钛白粉的性质.ppt

钛白粉的性质,北京化工大学材料科学与工程学院 乔辉,1,钛白粉的性质,晶体性质 物理性质 化学性质 光学性质,2,晶体性质,钛白粉： 学名：二氧化钛 英文名：Titanium Dioxide 分子式：TiO2,3,结晶形态,4,金红石型和锐钛型二氧化钛的晶型结构示意图。,5,TiO2 Pigment, Not all TiO2 are alike!,不是所有钛白粉都是一样的,6,二氧化钛的结晶特征及物理常数,7,光的吸收谱图,锐钛型和金红石型钛白粉在紫外线，可见光，红外线区域的反射 (after Kampfer, 1973.),8,，金红石型在高能 （较短波长）吸收辐射能较锐钛型大，换句话说，对于金红石型钛白粉，在具有很强杀伤力的UV-波长段内（350-400nm），它对紫外线的反射率要远远低于锐钛型钛白粉，在这种情况下，它对周围的成膜物、树脂等身上所要分担的紫外光线就要少得多，那么这些有机物的使用寿命就长，这就是说，为什么通常所说的金红石型钛白粉的耐候性要比锐钛型好之原因所在,9,金红石型和锐钛型钛白粉比较,金红石(R)型钛白粉 锐钛(A)型钛白粉 原子结构 较紧密 折射系数 (2.73) 2.55 遮盖力 更高 调色能力 更强 (10 - 30%) 耐候能力 更好 稳定型 更好 密度 3.75 - 4.15 3.7 - 3.8 色相 较蓝 磨耗能力 较低,锐钛型 (松散),金红石型 (紧密),10,物理性质,相对密度 熔点和沸点 介电常数 电导率 硬度 吸湿性 热稳定性,11,相对密度,在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。 表 常见白色颜料的相对密度,12,熔点和沸点,由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红石型二氧化钛的熔点为1850、空气中的熔点 (1830土15)、富氧中的熔点1879，熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为 (3200300)K，在此高温下二氧化钛稍有挥发性。,13,介电常数,由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。在测定二氧化钛的某些物理性质时，要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。例如，金红石型的介电常数，随晶体的方向不同而不同，当与C轴相平行时，测得的介电常数为180，与此轴呈直角时为90，其粉末平均值为114。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低只有48 。,14,电导率,二氧化钛具有半导体的性能，它的电导率随温度的上升而迅速增加，而且对缺氧也非常敏感。例如，金红石型二氧化钛在20时还是电绝缘体，但加热到420时，它的电导率增加了107倍。稍微减少氧含量，对它的电导率会有特殊的影响，按化学组成的二氧化钛(TiO2)电导率10-10s/cm，而TiO1.9995的电导率只有10-1s/cm。 金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质对电子工业非常重要，该工业领域利用上述特性，生产陶瓷电容器等电子元器件。,15,硬度,按莫氏硬度10分制标度，金红石型二氧化钛为66.5，锐钛型二氧化钛为5.56.0，因此在化纤消光中为避免磨损喷丝孔而采用锐钛型 。,16,吸湿性,二氧化钛虽有亲水性，但吸湿性不太强，金红石型较锐钛型为小。 二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系，表面积大，吸湿性高。 二氧化钛的吸湿性也与表面处理及性质有关。,17,热稳定性,二氧化钛属于热稳定性好的物质,18,19,化学性质,二氧化钛的化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物。常温下几乎不与其他元素和化合物作用，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用。