二氧化钛颜料标准

二氧化钛颜料

1 范围

本标准规定了二氧化钛颜料的要求、采样、试验方法、检验结果的判定及标志、包装、运输和贮存。分子式：TiO2。相对分子量：79.88（1987年国际相对分子质量）。

2 规范性引用文件

GB/T 1250 极限数值的表示方法和判定方法

GB/T 9285 色漆和清漆所用原材料取样

GB/T 601-2000 化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的制备

GB/T 6682-1992 分析实验室用水规格和实验方法

GB/T 1717-1986 颜料水悬浮液PH值的测定

GB/T 5211.3-1985 颜料在105℃挥发物的测定

GB/T 5211.14-1988 颜料筛余物的测定机械冲洗法

GB/T 5211.15-1988 颜料吸油量的测定

GB/T 5211.12 颜料水萃取液电阻率的测定

3 特性要求

二氧化钛颜料应符合表1的要求

采样按GB/T9285 中有关规定取受试产品的代表性样品

5 试验方法

试验方法应由下面方法进行，本标准未包括的试验步骤应由买卖双方商定。所有试剂均应采用分析纯试剂，并使用符合GB/T 6682规定的纯度至少为3级水。

5.1二氧化钛含量的测定

5.1.1 原理

经干燥的试样溶解在含有硫酸铵的硫酸中，在二氧化碳气氛下用金属铝将四价钛还原成三价钛，然后以硫氰酸铵作指示剂，用硫酸高铁铵标液滴定上述溶液。

5.1.2 试剂

5.1.2.1 金属铝：以铝箔、铝片形式存在，含量不低于99.5%

5.1.2.2浓盐酸：浓度约37%，ρ≈1.19g/ml

5.1.2.3浓硫酸：浓度约96%，ρ≈1.84g/ml

5.1.2.4碳酸氢钠：饱和溶液。将约10g 碳酸氢钠加入到90ml 水中。 5.1.2.5硫酸铵

5.1.2.6硫氰酸铵指示剂

将24.5g 硫氰酸铵溶于80ml 热水中，过滤，冷却至室温并稀释至100ml ，贮存于密

闭深色瓶中。

5.1.2.7 硫酸高铵标准滴定溶液：1ml 相当于0.005gTiO 2。 5.1.2.7.1 制备

称取30g 硫酸高铁铵[NH 4Fe(SO 4)2.12H 2O]置于1000ml 单刻度容量瓶中，加入300ml 含15ml 硫酸（5.1.2.3）的水溶解。滴加高锰酸钾溶液（5.1.2.8）直至溶液呈粉红色，用水稀释至刻度，并摇均。如溶液浑浊则过滤。 5.1.2.7.2 标定

称取经（105±2）℃下干燥至恒重的二氧化钛标准参比物质190mg 至210mg ，按（5.1.4.2）中所述步骤标定上述溶液。

用下式计算溶液的二氧化钛相当量T ，以每毫升相当TiO 2克数表示： V

m P T ??=

100

式中：m ——所用二氧化钛标准参比物质的质量，单位为克（g ）。

V ——滴定消耗硫酸高铵标准溶液的体积，单位为毫升（ml ）。

P ——标准参比物质的二氧化钛含量，以质量分数表示（如用光谱纯二氧化钛，则P

以100%计）。

5.1.2.8 高锰酸钾标准滴定溶液 C （1/5KmnO 4）=0.1mol/L

将3.1607g 高锰酸钾溶于500ml 水中，置于1000ml 单刻度容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀。 5.1.3仪器

使用普通实验仪器

5.1.3.1干燥器：内盛合适干燥剂，如硅胶； 5.1.3.2烘箱：能维持温度为（105±2）℃ 5.1.3.3玻璃液封管

5.1.3.4称量瓶：广口，带合适盖子，尺寸不大于试验所需 5.1.4步骤 5.1.4.1总则

平行测定两次 5.1.4.2试样

取10g 试样于敞口称量瓶（5.1.3.4）中在（105±2）℃下干燥至恒重，加盖并置于干燥皿（5.1.3.1）中冷却至室温。

称取190mg 至210mg 上述试样（M ），精确至0.1mg 。 5.1.4.3测定

将试样转移至于干燥的500ml 锥形瓶中，加入7g 至8g 硫酸铵（5.1.2.5）和20ml 硫酸（5.1.2.3）摇匀。开始缓缓加热，在强热至试样全部溶解成澄清溶液，冷却后加120ml 水20ml 盐酸（5.1.2.2）摇匀，再加金属铝（5.1.2.1）2.5g ，装上液封管，塞紧胶塞，并在该液封管中加入碳酸氢钠饱和溶液（5.1.2.4）待铝片溶完，加热溶液至微沸并保持3-5分钟，冷却至约60℃，最好将锥形瓶底部分浸入盛水容器中，冷却过程中碳酸氢钠溶液会吸入瓶中，因在还原后的钛溶液上方产生二氧化碳气体，在该过程中应随时补加碳酸氢钠饱和溶液。取下塞子，将其

中液封管的饱和溶液倒入锥形瓶中并用少量水淋洗塞子，将淋洗液收集于锥形瓶中。加入2滴硫氰酸铵指示剂（5.1.2.6），立即用硫酸高铵标准滴定溶液（5.1.2.7）滴定至终点淡橙色。最好开始时加入大部分硫酸铁（+3价）铵溶液，充分摇动，在逐滴加入完成滴定过程。并记录所耗硫酸铁（+3价）铵溶液的体积（V ）。 5.1.5结果的表示 5.1.5.1计算

用下式计算二氧化钛含量，以质量百分数表示：

TiO 2%=

T V 100

式中：

V 滴定消耗硫酸铁（+3价）铵溶液的体积，单位为毫升（ml ） M 试样的质量，单位为克（g ）

T 与每毫升硫酸铁（+3价）铵标准溶液相当的二氧化钛克数（见5.1.2.4.2），单位为克/毫升（g/ml ）计算取两次测定的算术平均值，报告结果至0.1%（w/w ）. 5.1.6允许差

