中國(guó)粉體網(wǎng)訊 鈦白粉粒子的顏料性能通過(guò)光學(xué)性能體現(xiàn)，光學(xué)性能則主要取決于TiO₂粒子的表面性質(zhì)，因此，TiO₂粒子內(nèi)核對(duì)光學(xué)性能幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。如果能使用碳酸鈣等廉價(jià)易得的白色材料取代TiO₂粒子內(nèi)核，則鈦白粉單位成本將大大降低。

1、復(fù)合鈦白粉研究歷程

在鈦白替代方面，目前國(guó)際上主要通過(guò)制備核殼型復(fù)合粉體來(lái)替代。因?yàn)樵诙栊苑垠w的表面包覆一層超細(xì)的鈦白粉，其遮蓋力和顏色性能主要呈現(xiàn)鈦白的性質(zhì)。美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家，從上世紀(jì)七十年代就開(kāi)始從事鈦白粉代用品的研究和探索工作，并取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)先后開(kāi)發(fā)了以云母、高嶺土、滑石、硅灰石、碳酸鈣等為核心的復(fù)合鈦白粉，分別用于化妝品、涂料和造紙等行業(yè)，滿(mǎn)足中低端市場(chǎng)需求。目前，我國(guó)復(fù)合白粉的研究開(kāi)發(fā)還處于初級(jí)階段，產(chǎn)品性能不佳，一般只能代替10%~30%的鈦白粉。

國(guó)內(nèi)外復(fù)合鈦白的生產(chǎn)方法歸納起來(lái)有：物理法、化學(xué)法和化學(xué)物理綜合法三種，各種方法具體又可分為多種，由于原理的不同，生產(chǎn)出的復(fù)合鐵白在質(zhì)量和成本上有很大差異。

2、碳酸鈣復(fù)合鈦白粉主要制備工藝

（1）粒-粒包覆改性法

該法以碳酸鈣、高嶺土、燒高嶺土和重晶石等白色礦物粉體為包核基體，結(jié)晶Ti0₂（銳鈦型和金紅石型）為包膜物，采用白色礦物粉體濕法超細(xì)研磨和白色礦物粉體與結(jié)晶Ti0₂濕法共混研磨途徑，通過(guò)固體顆粒的分割細(xì)化、表面基化改造和機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致的粒-粒包覆改性反應(yīng)等方式制備而成。白色礦物粉體-Ti02復(fù)合白色顏料的細(xì)度達(dá)到小于2微米含量90%~94%，各組分按重量的組成比為:白色礦物粉體（碳酸鈣或高嶺土，或燒高嶺土，或重晶石）50%-80%，結(jié)晶Ti02（銳鐵型或金紅石型）20%-50%。

該法生產(chǎn)的復(fù)合鈦白粉適用于塑料、造紙等利用白色顏料物理性能的場(chǎng)合，可以起到改善應(yīng)用產(chǎn)品性能和降低成本的作用。作為一種化學(xué)、物理綜合方法，它仍然存在結(jié)合力不太強(qiáng)、粒-粒包覆是在二次團(tuán)聚粒子上進(jìn)行等不足，只能在部分行業(yè)的中低檔次產(chǎn)品中得到適度應(yīng)用，且成本依舊較高。

興業(yè)誠(chéng)鋼鈣業(yè)綜合利用有限公司和廣西大學(xué)公布了一種碳酸鈣復(fù)合鈦白粉，包括以下重量份組分：800目重質(zhì)碳酸鈣2326份、1250目金紅石型鈦白粉1215份、1000目氧化鋯36份、無(wú)水乙醇4851份、KH7920.251份、正硅酸乙酯47份。本發(fā)明應(yīng)用疏水聚團(tuán)理論，以無(wú)水乙醇為分散介質(zhì)，用表面活性劑對(duì)粉體進(jìn)行疏水改性制備前驅(qū)體，改善粉體的分散性，同時(shí)漿液中的顆粒會(huì)因疏水作用產(chǎn)生吸引力，由此相互結(jié)合，并制得包覆均勻，結(jié)合力強(qiáng)的碳酸鈣復(fù)合鈦白粉。