也不溶于水、稀酸及弱无机酸，在某些碱类的水溶液中的溶解度见表5-5。,20,二氧化钛在某些碱类中的溶解度,21,钛白粉元素，能溶于氢氟酸，生成氟钛酸，其反应方程式如下： TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2O 在长时间煮沸的情况下，溶于浓硫酸，生成硫酸钛或硫酸氧钛，其反应方程式如下： TiO2 + 2H2SO6 = Ti(SO4)2 + 2H2O TiO2 + H2SO6 = TiO（SO4）2 + H2O,22,能溶于碱，如强碱（氢氧化钠、氢氧化钾）或碱金属碳酸盐（碳酸钠、碳酸钾）熔融，可转化为可溶于酸的钛酸盐，其反应方程式如下： TiO4 + 4NaOH = Na2TiO4 + 2H2O,23,悬浮在某些有机介质中的钛白粉，在光和空气的作用下，可循环地被还原与氧化而导致介质的被氧化，这一种光化学活性，在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为明显，这一种性质使钛白粉既是某些无机化合物的光敏氧化催化剂，又是某些有机化合物光敏还原催化剂。,24,光学性质,折射率(Refractive index) 二氧化钛粒子大小和散射强度（scattering power） 二氧化钛粒子大小对制品颜色的影响 遮盖力（Hiding Power ） 不透明度（Opacity） 光泽 着色力（消色力） 着色底相（Undertone） 吸油量（Oil absorption） 白度（whiteness） 颜料体积浓度PVC（pigment volume concentration）,25,折射率(Refractive index),折射率是光线通过两个在光学上不同介质的界面时，光的速度发生变化而改变入射方向产生折射，这时光线入射角的正弦与折射角的正弦比值(sin/sin)称为折射率，又称折光指数。,26,折射率随物质的化学组成、晶体结构及光的波长不同而改变。 当光射过两个折射率相同的介质时，不发生折射，这时光全部从第一种介质进入第二种介质，介质就呈现透明状态； 当光从一种折射率低的介质中射入另一种高折射率的介质时，在这两种介质的界面处，一部分光经过折射进入后一种介质，而另一部分光则在界面处发生反射，这使后一种介质变为不透明，这就起到了遮盖作用，这两种介质的折射率相差越大，这种效果就越显著。,27,28,二氧化钛折射倍数差异如何影响不透明度,在右图中，含高折射率倍数的二氧化钛的薄膜中，光的曲折比在含低折射倍数二氧化钛的薄膜中大，因此，光走的路径较短，且没有穿透的那么深。这两个薄膜都显得白色且不透明，因其没有吸光粒子，且实际上所有的入射光都会返回表面。然而，若在一个较薄的薄膜中（图5-6-2），图左中含高折射倍数的二氧化钛的薄膜仍然显现白色及不透明，而图右中含低折射倍数二氧化钛的薄膜则允许少量的光线完全地透过，而为黑色背景所吸收，这薄膜就无法完全不透明，且和白色薄膜相较之下显得灰色。,29,折射示意图,圆球表示浮悬于低折射倍数之树脂中的二氧化钛微粒。当光线通过二氧化钛微粒，由于材料中颜料粒子与基料折射率不同, 当光线穿越后、会产生曲折现象。光在高折射倍数的二氧化钛微粒内行进的速度远慢于光在低折射倍数树脂内的行进速度。,30,不同折射率粒子折射性能比较,高折射率的材料反射作用强，低折射率的材料反射作用弱。,31,小粒子周围的光线衍射（绕射 ）,上图所示为绕射现象。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。,32,折射率不同的几种白色颜料的不透明性差异,33, Opacity is high / 高遮盖力, Reflectivity (brightness) is high 高反射率（亮度）,化学惰性,34,TiO2和其他白色颜料的相对遮盖力,35,散色力与颗粒大小和波长的关系,36,Chloride Process is a “purer” process,CIE LAB color scale,国际照明委员会标准,氯化法工艺纯度较高。