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二氧化钛后处理及设备(2)发布时间:2013-11-06

经研究证实,硅包膜通过生成“活性硅”形成一层致密的无定形水合氧化硅的表皮状膜,大大提高了产品耐候性。这是无机物包膜最突出的特点。所谓“活性硅”,即指单体的低聚合度的水合氧化硅,它具有高分子量的聚合物是不活泼的。

致密硅包膜的显著特征如下。 ①包膜的厚薄基本均匀,连续,结构致密,不是多孔海绵状。②无定形水合氧化硅以羟基的形式牢固地键合到二氧化钛表面。不是纯粹的物理包膜,而是化学键作用结合的,因此很牢固。这种膜可以有效地保护核体二氧化钛免受化学侵蚀。可用常规方法检测。常规A1203 /Si02包膜的二氧化钛,在175℃、96%硫酸中加热5h,有95%的Ti02被溶解。经致密Si02包膜,在同样条件下,大约只有20%-40%的Ti02溶解。钛白粉硅包膜的好坏、完整与否也可以用这种方法检测。致密水皮状硅包膜的工艺过程如下:在二氧化钛浆料中,在高pH值下,加人水玻璃并加酸酸化,立即生产活性硅,并按预定方式沉积到二氧化钛表面。

主要控制以下因素。 ①浆液的pH值 一般认为以8-11为宜,通常是10以上为宜。只有在碱性条件才能获得完整致密的膜。 ②反应温度 以80-100℃为宜,低于60℃难以形成致密的膜。包的硅量多,温度适当高一些。 ③水玻璃中碱金属离子浓度 通常以0. 1-0. 3mo1/L为宜。高于lmol/L,会增加活性硅的凝聚倾向,消耗的中和酸多。作为一种代替办法,可用离子交换法制备不含Na+的活性硅,然后加人到浆料之中。 ④颜料的分散度(比表面积) 致密硅包膜工艺只适用于高分散性的物料。一般认为其比表面积至少为lm2/g。二氧化钛颜料的比表面积通常在lom2/g以上,因而是适合的。 ⑤反应时间 如果混合物中生成活性硅的速度太快,就难以逐渐沉积到粒子表面形成表皮状包膜,而生成许多Si02的小球状粒子。进一步增加活性硅数量,小球状粒子争先吸附活性硅,结果形成很杂乱的混合物。理论研究指出,致密硅的沉积过程要长达数十个小时。 但实际上通常采用5h反应时间,酸性包膜时间更短一些。否则包膜罐生产能力太低。 ⑥严格保持稳定的反应条件 在整个过程中必须保持良好的搅拌,加人酸浓度宜稀一些(10%H2S04最好)。生产中,最好用分布器多点加人,以免pH值迅速地变化,导致局部变化太快,反应过分剧烈,生成分散的游离硅胶。

如不遵循上述工艺条件,随便地将氧化硅沉积出来(例如,温度低于60℃,沉积速度又很快),会生成多孔性海绵状包膜。从电镜片中看出,氧化硅的极细的粒子大量堆积在二氧化钛粒子之间似葡萄状,而不是形成致密均匀的包膜。 硅包膜不佳的产品,颜料性能差,粉碎后粒度不好,难以分散,光泽性和耐候性差。硫酸酸溶检验Ti02溶出率高。

致密氧化硅包膜钛白粉适用于光泽的、耐久的磁漆;而多孔疏松海绵状氧化硅包膜的钛白粉用于平光乳胶漆。 氧化硅包膜工艺有一个特殊的难题,就是浆液的过滤性能差,这主要归因于水合氧化硅之间存在着微弱的氢键。

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