摘要：
粉末涂料涂层的耐候性一直是业界关注的问题，外部影响粉末涂料涂层耐候的因素有阳光、雨水、温度、氧气、水份、沙尘等，内部影响粉末涂料涂层耐候的因素有树脂、固化剂、助剂、颜料、填料等，并直接导致涂膜发生黄变、退色、粉化、开裂、起泡、表面剥落等老化现象，从而影响产品的性能及外观。对于浅色产品，钛*粉白**的选择对其耐候性尤为重要。
一．钛*粉白**介绍：
钛*粉白**的主要成分为TiO2，相对分子量为79.9的白色无机颜料，由于白度高、光亮度佳，遮盖好，被广泛应用于橡胶、化妆品、塑料、油墨、涂料、造纸等工业领域。是目前应用最广的白色颜料之一。钛*粉白**按晶型可分为锐钛型、金红石型、板钛型。金红石型和锐钛型同属于四方晶型，但晶格不同，较锐钛型单位晶格小而紧密，故有较高的相对密度及稳定性。板钛型由于其晶型不稳定，故此很稀少。且其在650℃时转化为金红石型。在此不过描述。
锐钛型、金红石型、板钛型
金红石型钛*粉白**比锐钛型钛*粉白**的耐粉化性及保光性要好，在可见光波长范围内（400-700nm),金红石型和锐钛型对光线的反射率都很高，因而都有很好的白度，但小于可见光的范围（300-400nm的紫外光）两种晶型的性能就会有很大的差异（如下图）。金红石型在具有很大*伤杀**力的波段内（350-400nm）对紫外线反射率要远远低于锐钛型，也就是说金红石型在350-400nm波段内较锐钛型具有吸收紫外线的功能，分担紫外线对涂膜的伤害。故此，从涂膜耐候特性及性能来讲，金红石型钛*粉白**更具有耐候优势。
不同光波中钛*粉白**的反射率
二．钛*粉白**的生产方法介绍：
钛*粉白**的生产方法主要为硫酸法和氯化法，氯化法生产工艺与硫酸法工艺相比，通常认为具有工艺流程短、自动化程度高、“三废”排量小和基建投资相对较低等。但氯化法对硫酸法没有完整的替代性，当前来讲，只有优越性和完善性。硫酸法钛*粉白**因其具有更加广泛的应用途径和市场需求，将与氯化法钛*粉白**生产工艺长期共存。现在欧美国家的硫酸法钛*粉白**生产工艺正在逐渐退出市场，但是造纸、化纤、搪陶瓷、化妆用品等行业对硫酸法生产的锐钛型钛*粉白**依然保持旺盛的需求，我国钛*粉白**生产工艺水平与欧美国家目前仍在使用的硫酸法生产工艺比较，通常被认为处于国外90年代末的水平。国内相当大一部分企业已经拥有国际上常用的自生晶种常压水解、外加晶种常压水解和外加晶种微压水解技术等较先进的水解技术;酸解的预混合技术、真空结晶技术、转窑尾气余热用于废酸浓缩技术，以及能提高产品耐候特征的致密性包膜配合疏松多孔型包膜技术。产业政策鼓励氯化法与先进清洁的硫酸法。硫酸法在我国经过多年的技术改进，有一定规模的企业纷纷实现了对废酸和硫酸亚铁的回收利用，其环境友好度已经大大提升。而氯化法对废弃物的掩埋措施，短期来看成本较低，但长期来看仍有一定的安全隐患。
硫酸法和氯化法对比如下：
硫酸法和氯化法对比
三．耐候钛*粉白**介绍：
影响钛*粉白**耐候性指标的主要因素：化学成分、包膜物质的化学形态、晶体结构、应用配方等。由于其晶格的缺陷，在紫外光照射下，钛*粉白**中的 Ti4+极易被还原为 Ti3+，释放出初生态氧。因初生态氧具有极强反应活性，可以使有机物被氧化，分子链断裂或降解，破坏了涂层的连续性，导致涂膜粉化，耐候性下降。钛*粉白**的表面处理可以避免钛*粉白**与紫外光的直接接触，改善钛*粉白**的表面化学性质。
