多元醇改性硅包膜劑R101A

 （金紅石型鈦白粉包膜技術方案）

　　 金紅石型鈦白粉作為一種被廣泛使用的**白色顏料，除了對二氧化鈦含量、pH值、電阻率、粒徑大小、水分、金紅石含量等理化指標以及對耐候性、消色力、白度、遮蓋力、亮度等顏料性能指標有具體而嚴格的要求外，后續加工性能已日益受到生產廠家和用戶的重視。在鈦白粉的具體應用中，顏料性能指標和加工性能所占的比重遠遠高于理化指標所占的比重。要使其具有優異的顏料指標和加工性能，必須對鈦白粉進行包膜處理。

　　鈦白粉包膜分無機包膜和有機包膜。一般是先經過無機包膜(鈦、硅、鋁等)，再進行有機包膜。無機包膜偏重于顏料指標，而有機包膜偏重于應用加工性能指標，二者相互重疊，相互補充。

　　最初的有機包膜主要采用NPG(新戊二醇)、TMP(三羥甲基丙烷)、TME(三羥甲基乙烷)等各種帶羥基或水解后產生羥基的醇類或烷類有機物。由于傳統的有機包膜劑(如最常用的TMP)存在著不耐高溫，使用過程中容易出現黃變以及泡沫等弊病。鈦白粉生產企業需要更好性能的有機包膜劑。從上個世紀80年代初，國外鈦白粉公司開始采用有機硅包膜劑來進行鈦白粉的有機包膜。經過有機硅包膜處理的鈦白粉，可大幅度改善鈦白粉在各種介質中的相容性，提高鈦白粉的消色力和白度，增加鈦白粉的光澤度和耐候性，降低吸油量，提高鈦白粉與各種樹脂和塑料介質的結合力等，而且耐溫性能突出(超過300 ℃)，具有用量少，使用方便等特點，其出色的應用性能引起了鈦白粉生產企業的高度關注，可**的缺點就是不易于分散容易造成團聚現象。在這個基礎上我們利用多元醇優異的分散性能作為有機硅包膜劑的輔助材料，最終合成了多元醇改性硅作為一種提高鈦白粉品質。增強金紅石型鈦白粉市場競爭力。

　　對于通用型金紅石鈦白粉的有機處理，我們必須考慮到其廣泛的“通用性”，既要兼顧普通水性體系(如造紙和涂料)，也要考慮到普通油性體系(如油漆、油墨)，還要兼顧到高溫體系(如橡塑和色母粒)。由于TMP在塑料用途會造成黃變，在紙漿中應用會引起多泡等弊病，顯然不是通用型金紅石鈦白粉的有機包膜劑的*選擇。

我們推薦使用多元醇改性硅R101A有機包膜劑，它是純有機硅和高分子量多元醇材料生產，不含有任何傳統有機物成分，它是**一代通用性金紅石型鈦白粉多元醇改性硅包膜劑。R101A具有很好的通用性，可以兼顧水、油體系的各種環境，而且耐溫性能超群，不會出現高溫黃變等弊病，非常適合我國目前金紅石型鈦白粉生產企業的現狀(一個品牌，全面通用)。該產品已經非常成熟,廣泛推廣在各種粉體行業。

1、通用性有機包膜劑的主要成分及分子結構

　　R101A屬于多元醇改性硅乳液。 其主成份為含活性羥基的聚硅氧烷和活性醚基的聚硅氧烷、高分子量多元醇。其分子是以硅原子為中心，攜帶有羥基、醚基、醇基等基團的有機高分子。

　  R101A這類材料具有下列獨特的結構：

　　(1) Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來。

　　(2) C-Si-Na鍵無極性，使分子間相互作用力十分微弱。

　　(3) Si-O-OH鍵長較長，Si-O- OH-O-Si鍵鍵角大，導致Si-O-OH鍵非常容易轉動，因此R101A有很好的潤滑性，流動性、耐候型和耐磨性。

　　(4) Si-O-OH鍵是具有75%離子鍵特征的共價鍵(共價鍵具有方向性，離子鍵無方向性)，Si-O-OH鍵的鍵能遠大于C-O鍵的鍵能，因此R101A與傳統的有機物相比，有非常好的耐熱性和耐候性。

