这种底色不能再透过颜料而显露出来的能力。是每平方厘米被涂物体的表面积在达到完全被遮盖时，需用颜料的最低质量。颜料遮盖力越大，所需颜料量越少。这个数值就越小。

②遮盖力也可以用每克颜料能遮盖被涂物体的表面积来表示，是①的倒数。颜料遮盖力越大，这个数值越大，涂膜越薄，涂料量越小。

油漆的遮盖能力：定义为其遮盖背景对比颜色的能力。主要是由于二氧化钛导致的散射或有色物质存在引起的吸收，使入射光强度减退，出现遮盖。分光散射引起的完全遮盖，光吸收引起的完全遮盖，不完全遮盖。

二氧化钛颜料在工业中最重要的作用在于利用它被分散到介质中的不透明性能，达到遮盖的效果。

颜料的遮盖力取决于它的晶体结构、折射率、散射能力、吸收能力。二氧化钛由于它对光的吸收能力很小，所以其遮盖力主要受散射力和着色力影响，也受颜料的折射率、粒径、粒径分布和分散性能的影响。

折射率大的颜料有较大的遮盖力（HP），遮盖力与面积成正比，颜料与展色剂的折射率之差越大，遮盖力越高。两者折射率相等，涂膜呈透明，因此同一种颜料的遮盖力应随基料（展色剂）的不同而不同。但不同基料的折射率差异不大，所以一般情况下不同基料引起的遮盖力差异也不大。

相对遮盖力比较：硅酸铅8＜硫酸铅9＜碳酸铅10＜三氧化二锑14=氧化锌14＜立德粉18＜硫酸锌38＜锐钛78＜金红石

不透明度：是指光对颜料颗粒不能通过的程度。二氧化钛的不透明度主要取决于折射率和粒度。二氧化钛和基料折射率相等就是透明的，大于基料折射率就不透明，差距越大，不透明感越强。

不透明度主要取决于：折射率、结晶大小、粒子大小、二氧化钛含量。

光泽度：是指物质对投射来的光线的反射能力，反射能力越强，光泽度越大。颜料本身无光泽，涂膜才有光泽，但在实际生产中颜料特征的影响决定了涂膜的光泽。

二氧化钛不透明度高，反射率高，经它着色后的材料色调鲜明。影响二氧化钛成膜后光泽度的主要原因是它的粒径和分散性。

评价光泽度：像的清晰度（双眼注视在板后的虚像上）；表面的可见度或外观（双眼注视在板的表面上）；光像和暗像的对比亮度。

光泽是树脂基料的一种性质，影响光泽度的因素：①制造：研磨的细度、原料的种类、颜料与基料的比例。②储存：颜料逐渐润湿或凝聚、沉降的粗粒子重新掺和性能差、黏度逐渐增大。③应用：底材的平滑度、漆料掺入底材的损失，基料由底料中被溶出，使用时剪切应力的大小，由于特殊上漆方法产生不同程度的流平性或流动性，灰尘污染，漆膜厚度。着色力/消色力：着色力是二氧化钛的重要特性指标。是指二氧化钛与另一种颜料混合后，能够得到混合物显示它本身颜料和能力。把着色颜料的着色能力称为着色力，把白色颜料的着色能力称为消色力。（对白色颜料而言，它与深色颜料混合后，混合物颜色越浅，则表示它的消色力越强。）

消色力的测定方法有两种：①相对消色力法②用雷诺值（Ranolds）表示着色力着色力是颜料对光的吸收和散射的结果。有色颜料，光的吸收起重要作用，白色颜料（二氧化钛）取决于对光的散射能力。折射率越大，着色力/消色力越高，所以，二氧化钛在白色颜料中最高，金红石大于锐钛。二氧化钛的着色力/消色力与其粒径、粒径分布和分散性有较大影响，具体有关因素：①消色力的大小与它的散射能力和折射率有关；②粒子的大小、形状、结构和力度分布对消色力有有明显影响，消色力随着粒度的减少和粒度的均匀性的增加而增大。③钛白粉的消色力还与它制备条件有关。着色底相：又称灰漆色调，或底层色相，受二氧化钛的平均粒径及其散射能力的大小影响十分明显。底色=蓝色调/红色调

