物體的光澤度是指物質(zhì)對(duì)投射光的光線的反射能力，反射能力越強(qiáng)，光澤度越大。在實(shí)際應(yīng)用中顏料只是涂料組分中的一種，顏料本身無(wú)光澤，涂膜才有光澤。影響二氧化鈦顏料成膜后光澤度的主要原因是它的粒徑和分散性，如果二氧化鈦的粒徑很細(xì)，并能均勻的分散到漆料中，則涂膜平整，光滑如鏡，光澤度就好；相反二氧化鈦粒徑過(guò)粗，涂膜粗糙，光澤度就會(huì)降低，并會(huì)帶有其它底色著色后色調(diào)發(fā)暗。
光澤度是油墨的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，它對(duì)印品的外觀質(zhì)量有很大的影響。國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)油墨專用鈦白產(chǎn)品問(wèn)世，中低端油墨市場(chǎng)全部用國(guó)內(nèi)通用型鈦白粉代替，不但分散性差，而且光澤度低，只能用于油墨的里印。更好的，鈦白粉是以濃縮料漿的形式加入到油墨配方中，鈦白粉的加量為料漿總量的15wt%～80wt%，鈦白粉的平均粒徑為10nm～1μm。在油墨生產(chǎn)中，不同類型的油墨產(chǎn)品對(duì)鈦白粉的質(zhì)量要求也各不相同。此外在油墨配制過(guò)程中還要依據(jù)各類油墨的具體特點(diǎn)和要求選擇具有不同性能的鈦白粉。
1.光澤度的評(píng)價(jià)方法
一種方法是將干基顏料與標(biāo)準(zhǔn)樣品分別制成涂料對(duì)比光澤度分析：顏料樣品經(jīng)砂磨后分散在醇酸樹(shù)脂中，在自動(dòng)噴涂設(shè)備受控條件下，在鋁板上形成均勻膜厚和表面特性的涂層，然后烘烤成型。最后用Hunterlab D-48-7光澤度計(jì)測(cè)20°反射率，計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)樣品的光澤度比值。另一種體系是與Synocyl 9122X樹(shù)脂混合制成40%顏料體積濃度水性丙烯酸涂料，用100微米刮刀自動(dòng)制膜，放入無(wú)塵柜中干燥至少5h后用GlossgardⅡ光澤度計(jì)測(cè)20°光澤度。
國(guó)內(nèi)通常是將鈦白顏料與亞麻仁油混合在平磨儀上研磨制成膏漿，然后用濕膜制備器涂膜于玻璃板上進(jìn)行測(cè)量。評(píng)價(jià)涂料的光澤雖然不完全客觀，但不同觀測(cè)人員作出的視覺(jué)分級(jí)通常有合理的相互關(guān)系。
2.國(guó)外提高鈦白粉光澤度技術(shù)現(xiàn)狀
高光澤二氧化鈦顏料通常表面包覆一層或多層金屬氧化物，譬如二氧化硅、氧化鋁、鋁-硅-鋯或者其他，通過(guò)助氧化或共沉淀的方式摻入顏料粒子中，加入量為二氧化鈦總量的0.5wt%～3wt%。有機(jī)表面涂層包覆羧酸、硅烷、硅氧烷、烴蠟以及與二氧化鈦表面反應(yīng)的產(chǎn)物，加入量為顏料總量的0.5 wt%～1.5wt%。市場(chǎng)上商業(yè)產(chǎn)品如杜邦的R-900，單鋁包膜產(chǎn)品R700，凱米拉單鋁包膜產(chǎn)品RDI-S，杜邦硅鋁包膜產(chǎn)品R-706，日本帝國(guó)化學(xué)公司硅鋁包膜產(chǎn)品W-6042，亨茲曼的TR-52，其中TR-52和RDIS長(zhǎng)期占據(jù)我國(guó)高端油墨市場(chǎng)。
2.1提高鈦白粉光澤度、耐候性技術(shù)Andrejs Baidins等發(fā)明了一種高光澤、高耐候鈦白顏料的制備方法，該顏料表面包覆有多孔氧化鋁和致密氧化鋁，其中氧化鋁的總質(zhì)量濃度為TiO2的(2～6)%，致密氧化鋁和薄水鋁石氧化鋁的質(zhì)量比為8:1～1:2，致密氧化鋁與硫酸根離子的質(zhì)量比為10:1～1.3:1。致密氧化鋁是一種含有硫酸根離子的氧化鋁，其中硫酸根離子是被吸附在氧化鋁中的形式存在，氧化鋁與硫酸根離子的質(zhì)量比為10:1～1.3:1。在(30～65)℃時(shí)，pH值為(5.2～6.5)的條件下，將氧化鋁與硫酸根離子接觸反應(yīng)一段時(shí)間，從而使得氧化鋁致密化。薄水鋁石是氧化鋁的一種晶態(tài)形式，含有吸附水。水分以隨機(jī)性和規(guī)律性兩種方式插入Al(OH)6八面體層中。TiO2顏料表面涂敷致密氧化鋁使其耐久性譬如耐光性、粉化阻力提高。而在TiO2顏料表面涂敷薄水鋁石氧化鋁層則改善了其光澤度和分散性。