两次平行测定值的绝对差不得大于0.4% 5.2 亮度(Jasn)的测定 5.2.1试剂

5.2.1.1混合油的制备

称取680.0g 精制亚麻仁油和170.0g 精制蓖麻油置于2000ml 烧杯中，在沙浴上加热煮炼，控制温度200℃左右，加热时间72小时左右（其间可间断），然后将炼好的油，冷至20℃,用涂4粘度测定η为800-1000S 为合格。 5.2.1.2无色料浆的制备

称取50.0g 高纯度轻质絮状二氧化硅和950.0g 混合油，在三辊机上研磨4-5次，黑格曼数大于6.5为合格。

5.2.1.3 白色膏浆的制备 5.2.1.3.1色差色度计的操作

开启色度计电源15分钟，按校准键，把测量头置于白色校准板上，再按measnie 测量键或测量头上的测量键，直到三次测量完毕，所测量的平均值x,y,z 是否与标准板上的数值相同，如果不同即须重新测量。

按CoLOR Space Select 色空间选择键，对设置 X 、Y 、Z 的色空间进行测量，读出三色刺激值X 、Y 、Z 。

5.2.1.3.2用5 ml 针管吸取2.80克无色料浆分布在平磨仪下层玻璃面上，再称3.00克颜料（TiO2）试样放在无色料浆上，用调刀刀尖充分将其混合成浆状，当颜料样品均匀湿润后，把浆状物铺成约50mm 宽得条带在下成玻璃面边缘到中间处，并在平磨仪上施加1KN 可变但已知的力，以25圈每次研磨浆状物，共二次。在每研磨一次后用调刀收拢膏浆铺成约50mm 宽得条带，再研磨。研磨结束后，从玻璃面取下膏浆备用。取相同量的颜料标样，用相同的方法制备膏浆。

5.2.1.4用120um 敷贴器把白膏浆分布在刮片纸上，再将纸置于差示色度计测试环下测量。试样和标样各作两次平行测定。其各X 、Y 、Z 之差应小于0.2。颜料试样测量的刺激值表

示为X 1、Y 1、Z 1；；标样测量的刺激值表示为X 0、Y 0、Z 0；；另外修正值表示为X ，、Y ，、Z ，

5.2.2结果的表示

用两次测定的算术平均值参与计算。

修正值Y ，

=标样给定植（Jasn ）- Y 0

修正值(Z，-X，)= 标样给定植（Ton）- (X0- Z0)

亮度（Jasn）= Y1+ Y，

无色料浆中的色度（Ton）=（Z1-X1）+(Z，-X，)

5.3消色力（TCS）和在灰浆中的色调的测定

5.3.1试剂

5.3.1.1精制亚麻仁油：酸值2-4

5.3.1.2精制蓖麻油：酸值≤4

5.3.1.3碳黑：通用炉黑

5.3.1.4高纯度轻质絮状二氧化硅：含量99.9%

5.3.2仪器

5.3.2.1差示色度仪：型号CR-331C

5.3.2.2平磨仪：MM1

5.3.2.3黑格曼细度计：范围0-8黑格曼数

5.3.2.4三辊机：“BUHLER“SDY

5.3.2.6涂4粘度杯

5.3.2.7刮片纸

5.3.2.8调刀：长100mm，宽15-20mm

5.3.3黑色膏浆的制备

5.3.3.1混合油的制备

称取680.0g精制亚麻仁油和170.0g精制蓖麻油置于2000ml烧杯中，在沙浴上加热煮炼，控制温度200℃左右，加热时间72小时左右（其间可间断），然后将炼好的油，冷至20℃,用涂4粘度测定η为800-1000S为合格。

5.3.3.2黑浆的制备

称取356.4克混合油和405.0克碳黑在三辊机上研磨五次即得黑浆。

5.3.3.3黑色料浆的制备

称取534.9克混合油和30.0克高纯度轻质絮状二氧化硅及34.8克黑浆在三辊机上研磨，数次（一般为5-7次），研磨的黑色料浆用黑格曼细度计测定，当黑格曼数大于7.0为合格。

5.3.3.4灰色膏浆制备

称取3.00克颜料试样和3.00克黑色料浆在平磨仪下层玻璃面上，用调刀刀尖充分将其混合成浆状，当颜料样品均匀湿润后，把浆状物铺成约50mm宽得条带在下成玻璃面边缘到中间处，并将调刀在其上粘附的浆状物在上层玻璃面上抹净，在平磨仪上施加62.2kg的力，以25圈每次研磨浆状物，共二次。在每研磨一次后用调刀收拢膏浆铺成约50mm宽得条带，再研磨。研磨结束后，从玻璃面取下膏浆备用。

取相同量的颜料标样，用相同的方法制备膏浆。

5.3.3.5用60μm敷贴器把灰色膏浆分布在刮片纸上，再将纸置于差示色度计测试环下测量。试样和标样各作两次平行测定。其各X、Y、Z之差应小于0.2。颜料试样测量的刺激值表示为X1、Y1、Z1；；标样测量的刺激值表示为X0、Y0、Z0；；

5.2.2结果的表示

消色力TCS：

TCS样=TCS标给—（Y0-Y1）×100

注：（Y0-Y1）×100的值用四舍五入取10的整倍数

黑浆的色度SCX：

SCX样=SCX标样—（Z0-X0）+（Z1-X1）

用两次测定的算术平均值参与计算。

5.4 105℃挥发物的测定

5.4.1仪器

5.4.1.1称量瓶

5.4.1.2烘箱

5.4.1.3天平(0.0001g)

