本文主讲：

钛白粉作为着色剂的知识要点；

钛白粉最全指标解说；

如何选择正确的钛白粉？

以及钛白粉在pvc应用举例。

钛白粉作为着色剂使用的一些知识

用于PVC塑料的着色剂主要是有机颜料和无机颜料。PVC塑料对颜料的要求较高，如耐加工时高温，不受HCL影响，加工中无迁移，耐光等。常用的有：

红色主要是可溶性偶氮颜料、镉红无机颜料、氧化铁红颜料、酞菁红等；

黄色主要有铬黄、镉黄和荧光黄等；

兰色主要有酞菁蓝；

绿色主要为酞菁绿；

白色主要用钛白粉；

紫色主要是塑料紫RL；

黑色主要是碳黑。

另外，荧光增白剂用于增白，金粉、银粉用于彩色印花，珠光粉使塑料具有珍珠般散光。

这里重点说说钛白粉

钛白颜料的主要化学成分是二氧化钛（TiO2）。但钛白颜料除具有纯TiO2的固有性能外，许多性能特别是表面性能与纯TiO2不同。

钛白颜料折光率高，具有纯洁的白度、微细的粒度与粒度分布。在各种白色颜料中，钛白折光率最高，性能最优越。

钛白生产方法有硫酸法和氯化法，其工业产品有金红石型和锐钛型两种，都属于四方晶系。但晶系不同，性能也有差异。

金红石型与锐钛型钛白粉主要性能对比

当颜料粒径近于光波半波长时，散射能最大，从下表中可见，钛白粒径在0.2µm左右，光学性能最佳。多年来，钛白生产工艺技术的重大改进是将钛白平均粒径降至0.2µm左右。并尽可能增加0.2µm左右粒子的含量。采用钛白做塑料着色剂时，应选择平均粒径和粒度分布适当的品种（牌号）。采用先进的母料制造工艺技术，将钛白聚结粒子充分细化并高度分散于塑料之中，才能取得良好着色效果。

钛白颜料的最佳粒径

可见光波段

蓝光（450nm）

绿光（560nm）

红光（590nm）

最佳粒径，µm

金红石型

0.14

0.19

0.21

锐钛型

0.16

0.22

0.23

金红石型钛白对可见光蓝紫波段的吸收率较大而稍带黄色。与金红石型钛白相比，锐钛型钛白有更高的白度。但锐钛型钛白的光化学活性（光催化能力）比金红石型钛白大，可催化降解。

钛白粒子表面包覆Al、Si、Zn等化合物后能提高耐候性能。自然气候条件下长期使用的塑料制品，应选择表面处理的金红石型钛白做着色剂。自然气候条件下短期使用的塑料制品，可用表面处理的、中等耐候性的锐钛型钛白做着色剂。

锐钛型钛白具有很高的白度，室内使用的塑料制品和大多数塑料包装薄膜可用锐钛型钛白着色。白色塑料制品中钛白颜料添加量一般为2~4%。应注意，搪瓷级钛白和冶金、电容器、电焊条工业用二氧化钛的消色力差，不能用于塑料制品着色。

钛白粉最全指标解说

折射率

当光从一种介质射入另一种介质时，有时会因速度发生变化而改变方向，这种现象叫做折射，当光从真空射入某一种介质而发生折射时，入射角和折射角的正弦的比值叫做折射率，折射率又称光指数。

白 度

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。

遮盖力

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。 颜料质量（g） 遮盖力=颜料质量（g）/ 被涂物体表面积（cm2） 颜料的遮盖力越大，则这个数值越小。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，就是上一种表示方法的倒数。这种方法表示的颜料遮盖力越大，则其数值便越大，涂膜便可以越薄，所需的涂料量便越小。

消色力

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。以白色颜料而言，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。

吸油量

颜料的吸油量是指每100g颜料，在达到完全湿润时需要用油的最低质量，吸油量常用百分率来表示。

有效酸

在酸解产物浸取所得的钛液中，硫酸主要以三种不同形式存在：

（1）与钛结合的硫酸；

（2）与其他金属（主要是铁）结合的硫酸；

（3）未被结合的，过剩的游离酸。

由于无法单独测定与钛结合的酸和游离酸，只能测定这二者的总和，因此就把二者的总和称为有效酸。 有效酸=与钛结合的酸 游离酸

酸比值

钛液中有效酸与总钛含量之比叫酸比值。酸比值又叫酸度系数，通用F来表示。

钛液的稳定性

稳定性又称稳定度，就是在钛白粉生产中，钛液在条件变化的情况下，有发生早期水解而析出白色胶体粒子的倾向，这种倾向的强弱程度叫做钛液的稳定度。表示这种倾向强弱的特性叫做钛液的稳定性。