,37,曲线表明R型二氧化钛对蓝色、绿色和红色光线的相对散射能力为二氧化钛粒子大小的函数。在0.2m处，各波长光线散射的总和就增至最大。当粒子增加至0.250.30m之间时，蓝色光线的散射迅速减少，但绿色和红色光线的散射却相对地不变。在0.15m处对于蓝色光线的最大散射，光谱中红色和绿色范围内的光线散射就显著下降。,38,根据可见光谱长范围400700nm，所以理想的二氧化钛粒径应0.20.5m，但是人们的视觉总认为蓝白色比纯白色更白，因此都倾向于生产0.2m粒径左右的二氧化钛，从这一点来讲消除金红石型二氧化钛固有黄相是有可能的。从图5-12可以看出0.2m的小粒径比0.3m的大粒径能反射更多的蓝光和绿光而显得更白。表5-7为二氧化钛在不同波长下的最佳粒径。,39,不同波长下的白色颜料的最佳粒径/m,40,二氧化钛粒子大小对制品颜色的影响,在白色光全不透明的塑料中，钛白粉粒子的大小对颜料没有什么影响，因为，所有撞击在其表面的光皆完全地被反射回去，如图5-13所述。 图中，有最短波长及最短散射路径的蓝光和有最长波长及最长散射路径的红光皆完全反射，其视觉效果都是一样的，仿佛所有光的行进路径都是一样长的。,41,对于一个半透明的白色薄膜而言，二氧化钛粒子的大小，对透射光及反射光的颜色均有影响。考虑透过，当粒子小时透过光大部分的蓝光被反射，而有更多的黄光被透过去。基于此，如果想让蓝光透过去，颗粒大的钛白粉较颗粒小的钛白粉更为适用。 ）。,42,光线在灰色塑料中的散射和吸收,如果把一种吸光颜料，如炭黑，加入含钛白粉的塑料中，如图5-14，即波长较长的红光被吸收的几率较大。在这种情况下，缩小钛白粉粒子的大小会降低红光的散射而提高蓝色度，这种现象是光对二氧化钛散射的固有特性，称为底色（undertone,43,遮盖力（Hiding Power）,遮盖力是指当一件物料涂以某种涂料时，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。 如果要涂同一块表面，所用颜料的遮盖力越大，则需用的颜料量便越少，遮盖力的表示方法是每平方厘米被涂物体的表面积，在达到完全被遮盖时，需用颜料的最低质量。,44,颜料的遮盖力越大，则这个数值就越小。 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，涂膜可以越薄，所需的涂料量便越小。,45,油漆的遮盖能力可以定义为其遮盖背景对比颜色的能力。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。,光散射引起的完全遮盖 光吸收引起的完全遮盖 不完全遮盖,46,二氧化钛颜料在工业中最重要的作用，在于利用它被分散到介质中的不透明性能，从而达到遮盖的效果。 颜料的遮盖力不仅取决于它的晶体结构、折射率和对光的散射能力，而且也取决于它对光的吸收能力。但是二氧化钛和其他白色颜料一样，由于它对光的吸收能力很小，虽然光的吸收对遮盖力有影响，但没有散射能力影响大，因此其遮盖力主要受散射力的影响，和着色力一样也受颜料的折射率、粒径、粒径分布和分散性能的影响。,47,折射率大的颜料有较大的遮盖力(HP)，从下式可以看出，遮盖力与面积成正比，颜料与展色剂的折射率之差越大，遮盖力也越高。 HPm20.16(np-nb)2 式中 HP遮盖力 np颜料的折射率 nb展色剂的折射率 m为Lorentz指数，m=0.4(np-nb) 从上式可以看出，如果两者折射率相等，涂膜即呈现透明。因此同一种颜料的遮盖力应该随基料 (展色剂)的不同而不同，但是不同基料的折射率差异不大，所以一般情况下不同基料引起的遮盖力差异也不大。,48,常见白色颜料遮盖力的相对值,49,折射率随光的波长变化而变化,二氧化钛的折射率在可见光蓝光末端折射率增加，在黄光和红光波长区域内折射率有所降低，因而用二氧化钛制成的带有黄、红色调的涂料的遮盖力，要比制成带蓝、灰色调涂料的遮盖力要低一些。,50,影响二氧化钛遮盖力主要因素,（1）二氧化钛晶体本身的折射率，钛白粉的折射率是白色颜料中最高的。因此，从理论上来说，它的遮盖力也是最高的。 （2）二氧化钛颗粒大小、颗粒结构和分散程度影响其遮盖力。 在大于可见光半波波长的范围内，粒径越细，颗粒结构越光滑，分散性越大，则遮盖力辩越大。