碳酸鈣/TiO₂復(fù)合材料加工工藝流程圖

（2）碳酸化法

該方法采用CaCO₃、Ti0₂等為原料，用CaCO₃微粒取代TiO₂二次粒子內(nèi)核，降低該顏料粒子中TiO₂的比例，從而獲得成本低廉、性能又能滿(mǎn)足相關(guān)要求的復(fù)合欽白顏料。日本日鐵礦業(yè)株式會(huì)采用碳酸化方法，制備了一種高度不透明性的二氧化鈦-碳酸復(fù)合粒子，該方法是在碳酸化步驟添加具有平均粒徑0.1~0.5微米的Ti0₂粒子，在攪拌過(guò)程中，在氫氧化鈣漿料中導(dǎo)入二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，使反應(yīng)進(jìn)行到漿料的pH為7，最終獲得復(fù)合鈦白粉。該產(chǎn)品可應(yīng)用于造紙用的涂料、塑料、紙、橡膠等產(chǎn)品中�？傮w而言，該方法利用現(xiàn)有碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程，增加部分工序后即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具備很好的應(yīng)用前景。但該方法制備的復(fù)合欽白粉的碳酸鈣與二氧化鈦的結(jié)合還不夠牢固，遮蓋力不夠強(qiáng)，且耐候性不高，工藝仍需改進(jìn)。

黑龍江越陽(yáng)環(huán)保科技有限公司提供一種復(fù)合鈦白粉的制備方法。在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程的碳化階段，加入偏鈦酸為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結(jié)劑和無(wú)機(jī)包覆劑，過(guò)濾，水洗，干燥，粉碎，即得。制備過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行90%左右時(shí)，被加入的偏酸粒子沉積在CaCO₃顆粒表面，隨即又被覆蓋一層CaCO₃薄層，之后再次被偏鈦酸粒子沉積，如此反復(fù)，直到Ca(OH)₂消耗殆盡。當(dāng)碳化反應(yīng)結(jié)束后，CaCO₃顆粒表面繼續(xù)沉積了一層偏鈦酸。為了使外表層的偏鈦酸與CaCO₃顆粒表面的結(jié)合力更牢固，在此過(guò)程中加入了硅酸鈉作粘結(jié)劑，同時(shí)起到無(wú)機(jī)包膜的作用。對(duì)上述復(fù)合鈦白漿料過(guò)濾、洗滌后，進(jìn)行干燥，偏欽酸脫水后成為銳鈦型Ti02薄層鑲嵌及包覆在CaCO₃顆粒表面，從而獲得復(fù)合鈦白粉。采用本發(fā)明方法制備的復(fù)合鈦白粉的白度、耐候性、遮蓋力、吸油量等性能較好，且生產(chǎn)成本較低，只相當(dāng)于普通銳鈦型鈦白粉的1/4，可廣泛用于涂料、造紙等行業(yè)，具有良好的市場(chǎng)前景。

（3）溶膠-凝膠法

中鈦集團(tuán)焦作市裕盛鈦業(yè)有限公司公布了一種鈦包覆輕質(zhì)碳酸鈣的復(fù)合鈦白粉的制備方法，將輕質(zhì)碳酸鈣分散到鈦酸丁酯溶液中，加水使鈦酸丁酯水解，在輕質(zhì)碳酸鈣表面形成包覆層，并加入甲基丙烯酸甲酯進(jìn)行表面處理，過(guò)濾，洗滌，烘干，粉碎。本發(fā)明的有益效果是提高鈦白粉產(chǎn)品的顏料性能，增強(qiáng)其在有機(jī)溶劑中的分散穩(wěn)定性及其耐候性。

結(jié)語(yǔ)

除了碳酸鈣、高嶺土、硫酸鋇等較為傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)粉體可作為復(fù)合鈦白粉的核心材料外，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯等先進(jìn)粉體材料在這一領(lǐng)域也有很廣泛應(yīng)用，雖不具備碳酸鈣的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但其功能性和補(bǔ)強(qiáng)效果上各有特點(diǎn)，多種粉體協(xié)同改性后有更多的可能性。

參考來(lái)源：

專(zhuān)利之星

周文靜，等：造紙用復(fù)合鈦白粉的制備及性能研究，龍佰集團(tuán)股份有限公司

徐卓群，等：機(jī)械研磨制備碳酸鈣-納米TiO₂復(fù)合光催化劑及性能研究，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）

安徽省宣城市涇縣碳酸鈣新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025)

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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