由于R101A所具有的獨特結構，兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘度系數小、耐高低溫、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、及物理惰性等優異特性，因此非常適用于通用性金紅石型鈦白粉的有機包膜處理。

2、通用性有機包膜劑的有機包膜機理

傳統的有機包膜劑(如NPG、TMP、TME)是通過其中的親水極性基團被物理吸附在二氧化鈦的表面，其親油的非極性基團向外與有機分散介質作用，以增強與分散介質的潤濕性能。而R101A主要是通過多元醇改性硅高分子中的硅氧烷基與二氧化鈦之間的氫鍵化學吸附以及多元醇改性硅分子上的羥基/醚基與鈦白粉表面的羥基進行化學縮合反應或取代反應，在鈦白粉的表面形成非常均勻、致密而牢固的多元醇改性硅膜層。該膜層可以消除或削弱鈦白粉顆粒間的極性吸附，同時在鈦白粉顆粒間形成位阻官能團，防止鈦白粉顆粒的團聚,該膜層還具有很好的潤滑性，耐候性，熱穩定性和后續反應性。可以明顯提高鈦白粉在各種分散介質中的潤濕分散性能，增加二氧化鈦的光學穩定性。

3、通用性有機包膜劑的實驗室使用方法

　　由于受實驗室設備條件所限，干法包膜難以分散均勻，建議采用濕法包膜。具體方法如下(以處理 200g鈦白粉，添加比例為0.5%為例)：

　　(1)將適量純凈水加入帶有機械攪拌裝置的玻璃燒杯中(純凈水的量約為20~50 mL，以能完全潤濕鈦白粉，進行均勻打漿為原則)，起動攪拌。

　　(2)用藥匙取1g R101A多元醇改性硅包膜劑加入燒杯中。

　　(3)將200g待處理鈦白粉緩慢加入燒杯中，打漿30min。

　　(4)停止攪拌，把燒杯中的鈦白粉轉移到表面皿中，蓋上干凈濾紙，放入帶有抽風裝置和恒溫裝置的烘箱中，105℃下烘烤約6~8h，至完全干燥為止。

　　(5)取出干燥后的鈦白粉，用小型氣流粉碎機進行粉碎;

　　(6)檢測鈦白粉相關顏料指標(如分散性，吸油量)及應用指標(耐溫性、干粉流動性)。

特別聲明：由于各個廠家的檢測體系和評判標準存在差異，本實驗結果僅作參考，我們不作任何承諾和擔保，使用廠家有責任去驗證是否符合自己的要求。

4、通用性有機包膜劑的產品特點

　　R101A是有機改性硅氧烷乳液、多元醇混合物，具有很好的相容性能，處理后的鈦白粉具有非常好的通用性。產品特點如下：

　　(1)在鈦白粉表面形成一層完整的滑爽醇系有機硅膜。

　　(2)改善鈦白粉的消色力，白度，分散性能和光澤度，降低吸油量。

　　(3)提高鈦白粉的防潮性能和防止鈦白粉顆粒因極性吸附原因而產生的團聚。

　　(4)增加鈦白粉在應用體系中潤濕性。

　　(5)**的儲存和使用安定性。

　　(6)非常好的產品通用性。

主要產品指標：

5、多元醇改性硅包膜劑在鈦白粉生產中的使用方法：

R101A在鈦白粉中的添加量為0.1%-0.3%。對于金紅石型鈦白粉，可以將多元醇改性硅包膜材料直接在均質器或混合罐中加入到鈦白粉的漿料中，充分均勻包膜后，再進行氣流粉碎。或者R101A在氣流粉碎工序按比例隨螺旋進料時直接添加，或者在氣體粉碎室內噴霧加入。

R101A多元醇改性硅包膜劑不只是用于金紅石型鈦白粉分散包膜。還可用于氧化碳黑、炭黑、碳酸鈣、滑石粉、立德粉、硫酸鋇、元明粉、有機或無機顏料等粉體系列的活化性分散包膜。主要作用是提高耐氧化性、耐溫性、與材料的有機相容性、分散性和抗團聚性。等等