5.4.2步步骤

在已恒重的称量瓶中称取5克（精确0.1mg）样品（m0），置于（105±2℃的烘箱内干燥2小时至恒重(m1)。

5.4.3结果的表示

挥发物质量百分数（X）按下式计算：X=100(m0-m1)/m0

计算两次平行测定之平均值，报告结果至0.1%

5.4.4允许差

两次平行测定值之差不得超过较大值的10%

5.5水悬浮液pH 值的测定

5.5.1试剂

5.5.1.1 Ph=4.00 Ph=9.00的两种缓冲溶液

5.5.1.2 盐酸：C（HCl）=0.1mol/L

5.5.1.3 氢氧化钠：C（NaOH）=0.1mol/L

5.5.1.4 蒸馏水：pH=7.00±0.2

5.5.2仪器

5.5.2.1精密酸度计：型号PHS-3C

5.5.3步骤

测试前用已知pH=4.00、pH=9.00的标准缓冲溶液校准pH计。

测定蒸馏水的pH值，加入氢氧化钠（5.5.1.3）或盐酸（5.5.1.2）调整pH值为7.00±0.2 称取2.00g（精确到0.01g）试样置于25ml高脚称量瓶中，加入20ml蒸馏水（5.5.1.4），震荡1分钟，然后将Ph计的复合电极浸入其中，待浸入1分钟后读出pH值。

5.5.4允许差

记录pH值，准确至0.01单位，若两次平行测定之差值大于0.3单位则应重新测定，结果以两次平行测定平均值为准，准确到0.1单位。

5.6吸油量的测定

5.6.1试剂和仪器

5.6.1.1精制亚麻仁油。 5.6.1.2松节油。 5.6.1.3滴瓶：25ml

5.6.1.4调刀：长100mm 宽15-20mm

5.6.2步骤

在25ml滴瓶内装精制亚麻仁油（5.6.1.1），称重（称准至0.01g）。

称取5.00g试样（称准至0.01g）放在玻璃板上，用滴瓶滴加部分精制亚麻仁油（5.6.1.1）于试样上，用调刀搅拌得到油脂粘稠物质，估计用去90%的试样后，再小心加入几滴油，直到得到均匀的面团状糊膏为止（此过程必须在15分钟以内完成）。将滴瓶再次称重

5.6.3结果表示

吸油量y（g/100g）按下公式计算：y=100(G1-G2)/M1

式中：G1表示第一次称滴瓶质量，单位为克（g）；

G2表示第二次称滴瓶质量，单位为克（g）；

M 1表示试样质量，单位为克（g）；

计算两次平行测定之平均值。

5.6.4允许差

两次平行测定之绝对值之差不得大于0.5%

5.7筛余物（45μm筛孔）的测定

5.7.1仪器

5.7.1.1直径75mm的分样筛，筛孔45μm

5.7.1.2刷子（油漆刷）：宽10mm

5.7.1.3烘箱：温度（105±2）℃

5.7.2步骤

称取30.00g（称准至0.01g）试样，倒入筛孔45μm分样筛内在自来水用刷子轻刷试样使细粒冲洗过筛，水流不宜过大，保持试样不出，直到滤液变清为止，粗粒留在筛子上。

将筛子移入（105±2）℃的烘箱内干燥1小时，放入干燥器内，冷至室温，称重，然后用刷子刷掉筛余物称筛重。

5.7.3结果的表示

筛余物质量百分数（Z）按下式表示：Z=100（M1-M2）/M

式中：M表示试样质量，单位为克（g）；M1 表示筛子加筛余物质量，单位为克（g）；

M2表示空筛子质量，单位为克（g）

5.7.4允许差

两次平行测定绝对值差超过0.1%须重新测定，如重复测定绝对值差超过0.1%，则应在试验报告中写明四个测定值，作为产品不均匀性的校核。

5.8水萃取液电阻率的测定

5.8.1试剂和仪器

5.8.1.1无硅水电阻率大于3000Ωm;5.8.1.2电导仪：型号DDS—11A

5.8.2步骤

首先测定无硅水的电阻，此水的电阻率至少要大于3000Ωm，才能用于试样测定。

称取10.00g（精确到0.01g）试样250ml 三角瓶中，加入92 ml电阻率大于3000Ωm的无硅水，煮沸15分钟，冷却后，再加入一定量的无硅水，使水和样品的最终重量为100.00g，摇动三角瓶，把瓶颈上的冷疑水摇下来，用电导仪测定试样的电导率。

5.8.3结果的表示

电阻率=104/电导率

5.8.4允许差

两次平行测定的电阻率的极差与平均值的比不得大于1%。

5.9金红石含量的测定（PW1800）

5.9.1仪器

5.9.1.1 X射线衍射仪型号：PW1800

5.10白度的测定

5.10.1.1仪器

调刀：钢制契形刀身的调墨刀，长100mm,宽15~20mm

湿膜制备器；湿膜厚度100цm

5.10.2药品试剂

精制亚麻仁油，密度（ρ20）0.926~0.933g/ml；酸值≤5~7mg/g。

5.10.3测定步骤

称取2.0克（准确至0.01克）试样放在自动研磨机清洁的下层玻璃板上，用针管抽取0.8ml 精制亚麻仁油加入，用调刀的刀尖将颜料和精制亚麻仁油充分混合。把浆状物铺展成约50mm宽的条带，该条带大约在下层玻璃板边缘到中心的中间处，并将调刀粘有的混合物尽

可能地抹檫在研磨机上层玻璃板上。合上研磨机板，施加约1千牛的力进行研磨，每次50转，共研磨四次。每研磨一次后用调刀将两板上的浆状物收集在一起，再铺展成约50mm宽的条带，并将调刀在上层玻璃板上抹净。当研磨结束后，从板上取下浆状物，备用。取相同量的标准样品，以相同的方法制备浆状物。