钛*粉白**的表面处理：
钛*粉白**的表面处理
无机处理主要是消除钛*粉白**的光化学活性，提高钛*粉白**的耐候性，目前最常用的主要有SiO2、Al2O3、ZrO2包覆。
有机处理主要是改进钛白在各种介质中的分散、润湿性能。有机处理剂和钛白颗粒表面的连接主要有二种方式，一种是物理吸附，另一种方式是化学吸附，即与钛白表面的羟基反应而连接起来，使钛*粉白**变为憎水而亲油。
包膜示意图
包膜示意图
四．钛*粉白**成膜后耐候数据介绍：
1.在相同聚酯型配方下，钛*粉白**在不同表面处理下，保光率对比（中国北方区域自然暴晒）：
保光率对比
不同表面处理保光率对比
1).上图的保光率结果分别为R2).钛*粉白**表面处理不同对涂膜的保光率有很大差异。除R1型产品消减情况严重，其余产品均在第6月光泽出现整体下滑趋势。且在6～18个月期间紫外线对涂膜侵害程度不同（钛*粉白**表面处理不同）。18～24个月期间涂膜失光最为严重。
2.在相同聚酯型配方下，钛*粉白**不同表面处理下的粉化程度对比（中国北方区域自然暴晒）：
钛*粉白**不同表面处理下的粉化程度对比
1).双元型1、双元型2＞单元型1＞单元型2＞R1。
2).钛*粉白**表面处理不同对涂膜的耐粉化有很大影响。通过实验对得出，不同表面处理对耐候产品的差异。但由于检验时间问题，没有对以上五种涂膜粉化进行进一步对比。但通过上述涂膜粉化状态可以得出，不同表面处理工艺对钛*粉白**耐粉化有直接影响。
3. 在相同聚酯型配方下，制备涂膜厚度为80～100μm的样板，自然晾干，采用分光色差仪进行测量。
氙灯老化实验条件：
辐照度：550W/m2，光照：102min，黑板温度：63±3℃，相对湿度：65±55%RH，
喷淋：18min，滤镜：Daylight，暴露时间：1000h。
实验结果判定标准：GB/T 1766—1995 。
钛*粉白**不同表面处理下变色程度对比：
钛*粉白**不同表面处理下变色程度对比
不同表面处理钛*粉白**老化测试后差差异对比
分解图
1).上图的老化测试后色差结果分别为双元型1＞双元型2＞单元型1＞单元型2＞R1。
2).钛*粉白**表面处理不同对涂膜的保色性影响很大，相同的检验条件下，钛*粉白**的表面处理工艺直接影响涂膜的耐候颜色，由上述分解图中可以看出△A的数值差异并不明显，但由于红、绿色相在白色涂膜中有较大影响，故此该组数据不能以数值差异大小来判断。从分解图△B中可以清晰地看出不同表面处理的钛*粉白**抑制黄变的程度，△L的走向趋势基本与△B相同。综合色差基本与△L、△A、△B的曲线走势相似。
五．结语：
在聚酯耐候粉末涂料配方中加入不同表面处理的钛*粉白**，通过保光率测试、耐粉化测试、色差测量三项数据对比。结果为：双元型钛*粉白**耐候效果好于单元型钛*粉白**，单元型钛*粉白**好于R1型钛*粉白**，并且对于不同表面处理的双元型钛*粉白**、单元型钛*粉白**耐候差异也比较明显。目前进口钛*粉白**及国内钛*粉白**种类较多，各种生产工艺、加工方式、表面处理的差异均会对钛*粉白**的耐候性造成影响，故此在设计浅色耐候配方时，对钛*粉白**的选择尤为重要。
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编辑：薛峰、钟光
微信公众号：陕西蓝晟新材料研发有限公司
来源：中国粉末涂料导航网