Brian Tear等提供了另外一種具有改善光澤、耐候性鈦白顏料的制備方法：二氧化鈦與多種金屬鹽處理，譬如1.0%～3.0% Al2O3鋁、鋯、磷化合物，至少一種金屬鹽可以提供一價(jià)陰離子。依據(jù)濕處理情況，一般鋁化合物的加量為1.0%～3.0% Al2O3；依據(jù)二氧化鈦表面沉積情況，鋯化合物的加量為0.1%～0.4% ZrO2；磷化合物的加量為0.1%～0.5% P2O5；有機(jī)包覆0.2%～0.4%的TMP,TME或季戊四醇。已發(fā)現(xiàn)可溶性金屬鹽中的多價(jià)陰離子譬如SO42-在包膜時(shí)離子交換過(guò)程中會(huì)依附在顏料上，常規(guī)的水洗又除不盡這些多價(jià)陰離子，這些多價(jià)陰離子雜質(zhì)會(huì)造成絮凝，降低分散性和最終產(chǎn)品的白度、光澤度和耐候性。而含一價(jià)陰離子的金屬鹽則會(huì)降低這種趨勢(shì)。
Michael Hiew等過(guò)連續(xù)工藝嚴(yán)格控制pH、溫度、硅、鋁加入時(shí)間制備具有改善光澤度和耐候性鈦白顏料：75℃下分三步pH=10.0，pH=9.4，pH=4.9分別加入硅化合物，每一步至少停留10～20min；pH=5.5～7.5，75℃下加入鋁化合物。氧化硅的加量為TiO2顏料重量的2.5%～3.5%，氧化鋁的加量為TiO2顏料重量的1.6%～1.9%。最后有機(jī)包覆0.2%～0.8%的TMP。硅、鋁沉積時(shí)間10～45min，整個(gè)連續(xù)工藝包括停留時(shí)間不超過(guò)120min。該顏料有著優(yōu)異的光澤度優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在油漆、塑料和涂料中有著很好的兼容性。著色力和黑格曼計(jì)數(shù)據(jù)顯示該方法制備出的二氧化鈦顏料分散性很好，用于油漆和塑料時(shí)不會(huì)出現(xiàn)凝聚。
2.2提高鈦白粉光澤度和分散性技術(shù)John E.Halko等在表面處理過(guò)程中降低了分散劑用量，表面沉積至少一種一元胺鹽處理，最后制備出的鈦白顏料光澤度和分散性明顯改善。胺鹽可以是二羥甲基丙酸DMPA+三異丙醇胺TIPA，DMPA+TIPA+TME，DMPA+TIPA+TMP，二羥甲基丁酸DMBA+TIPA，DMBA+TIPA+TME，DMPA+TIPA+TMP組合中的一種。DMPA或DMBA與TIPA的摩爾比為1:1～1:1.1，這樣產(chǎn)生的中性鹽沒(méi)有過(guò)量的鏈烷醇胺。胺鹽與TME或TMP的比為95:5～1:1。胺鹽的加量為二氧化鈦質(zhì)量的0.2wt%～0.5wt%。與未處理的二氧化鈦和單純經(jīng)TME處理或其它胺鹽處理的顏料相比，該方法制備出的鈦白顏料在分散性和光澤度上的提高是顯著的，尤其是當(dāng)其用于水性涂料時(shí)能明顯降低分散劑的用量，這也是其最大的優(yōu)點(diǎn)。
3.國(guó)內(nèi)提高鈦白粉光澤度的技術(shù)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)目前針對(duì)提高鈦白粉光澤度的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，市面上一些高檔油墨為了提高遮蓋力和印刷適應(yīng)性能，還是大量采用進(jìn)口氯化法鈦白粉，比如杜邦，美禮聯(lián)等。
中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101880492A“油墨專用鈦白粉顏料及其制備方法”，對(duì)鈦白粉顏料顆粒用鋁氧化物進(jìn)行包膜處理，以提高其油性體系應(yīng)用光澤度和分散性。依次加入堿性鋁化合物和酸性鋁化合物水溶液，總量為懸浮液中鈦白粉顆粒的1wt%～4wt%，其中堿性鋁化合物水溶液中的鋁元素加入量與酸性鋁化合物水溶液中的鋁元素加入量之比為1:1～1:3。該方法可以用來(lái)處理以任何形式制得的鈦白粉顏料，且各步驟可以間歇進(jìn)行也可以連續(xù)進(jìn)行。
4.結(jié)論
鈦白粉選擇的關(guān)鍵是光澤和耐久性。在內(nèi)墻、油墨涂料方面若要求高光澤度，可選擇陶瓷級(jí)鈦白粉。在外墻建筑涂料中(中等耐久性)若要求高光澤，可選擇高光通用級(jí)鈦白粉。在汽車、管道涂料中(高耐久性)若要求高光澤度，可選擇高光抗粉化級(jí)鈦白粉。而提高鈦白粉光澤度的方法是各種各樣的，其中鋁化合物的加入是必不可少的，也是最有效的。