5.10.4颜色的比较

将制得的试样及标准样品的浆状物以同一方向铺展在底材上，用湿膜制备器制成宽不小于25mm，接触边长不小于40 mm的不透明条带，涂后立即在散射日光或标准光源下，观察不透明条带的表面。

5.10.5结果的表示

试验结果以试样与标样的颜色差异程度表示。

白度以近似、不低于、微差于标准样品及加上色相进行评定。

5.11 分散性的测定

5.11.1 范围：本方法用于测定颜料在颜料—漆料体系中的分散程度。还可以用清洁度等级来评定夹杂的粒子。

5.11.2仪器

5.11.2.1刮刀

5.11.2.2黑格曼细度计：范围0—8黑格曼数4—8黑格曼数

5.11.3 操作步骤

方法提要：将已研磨好的膏浆用调刀移入黑格曼细度计的槽中，用刮刀沿着契形槽向下展开，料浆在槽中的某些部位上将会出现颗粒聚集区。在这些颗粒密集的位置上，直接从刻度尺上读出读数。

5.11.3.1 测定

黑格曼细度计放在不滑动的平正水平面上，并在使用前用松节油和纸巾将其檫净。但要保证细度计表面无棉线。

把测定亮度余下的膏浆（5.2.3.3），再加入2.8克无色料浆（5.2.3.2），用调刀将其充分混合，成为均匀的白色膏浆，及时把白色膏浆放到黑格曼细度计契形双槽的较深一端。把刮刀用双手握住，使刮刀处于近似垂直的位置，但稍向操作者倾斜，约在1—2秒内均匀而敏捷的动作沿着槽的浅端刮平试样。施加在刮刀上的压力要适当：只要能分散槽以内的样品就可以了。从把白色膏浆放到黑格曼细度计上到读出读数的时间间隔，不应超过10秒。并立即按下述方法进行读数：从垂直于槽长的方向的一侧观察黑格曼细度计，黑格曼细度计板面与视线的夹角应为20—30度。将两槽的数值平均，精确到1/4黑格曼单位。以平均值作为一次读数。并读出清洁度的等级。如果读数时间间隔超过10秒时，则不得报告结果。

5.11.4结果的表示

5.11.4.1 分散性：黑格曼读数读成最接近1/4单位的数值，若用微米读数则要读成最接近的5的倍数值。

5.11.4.2 清洁度：表示在细度板读数线以上存在的粒子数，分为三级：A级表示有0—8个粒子；B级表示有9—15个粒子；C级表示有16个以上的粒子；

5.11.5 黑格曼细度计的维护

在每次使用后，立即用松节油与纸巾清洗黑格曼细度计，不用时，要盖好或包好起来。

颜料级钛白粉在涂料中的作用

颜料级钛白粉在涂料中的作用涂料是由基料、颜料、填料、溶剂和助剂等组成的黏稠悬浮液。将其涂布在物体表面形成一层坚韧的涂膜，对物体起到装饰和防护的作用。涂料中的颜料具有一定的遮盖力，它不仅能遮住被涂物面原来的色彩，还能赋于涂膜鲜艳的色彩，达到美观和装饰的作用。同时颜料与固着剂紧密结合，融成一体，能增强涂膜的机械强度和附着力，防止裂纹，并且能增加涂膜厚度，防止紫外线及水分等的穿透，提高涂膜耐老化性能，延长使用寿命。不论溶剂型还是水性涂料，若使用了钛白粉，其作用不仅仅是遮盖和装饰，更重要的作用是改善涂料的物化性能，增强化学稳定性，以至提高遮盖力、消色力、防腐蚀性、耐光、耐候性，增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分的透过，从而推迟老化，延长漆膜寿命。同时还可节省用料和增多品种。在颜料中，白色颜料用途最广，白色涂料和浅色涂料都要用到它，所以在涂料生产中，白色颜料的用量要比其他颜料多得多。涂料常用的白色颜料有锌白、锌钡白、钛白等。由于有些合成树脂涂料聚合度较大，若加入锌白，则因锌白有碱性，与涂料中的游离脂防酸作用而有变稠的倾向;若加入锌钡白，则耐候性差。但是使用了钛白就可以改善上述缺点。因为钛白粒子细小而均匀，光化学稳定性高，在遮盖力方面，金红石型钛白是锌白的7倍、是锌钡白的5.56倍，锐钛型钛白是锌白的5.57倍、是锌钡白的4.3倍;在消色力方面，金红石型钛白是锌白的8.3倍，是锌钡白的6.25倍，锐钛型钛白是锌白的6.4倍，是锌钡白的4.8倍。在使用效果方面，1t钛白至少相当于4t锌钡白;在使用寿命方面(指室外抗粉化性)，用钛白作颜料的涂层比锌钡白作颜料的涂层高3倍。因此，使用钛白可以大大降低整个涂料中颜料的用量，同时制成的涂料色彩鲜艳、不易泛黄、耐光、耐热、耐磨、耐候、耐碱、耐硫、耐稀酸。正是由于钛白具有比锌白、锌钡白更优越的性能，以至成为涂料生产中必不可少的最好的白色颜料。钛白用量占涂料用颜料总量的90%以上，占涂料用白色颜料的95%以上。在涂料原材料成本中占10%～25%。