当二氧化钛的平均粒径为0.2um,它对短波蓝光（nm）有较强的散射力，底层色相带有较微的蓝相。粒径在0.4um时，对长波红光（nm）有较强的散射力，底层色相带有较微的红相。

吸油量：指每克颜料，在达到完全润湿时需要的用油的最低质量，吸油量常用百分率来表示。是钛白粉的重要颜料性质之一，涉及到钛白粉在展色剂中的填充状态，说明它在介质中的分散性能。

当颜料被亚麻仁油湿润成不破裂不分散，能被刮刀刮起来的油灰（腻子）状的膏状物为终点。（颜料粒子表面被包覆，粒子之间的空隙也充满了油时为终点。）

另一种方法，是用油润湿到能流动时为终点，相当于流点，这种方法测试结果偏高。

影响吸油量的因素：粒子较小，表面积大，吸油量高，凝聚或凝絮的颗粒多，粒子间隙大，吸油量高，针状或不规则形状的颗粒，由于空隙大，吸油量高，片状颗粒，在捏合呈平行排列，空隙小，吸油量低，接近球形的颗粒理论上吸油量在40%左右。

试验证明：两种颗粒尺寸大小差距较大的颜料按一定比例混合，大粒子空隙被小粒子填充，所测吸油量比原来两种粒子分别测出的吸油量还低，粒径相当的颜料很和无此现象。

白度：影响二氧化钛白度的因素：二氧化钛中杂质含量和种类（如铁、铬、钴、铈、铜、锰、钒、铅等重金属离子，含量甚微，也会对白度产生明显影响。金红石比锐钛敏感）、粒径、粒径分布（形状、大小和粒度分布，颗粒光滑无棱角，带棱角的表面会减弱对光的反射。粒子大小应控制在0.2-04um之间，相当于可见光的波长范围0.4-0.7um的一半，这样才能获得高的光散射能力，使颜色更白。粒径小于0.1um时晶体为通明，产品中含有粒径0.5um以上的大粒子，就会降低对光的散射能力。粒径分布要均匀，分布带要狭窄）。减少杂质，提高化学纯度，调整控制粒径和粒径分布，增强其分散性。钛白粉出现不理想的晶格结构和混晶现象。

颜料体积浓度（PVC）：干的油漆膜是一种三元结构。颜料体积浓度%=颜料体积（二氧化钛+填充料）/（颜料体积+胶黏剂体积）*%

临界颜料体积浓度（CPVC）可以认为是刚好有足够的胶黏剂涂盖在颜料表面、填充颜料粒子之间的空隙时的颜料体积浓度。光泽、透气性、多孔性、遮盖力、着色强度和底彩这类性质都与颜料体积浓度有直接关系。

①颜料体积浓度对散射系数和遮盖力消色力等性能的影响：PVC增加至10%以上，粒子聚集使绕射光的散射效率减少，使遮盖力降低。再增加PVC，遮盖力增加，直到增加至25%时，遮盖力会再因为折射效率降低速度比高浓度二氧化钛补充的速度快而降低，直到临界PVC为止，这一点上，由于平膜光遮盖效应，遮盖力再度增加。

最高散射性能的PVC，随着粒径大小变化而变化，在某一PVC，粒径越小，粒子数月多，散射光越多，遮盖力和消色力越高。但在高PVC区，粒子数甚多，粒子间距减小，当粒子间距小于入射光波长的一半时，光学上就不能逐粒析像，粒子密集，散射能力降低。这时大粒径的粒子，单位体积的粒子数减少，不易密集，散射能力高。

②表面处理与PVC：在颜料表面加上涂膜后，绕射光的散射效率损耗减至最小程度。③颜色、PVC和粒径大小：三者的综合效应对调色漆的颜色有很大影响。

PVC和不透明度的关系：某一PVC值时，不透明度最高，而随着PVC含量增加，不透明度反而下降。一般二氧化钛PVC=25%时不透明度最高。

二氧化钛PVC、薄膜厚度和不透明度：同一PVC时，薄膜越厚，不透明度越大。