钛液的早期水解

一般来说，从酸解后到未进行后期水解之前，钛液中不应含有偏钛酸和正钛酸这两种胶体粒子，但是有时在钛液的浸取、还原、输送和存放过程中，由于操作不当或条件变化，而在钛液中出现上述两种白色胶体物质，这种现象称为钛液的早期水解。

酸解率

溶液中的可溶性钛盐总量（以TiO2计）占所投钛铁矿中所含钛总量（以TiO2计）之百分比，叫做酸解率。 溶液中总钛含量 酸解率（%）=(溶液中总钛含量/矿粉中总钛含量) *100

钛液的残渣

用硫酸分解钛铁矿后，经浸取所得到的溶液，是一种混浊不清的复杂体系。这种溶液既具有真溶液的性质，又具有胶体溶液的性质，既含有以钛和铁为主的可溶性硫酸盐，又含有不溶性的、颗粒较大的悬浮的机械杂质和颗粒较小的、具有较高稳定性的胶体杂质。后两种不溶性的固体杂质，称之为钛液的残渣。

铁 钛 比

钛液中总铁含量和总TiO2含量之比叫做铁钛比，其公式如下： 总Fe含量（g/l） 铁钛比=总Fe含量（g/l）/ 总TiO2含量（g/l） 铁钛比的高低，对水解产物的偏钛酸的颗粒大小和结构有一定的影响。因此在钛白粉生产中，特别是在涂料钛白粉生产时，必须控制在一定的铁钛比范围内。

钛液的浓缩

钛液中的水是溶剂，是可挥发的，而钛液中的硫酸氧钛、硫酸钛和硫酸亚铁等是溶质，是不可挥发的。借助于加热的作用，使钛液中的溶剂（水）逐渐气化挥发而排除，使溶质的浓度逐渐增大，这个过程称为浓缩。

涂料用钛白粉的质量要求

A、白度好；B、研磨润湿性好；C、耐候性好；D、化学稳定性好；E、粒度小，遮盖力大，消色力高，不透明度和光泽度好。

水 解 率

水解率是反映水解完成程度的一个值。即液相TiO2转变成固相TiO2的百分比。水解率的高或低，分别表示钛液中TiO2转变成固相TiO2的转化率的高和低。

沉 降 率

偏钛酸颗粒在水解后浆液中沉降速度的快慢叫做沉降率。它是反映水解好坏和偏钛酸粒子大小的一个值。沉降率高，偏钛酸粒子就细；沉降率低，偏钛酸粒子就粗。

看到这里肯定有人会问？了解这些指标后应该怎么选择钛白粉呢 ？不要急，接着往下看：

如何选择钛白粉呢 ？

第一，颜 色

颜色是标明颜料的重要技术指标。钛白粉被称为“白色颜料之王”，钛白粉的颜色指标就是白度。即使是同一化学成分的钛白粉，由于工艺路线、原料、设备、技术水平的不同也会产生颜色上的不同，色光固然取决于化学成分，但更重要的、经常起决定性作用的因素是它的粒子形状、大小、粒度分布、晶型、杂质含量等。

第二，遮盖力

遮盖力的光学本质是颜料和存在其周围的介质的折射率之差造成的。金红石型钛白粉折射率为2.71、锐钛型为2.55，是遮盖力最高的白色颜料。遮盖效应主要是由于二氧化钛导致的散射、或由于有色物质的存在而引起的吸收或者以上两种原因以使入射光强度减退时，就出现遮盖现象。因此决定钛白粉的遮盖力的主要原因除化学成分、晶型外，还与钛白粉的粒子形状、粒径及粒度分布有关。

第三，着色力

着色力是二氧化钛的重要特性指标，就是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的能力。也就是说对白色颜料而言，它与一深色颜料混合后，混合物的颜色越浅，表示它的着色力(消色力)越强。

第四，吸油量

吸油量也是钛白粉的重要颜料性质之一，因为它涉及到钛白粉在展色剂中的填充状态，并能说明它在介质中的分散性能。在涂料工业中用于油漆混炼前估计涂料的稠度，指导涂料的配方，并可以初步推算其颜料体积浓度(pvc)。