二氧化钛制造过程

·二氧化钛制造过程【工艺流程】二氧化钛的制造过程二氧化钛颜料的制造有两种生产工艺：硫酸法和氯化法。R型二氧化钛和A型二氧化钛均可由任一种过程来生产。目前杜邦只使用先进的氯化法工艺来生产。图19的流程图以简化形式说明生成二氧化钛中间体的两种加工程序。图19的下半部说明最后处理操作，此操作适用于两种制造方法。硫酸法在1931年商业化，先是生产A型二氢化钛(A—Type)，后来(1941年)生产R型二氧化钛(R—Type)，在这种方法中，含钛的矿砂溶于硫酸中，产生钛的溶液及铁和其他金属的硫酸盐。然后经过一连串的步骤，包括化学还原、纯化、沉淀、洗涤、燃烧。最后产生颜料大小的二氧化钛中间体。A型二氧化钛和R型二氧化钛硅晶体结构是由核晶过程和燃烧过程控制的 FeTiO3十2H2SO4 TiOSO4十FeSO4十2H2O TiOSO4十H2O TiO2十H2SO4 氯化法大约是在1950年由杜邦公司商业化的，只用于生产R型二氧化钛。自从1975年以来，亦已用于生产A型二氧化钛了。这个方法包括两个高温无水蒸汽相反应。钛矿和氯气在还原条件下发生反应，生成四氯化钛和金属氯化物杂质，杂质随后清除。然后，将高纯度的四氯化钛征高温下氧化，生成非常光亮的二氧化钛中间体。利用氯化法中的氧化阶段能够严格控制粒子的大小和晶体类型，能生产有高覆盖能力和着色强度的二氧化钛。 2FeTiO3十7Cl2十3C 2TiCl4十2FeCl3十3CO2 TiCl4十O2 TiO2十2Cl2 在硫酸法和氯化法两种方法中，中间产品都是颜料粒子的成簇二氧化钛晶体，这种成簇品粒必须加以分离(研磨)以得到最佳光学性能。根据最后用途的要求，采用各种湿加工方法来改良二氧化钛，包括硅、铝或锌的水合氧化物征颜料粒子表面上沉淀，可以使用个别的水合氧化物处理法或不同处理法的组合，以获得特殊用途上的最佳性能。制造二氧化钛颜料的重要问题足钛矿的供应，虽然钛的蕴藏量列在前十名元素之中，但它在自然界中却以低浓度广泛地分布，需要提高采矿和矿物加工操作的效率，以满足制造二氧化钛的经济要求。杜邦公司的业务范围是世界性的，可保证对自己几个生产工厂有源源不断供应含钛浓缩矿物。

二氧化钛颜料标准

二氧化钛颜料 1 范围本标准规定了二氧化钛颜料的要求、采样、试验方法、检验结果的判定及标志、包装、运输和贮存。分子式：TiO2。相对分子量：79.88（1987年国际相对分子质量）。 2 规范性引用文件 GB/T 1250 极限数值的表示方法和判定方法 GB/T 9285 色漆和清漆所用原材料取样 GB/T 601-2000 化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的制备 GB/T 6682-1992 分析实验室用水规格和实验方法 GB/T 1717-1986 颜料水悬浮液PH值的测定 GB/T 5211.3-1985 颜料在105℃挥发物的测定 GB/T 5211.14-1988 颜料筛余物的测定机械冲洗法 GB/T 5211.15-1988 颜料吸油量的测定 GB/T 5211.12 颜料水萃取液电阻率的测定 3 特性要求二氧化钛颜料应符合表1的要求采样按GB/T9285 中有关规定取受试产品的代表性样品 5 试验方法试验方法应由下面方法进行，本标准未包括的试验步骤应由买卖双方商定。所有试剂均应采用分析纯试剂，并使用符合GB/T 6682规定的纯度至少为3级水。 5.1二氧化钛含量的测定 5.1.1 原理经干燥的试样溶解在含有硫酸铵的硫酸中，在二氧化碳气氛下用金属铝将四价钛还原成三价钛，然后以硫氰酸铵作指示剂，用硫酸高铁铵标液滴定上述溶液。 5.1.2 试剂 5.1.2.1 金属铝：以铝箔、铝片形式存在，含量不低于99.5% 5.1.2.2浓盐酸：浓度约37%，ρ≈1.19g/ml

5.1.2.3浓硫酸：浓度约96%，ρ≈1.84g/ml 5.1.2.4碳酸氢钠：饱和溶液。将约10g 碳酸氢钠加入到90ml 水中。 5.1.2.5硫酸铵 5.1.2.6硫氰酸铵指示剂将24.5g 硫氰酸铵溶于80ml 热水中，过滤，冷却至室温并稀释至100ml ，贮存于密闭深色瓶中。 5.1.2.7 硫酸高铵标准滴定溶液：1ml 相当于0.005gTiO 2。 5.1.2.7.1 制备称取30g 硫酸高铁铵[NH 4Fe(SO 4)2.12H 2O]置于1000ml 单刻度容量瓶中，加入300ml 含15ml 硫酸（5.1.2.3）的水溶解。滴加高锰酸钾溶液（5.1.2.8）直至溶液呈粉红色，用水稀释至刻度，并摇均。如溶液浑浊则过滤。 5.1.2.7.2 标定称取经（105±2）℃下干燥至恒重的二氧化钛标准参比物质190mg 至210mg ，按（5.1.4.2）中所述步骤标定上述溶液。用下式计算溶液的二氧化钛相当量T ，以每毫升相当TiO 2克数表示： V m P T ??= 100 式中：m ——所用二氧化钛标准参比物质的质量，单位为克（g ）。 V ——滴定消耗硫酸高铵标准溶液的体积，单位为毫升（ml ）。 P ——标准参比物质的二氧化钛含量，以质量分数表示（如用光谱纯二氧化钛，则P 以100%计）。 5.1.2.8 高锰酸钾标准滴定溶液 C （1/5KmnO 4）=0.1mol/L 将3.1607g 高锰酸钾溶于500ml 水中，置于1000ml 单刻度容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀。 5.1.3仪器使用普通实验仪器 5.1.3.1干燥器：内盛合适干燥剂，如硅胶； 5.1.3.2烘箱：能维持温度为（105±2）℃ 5.1.3.3玻璃液封管 5.1.3.4称量瓶：广口，带合适盖子，尺寸不大于试验所需 5.1.4步骤 5.1.4.1总则平行测定两次 5.1.4.2试样取10g 试样于敞口称量瓶（5.1.3.4）中在（105±2）℃下干燥至恒重，加盖并置于干燥皿（5.1.3.1）中冷却至室温。称取190mg 至210mg 上述试样（M ），精确至0.1mg 。 5.1.4.3测定将试样转移至于干燥的500ml 锥形瓶中，加入7g 至8g 硫酸铵（5.1.2.5）和20ml 硫酸（5.1.2.3）摇匀。开始缓缓加热，在强热至试样全部溶解成澄清溶液，冷却后加120ml 水20ml 盐酸（5.1.2.2）摇匀，再加金属铝（5.1.2.1）2.5g ，装上液封管，塞紧胶塞，并在该液封管中加入碳酸氢钠饱和溶液（5.1.2.4）待铝片溶完，加热溶液至微沸并保持3-5分钟，冷却至约60℃，最好将锥形瓶底部分浸入盛水容器中，冷却过程中碳酸氢钠溶液会吸入瓶中，因在还原后的钛溶液上方产生二氧化碳气体，在该过程中应随时补加碳酸氢钠饱和溶液。取下塞子，将其

二氧化钛颜料水浆料

美国专利US5824145（杜邦）1998年10月20日授予马甘斯基等――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 制备耐光照的二氧化钛颜料水浆料李永辉译摘要：本发明与一个制备耐光照二氧化钛(TiO2)颜料水浆料的方法相关。本方法将无定型三氧化二铝（Al2O3）、TiO2颜料粒子、水、和至少一种分散剂混合来生成浆料。最初浆料含有至少大约78 wt % 的TiO2固体和至少大约3 wt % Al2O3。得到的浆料可以被稀释到较低TiO2固体含量，并经过筛分和介质研磨。此TiO2颜料浆料适用于涂料配方中。 1.发明的领域本发明相关于一个制备耐光照TiO2颜料水浆料的新方法。本方法将无定型Al2O3、TiO2颜料粒子、水、和至少一种分散剂混合来制备浆料。得到的耐光照TiO2颜料水浆料特别适用于做涂料的配方。 2.相关技术的描述通常TiO2颜料都是用氯化法或硫酸法生产的。在氯化法中，四氯化钛(TiCl4)与含氧气体在气相下被氧化，并常常是在有三氯化铝（AlCl3）存在下氧化来得到含有TiO2固体粒子的热的悬浮气体。然后此初级TiO2粒子要根据最终TiO2产品的类型的需求，进行某种包膜和研磨处理。通常包膜和研磨处理有下列步骤：（a）将初TiO2粒子分散在水性介质中来得到一个有较低TiO2固体含量的浆料；(b) 将一种无机氧化物（如Al2O3、SiO2）膜层沉积到TiO2粒子表面上；(c) 用过滤方法从水性介质中分离无机氧化物表面处理过的TiO2粒子；(d) 洗涤和过滤TiO2粒子来去掉副产的盐类和杂质；(e) 干燥TiO2颜料粒子；(f) 干燥的TiO2颜料粒子经受干磨，用流体磨磨到所需的粒度，而如果想要水性浆料，则最好(g) 将颜料产品分散在水中来生产通常有72 wt %到76 wt % TiO2固体含量的浆料。所得水性TiO2颜料浆料可以用在很多最终用途上，例如制备涂料。此TiO2颜料有效反射可见光，从而当被结合进涂料配方中时，给予涂层以白度、光泽度、以及不透明度。由于很多含有TiO2颜料的涂料都要暴露给很严酷的天气条件，所以TiO2颜料具有耐光性就是一个非常重要的事，这样涂料才能抵抗粉化和失色。特别是很多涂料含有有机基料，这些基料对于光化学侵袭非常敏感，在暴露给日光、潮气、温度变化、和其它条件，时间长了后就会变质，生成氧化了的物质，并且溶解，被雨水冲离涂料表面，结果就出现了返白和粉化现象。就其自身而言，TiO2颜料粒子表面光化学性很活泼，能促进有机基料在一定条件下降解。然而，这种形式的降解可以用向TiO2颜料粒子表面包上无机氧化物膜层（例如Al2O3，SiO2）来加以控制。无机氧化物表面处理在TiO2粒子表面与有机基料之间形成一层阻断。尽管上述工艺可有效地生产适用于涂料的TiO2颜料浆料，但该工艺涉及好几个能量消耗很大的步骤，而工艺设备需要很高的投资。因此，必需有一个直接生产浆料的工艺，其中过滤、洗涤、干燥、研磨和TiO2粒子再打浆的步骤都应该省掉。其他在本业的精英们都试图开发这样一个具有不同步骤的直接制浆的工艺。例如，Ott等在美国专利5356470中披露了一个制TiO2颜料水浆料的工艺，其中在浆料中超过1微米的粗TiO2粒子的量被减少。该工艺涉及制备含固体TiO2 79 wt %到83 wt %的水浆料，其中浆料被用粘性剪切处理。然后浆料被稀释到浆料可以容易处置和运输。浆料随后用介质磨研磨来减小TiO2粒度。得到的浆料特别适用于涂层纸产品，但浆料不具有很好的耐光照性，因为TiO2粒子未进行湿法处理、没有用Al2O3或SiO2包膜。