第五，化学组成

钛白粉的化学成分决定了钛白粉的化学性质，它是颜料间相互区别的主要标志，它除了体现出颜料的一系列颜料性能，如白度、消色力、吸油量等外，对其应用性能作用也很大，如耐候性、分散性等。

第六，耐光耐候性

钛白粉的耐光性和耐候性是衡量钛白粉应用性能的重要指标，单指其耐光性和耐候性没有意义。只有将钛白粉应用到相关的应用领域(如汽车漆、型材等)后，此指标才具有意义。因此钛白粉的耐光性和耐候性是指其在某领域的耐光性和耐候性，此外衡量钛白粉的耐光性和耐候性要确保其应用载体的耐候性要优于钛白粉。影响钛白粉的耐候性指标的主要因素有其化学成分、包膜物质的化学形态、晶体结构、应用配方等。

第七，光泽度

钛白粉的光泽度是衡量钛白粉应用性能的重要指标，通常钛白粉没有光泽，单指其光泽度没有意义。只有将钛白粉应用到相关的应用领域(如汽车漆、油墨、型材、母料等)后，此指标才具有意义。

第八，挥发分

钛白粉的挥发份实际就是水含量。因为其表面存在很高的能量和羟基，因此其表面总是要吸附一定的水分，来降低其表面能，吸附的水分量与钛白粉的表面有机处理及其存放周围环境的湿度和温度有关。钛白粉挥发份的高低不能判定产品的优劣，要视其应用体系而定。一般情况对于水性体系挥发份的高低对应用影响不大，但对于油性体系及聚烯烃等体系，就要求挥发份越低越好，因为挥发份高会影响到其在体系中的分散性能及产品质量。

第九，分散性

分散性又称研磨分散性或研磨润湿性，在以水为介质中使用时则称为水分散性，在溶剂等涂料体系中使用时则称为油分散性。分散性指标是钛白粉重要的应用指标。分散性的好坏，不仅影响到钛白粉颜料的消色力、遮盖力、吸油量等指标，而且也影响涂料成膜或型材成型的光泽和耐候性。在涂料生产厂中研磨分散时，分散性的好坏直接影响研磨分散时间的长短，是涂料生产时的重要经济指标之一，而且研磨时间过长，还会增加设备污染，使产品白度变差。在塑料色母粒或型材生产中，分散性的好坏直接影响到更换机头筛网的周期及最终产品的性能。

总之，是材料就要多去了解、实验、总结，才能自己懂得其中的问题。接下来说说钛白粉在PVC中的作用有哪些，以型材为例：

钛白粉在型材中有哪些作用？

提供遮盖力

提供白度和光泽

屏蔽和吸收紫外光，防止PVC的紫外降解，提供耐候性

1、PVC异型材系统中不同品种助剂如热稳定剂、改性剂等对PVC异型材的颜色、热稳定性、加工性、机械物理性能和耐候性能都有显著的影响，有些还是主要影响因素。

2、不同牌号TiO2颜料赋予PVC制品的颜色相差较大，尤其是色相和白度。而PVC制品颜色的一致性是其最重要的品质之一，因此，不同牌号TiO2的互换有较大的难度，TiO2的颜色应保持较高的一致性，并且对系统颜色的影响性要低。

3、不同牌号TiO2颜料的PVC体系流变性能有一定差异，对PVC异型材的加工性能和机械物理性能也有一定的影响，但通过调整配方和工艺参数可以解决或能够满足基本要求。

4、耐候性能是PVC制品最重要的应用性能之一。而不同牌号TiO2颜料赋予PVC制品的耐候性相差较大，相同牌号TiO2颜料不同配方、不同加量的PVC制品的耐候性差异也较大。因此，在选用TiO2颜料时要格外小心，不能使用锐钛型和普通用途的金红石型TiO2。此外，还要根据用途调整TiO2颜料的加量和配方组成。

5、随着PVC系统配方中TiO2添加量的增加，PVC异型材制品的颜色和断裂伸长率、简支梁冲击强度、拉伸冲击强度、弯曲弹性模量、加热后尺寸变化率等机械物理性能以及耐候性能都会得到明显的改善，但其焊角强度、拉伸屈服强度等指标相应降低。

PVC型材用理想钛白粉的特征

好的耐候特性

吸湿性低，干粉流动性好

好的分散特性

对添加剂的影响性低

良好的塑胶干混合处理

对颜色、调色、色相的影响性低

颜料颜色品质的一致性

来源：PVC技术论坛