钛白粉工艺流程简图

金红石钛白工艺流程简图如下：钛铁矿钛铁矿粉碎酸解二次精过滤亚铁分离结晶水解一次水洗漂白表面处理中粉煅烧汽流粉碎工艺流程说明： 1. 钛铁矿粉碎拆包后的散装钛铁矿由自卸车运至原矿库，经铲车加料至斗式提升机，再经链式输送机送入磨前贮斗。经电子秤称重量后加入磨机，磨后料由循环风机送至分级机进行粗细分选，细度不合格的物料经返料链运机返回磨机重磨。细度合格矿粉随风进入旋风分离矿粉后进入循环风机，一部分热风回到磨前与热风炉供给的热风一起进磨供研磨与干燥，并把磨后物料带出磨机，一部分热风回到磨后作为输送的分级所需风量的补充。多余的含尘气体经布袋收尘器净化后由风机排空。旋风和布袋收尘器的矿粉由链式输送机集中送入矿粉贮斗转由斗式提升机、链式输送机送至酸解的计量贮斗待用，或送入矿粉的缓冲贮仓贮存。 2.酸解-泥浆处理：由硫酸装置送来的95%（或91%）硫酸进入本工序设置的硫酸贮槽经计量加入到预混合槽，与来自原矿粉碎工段经计量后的钛精矿在预混合槽经搅拌充分混合，混合均匀后经分配器放入选定的酸解罐中。用蒸汽加热引发酸解反应。酸解反应使钛铁矿中的大部分金属氧化物与硫酸发生反

应，其中钛以硫酸氧钛的形式作为分解产物。酸解反应为放热反应，反应放出的热量使酸解罐中的物料温度迅速升高至180℃～200℃左右，温度的升高加速了酸解反应的进行。酸解主反应完成后熟化一定时间，通过仪表计量加水浸取，浸取一段时间调整钛液中的三价钛离子含量及F值。浸取完成后的钛液用泵送到沉降工序。酸解反应产生的酸解尾气中含有大量的水蒸气及微量的矿粉尘、二氧化硫、三氧化硫、硫酸雾等污染物质。通过管道将酸解尾气引至酸解罐主烟囱中，将水池中的碱性水通过水泵喷射进入酸解罐主烟囱，洗涤除去酸解尾气中的矿粉尘及二氧化硫等污染物质，并将酸解尾气冷却至50℃左右，洗涤后的酸解尾气通过酸解罐烟囱40米高点达标排放。洗涤废水设冷却塔循环使用，并用其中一部分输送酸解泥渣至污水处理场，分离部分未反应矿粉后进入污水处理场同其它酸性废水一并中和处理。将改性好的絮凝剂加入到絮凝剂溶解槽，加水通过蒸汽加热使絮凝剂溶解，絮凝剂稀释到使用浓度后送入絮凝剂计量槽。稀释后的絮凝剂按照一定的比例通过比值流量调节方式与酸解后的硫酸钛液一道加入沉降槽。在絮凝剂的絮凝作用下，钛液中未反应的钛矿和其它不溶性的杂质在沉降槽内以泥浆的形式沉降到沉降槽的底部。吸取沉降槽上部澄清合格的清钛液用泵送钛液热过滤工序进一步净化。沉降槽底部的泥浆待积累到一定位置后用泵送到泥浆处理工序，泥浆在泥浆槽中通过蒸汽间接加热，加热后的泥浆用板框过滤，滤液返回到沉降槽，泥渣用压缩空气吹干，直接送泥渣场堆放。 3.过滤-结晶-分离：由酸解-沉降工序来的钛液加入助滤剂木屑粉或硅藻土，经混合均匀后泵送至钛液板框进行一次控制过滤，除去钛液中的杂质。除杂后的钛液进入真空结晶系统，亚铁结晶析出。达到放料终温后去圆盘分离机分离硫酸亚铁。亚铁去堆场进行包装，叉车送至亚铁库。滤液进入稀钛液贮槽再泵至以木炭为助滤层的板框压滤机中进行二次精过滤。 4．浓缩-水解合格的清钛液经泵送入钛液预热器，用蒸汽冷凝水预热后进入薄膜蒸发器，使之浓度提高至200 g/l，然后进入浓钛液贮槽。二次蒸汽同一次控制过滤的钛液换热后进气压式冷凝器，不凝性气体由水环泵排空。

钛白粉工艺流程简图

金红石钛白工艺流程简图如下：钛铁矿钛铁矿粉碎酸解亚铁分离结晶浓缩水解一次水洗漂白三次水洗表面处理中粉煅烧干燥汽流粉碎工艺流程说明： 1. 钛铁矿粉碎拆包后的散装钛铁矿由自卸车运至原矿库，经铲车加料至斗式提升机，再经链式输送机送入磨前贮斗。经电子秤称重量后加入磨机，磨后料由循环风机送至分级机进行粗细分选，细度不合格的物料经返料链运机返回磨机重磨。细度合格矿粉随风进入旋风分离矿粉后进入循环风机，一部分热风回到磨前与热风炉供给的热风一起进磨供研磨与干燥，并把磨后物料带出磨机，一部分热风回到磨后作为输送的分级所需风量的补充。多余的含尘气体经布袋收尘器净化后由风机排空。旋风和布袋收尘器的矿粉由链式输送机集中送入矿粉贮斗转由斗式提升机、链式输送机送至酸解的计量贮斗待用，或送入矿粉的缓冲贮仓贮存。 2.酸解-泥浆处理：由硫酸装置送来的95%（或91%）硫酸进入本工序设置的硫酸贮槽经计量加入到预混合槽，与来自原矿粉碎工段经计量后的钛精矿在预混合槽经搅拌充分混合，混合均匀后经分配器放入选定的酸解罐中。用蒸汽加热引发酸解反应。酸解反应使钛铁矿中的大部分金属氧化物与硫酸发生反

钛白粉(二氧化钛)的光学理论

钛白粉光学理论 Optical theory 图1由粒子引起的光线折射二氧化钛和其他的白色颜料的遮盖效率主要是利用光的反射。因为白色颜料可强烈地使光线反射或曲折，丽出现反射现象。如果油漆薄膜中有足够的白色颜料，则人射漆膜表面的光几乎可以完全的反射回来，(除了很少部分是由颜料所吸收之外)于是涂膜就会呈不透明状，洁白而光泽。折射和绕射光线通过和绕过颜料粒子时，粒子对光线的折射和绕射造成光线的散射或弯曲。图1a反射散射图l显示折射现象，其中球形表示二氧化钛粒子，由于漆膜中颜料粒子及基料折射率之不同、故当光线穿越后、必然产生曲折现象。图2显示绕射现象。行进路线靠近二氧化钛粒子的光线受到弯曲、而分开散射到许多方向。这一现象说明颜料在其临近区域对光的散射能力数倍于其粒子横截面内。

图2小粒子周围的光线衍射（绕射）折射率图3表示两个含颜料漆膜的横切面，演示了折射率的差别怎样影响光的散射和盖遮力。在含有高折射率颜料的漆膜中(上图)光线比在含有低折射率颜料的漆膜中弯曲较多(下图)，所以射入漆膜之光线所经过的路径长度较短，因而不能深入。实际上两种漆膜都呈白色不透明状，因为其皆没有存在吸收光线的粒子，所以全部入射的光线亦都会返回表面。然而，如果漆膜厚度如虚线(X)所示，而且放在黑色背景上，那么，含有低折射率颜料的漆膜能使部分光线进入黑色背景而被吸收，则漆膜就不会完全不透明，与白色的漆膜相比较，则呈现灰色。图3光线在漆膜中的行经路线为什么要用二氧化钛

要了解金红石型二氧化钛(Rutile)、为什么在遮盖上能有这么大的优点,只需将金红石型二氧化钛与锐钛型(Anatase)二氧化钛的折射率和其它商用白色颜料以及油漆基料的折射率相比较则可以看出来(表一)。一般来说颜料的折射率和周围的介质之折射率差别越大，光线的折射就越大。表一油漆制造所使用的某些颜料和基料的折射率白色颜料折射率基料或介质硅藻土 1.45真空二氧化硅 1.41-1.49空气 1.0003 碳酸钙 1.63水 1.3330 重晶石 1.64聚醋酸乙烯酯树脂 1.47 陶土（白土） 1.65大豆油 1.48 硅酸镁 1.65精制亚麻仁油 1.48 立德粉 1.84乙烯树脂 1.48 氧化锌 2.02压克力树脂 1.49 氧化锑 2.09-2,25桐油 1.52 硫化锌 2.37氧化大豆油醇酸树脂 1.52-1.53 锐钛型二氧化钛 2.55苯乙烯丁二烯树脂 1.53 金红石二氧化钛 2.7370/15/15醇酸/ 三聚氰胺/尿素 1.54 75/25醇酸/三聚氰胺 1.55 <图4>金红石型二氧化钛(Rutile)与锐钛型(Anatase)的比较晶体结构—钛和氢原子在R型二氧化钛结晶中堪积较紧密比重—A型二氧化钛：3.84，R型二氧化钛：4.26 折射率—A型二氧化钛：2.55，R型二氧化钛：2.73 每单位重量的遮盖力—R型二氧化钛大约高出30％光化学稳定度—R型二氧化钛较稳定，较不易粉化紫外线的吸收—R型二氧化钛对紫外线(360—400nm)吸收力较强。

二氧化钛的表面处理

二氧化钛的表面处理 0 前言二氧化钛(俗称钛白粉)广泛应用于涂料、油漆、塑料、造纸、化妆品及医药工业中。其中，涂料和油漆领域所占比重最大。尽管在过去30年间，涂料和油漆消耗的二氧化钛量在总消耗量中的份额，由60％~62％下降到55％一58％，这主要是由于塑料制品等工业领域中二氧化钛用量增长更迅速。为适应市场需求，钛白工业试图开发有尽可能多的适合各种用途的标准钛白。但是，这必然会在开发阶段产生一个问题，即决定以什么性能作为主导的问题：是以光学性能为主导，还是光泽促进性为主导，还是以分散性或耐候性为主导的问题。开发新一代通用型钛白的目的，就是将钛白优异的光学性能、高光泽和很好的分散性、耐候性在一种钛白产品中表现出来，使旧有的标准钛白升格为真正的多用途钛白，大量减少供应商库存积压，是一项具有相当意义的挑战。二氧化钛颜料在白色颜料中的折光指数是最高的，具有优异的光散射能力、高消色力和遮盖力等性能。钛白粉分为金红石型和锐钛型两种晶型，其主要区别在于晶格结构、折光指数、密度和对UV光的稳定性。金红石型钛白粉的折光指数、稳定性、耐光性和遮盖性等均优于锐钛型，它在分散体系(聚合物)中的光散射性比锐钛型高20％左右。但是二氧化钛也存在着与生俱来的缺陷，其中最突出的是光化学活性。二氧化钛在有水分的情况下经目光照射(主要是近紫外光谱域)，其晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子，这种新生态氧具有极强的活性，造成涂膜中的有机物质氧化，使高分子有机物逐渐发生断链、降解，最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色，导致耐候性降低。其次，无论是通过硫酸法的水解和煅烧工艺还是氯化法气相氧化工艺生产出来的二氧化钛都存在着一些品格缺陷，即肖特基缺陷，其粒子表面上存存着许多光活化点，在一些微量杂质如10-6～10-3的Fe、Cr、V等存在的情况下，会加速其光化学反应，从而引发自由基键反应破坏涂膜等有机介质。另外，二氧化钛本质上是亲水憎油性物质，表面带负电荷，在有机介质中的分散性很差，会使涂料产生浮色、发花、絮凝和沉淀，这就给它在漆料中的应用造成很大困难。因此必须通过表面处理堵塞其光活化点，隔绝二氧化钛与光(UV)的直接接触，改善TiO2粒子的表面化学性质，提高其应用性能。从光学效果来看，TiO2的粒径应控制在0.2～0.3 m为最佳，在此粒径范围内颜料对可见光具有最大的散射力，可以获得最高的遮盖力、消色力和纯正的白度。但是这样小的粒