但它有一定的限度。当平均粒径为0.2m时，遮盖力最大，小于可见光波长一半时，则由于晶体对光的透明性使遮盖力反而下降。由此可见，粒子过大过小都不好。,51,不透明度（Opacity）,不透明度是指光对颜料颗粒不能通过的程度。就二氧化钛本身而言，不透明度主要取决于其折射率和粒度。其光学本质是二氧化钛与周围介质折射率之差造成的。当二氧化钛的折射率和基料的折射率相等时就是透明的；当二氧化钛的折射率大于基料的折射率，就出现了不透明，两者差距越大，不透明度越强。 不透明度主要决定于 折射率 结晶大小 粒子大小 二氧化钛含量,52,TiO2 Opacity/遮盖力,- result of the particle size distribution AND - the refractive index of TiO2,受粒径分布和折射指数影响,53,“tones out” yellow resin colors,undertone the result of particle size & distribution,Transmitted/透射,Reflected/反射,Particle Size Characteristics,受粒径影响的特性,粒径分布影响色调,树脂黄色色调,54,光泽,物体的光泽度是指物质对投射来的光线的反射能力，反射能力越强，光泽度越大。 在实际应用中颜料只是涂料组分中的一种，颜料本身无光泽，涂膜才有光泽 实际生产中颜料特征的影响决定了涂膜的光泽。,55,二氧化钛的反射率与公认的标准氧化镁接近，可达到标准氧化镁的96%98%。 由于二氧化钛既有高的不透明度，又有高的反射率，所以经它着色后的材料色调鲜明。,56,影响二氧化钛颜料成膜后光泽度的主要原因,粒径 分散性 粒径很细，均匀的分散到漆料中，则涂抹平整、光滑如镜，光泽度就好； 粒径过粗，涂膜粗糙，光泽度就会降低，并会带有其他底色，着色后色调发暗。,57,评价涂料的光泽虽然不完全客观，但不同观测人员作出的视觉分级通常有合理的相互关系。讨论光泽的肉眼观察结果时，往往发现评价光泽时至少会使用下述中的项条件。 像的清晰度(双眼注视在板后的虚像上) 表面的可见度或外观(双眼注视在板的表面上) 光像和暗像的对比亮度。 对经室外暴晒或老化了的涂层进行原始光泽及光泽保留度之分级，一般也使用仪器在入射光一个或几个角度测量镜面反射率。,58,2019/10/26,59,钛白粉分散程度和粒径分布颜料特性,60,基本上，光泽是树脂基料的一种性质。但是，要认识基料的光泽性，就必须避免在油漆膜上含有足以产生显微表面粗糙的颜料粒子（往往称为微粒）。要选择适当的二氧化钛品级，颜料分散的正确配方，正确的研磨方式以及设计得好的研磨步骤，这些条件对达到最后光泽度起很大作用，见图5-16。还有烤漆在制造，储存应用和固化期中会遇到各种条件都能影响最后光泽。下面列出其中的某些因素。,61,影响光泽的某些因素,制 造 研磨的细度。 研磨机类型也许影响研磨细度，但在很小的粒度范围内，不容易测出。 原料的种类。 颜料与基料的比例。,62,储 存 颜料逐渐润湿或发生凝聚作用。 沉降的粗粒子重新掺合性能差。 引起粗里生成皂物成晶体。 粘度逐渐的增加。,63,应 用 底材的平滑度。 漆料掺入底材的损失。 基料由底漆中被溶出。 使用时剪应力的大小。 由于使用特殊的上漆方法，产生了不同程度的流平性成流动性。例如喷涂后产生橘皮。 灰尘污染。 漆膜厚度。,64,着色力（消色力）,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。有时为了区别白色颜料和着色颜料，把着色颜料的着色能力称为着色力，把白色颜料的着色能力称为消色力，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，表示它的消色力越强。,65,消色力的测定方法有两种：,（1）相对消色力法：通常是将样品（钛白粉）和另一种作为标准样的样品（钛白粉）分别与展色剂（ 与炭黑）混合后，用亚麻仁油研磨，然后将样品与标准样品比较颜色的深浅，样品达到标准样品的百分率。 （2）国外商业上有时习惯用雷诺值（Ranolds）表示着色力。雷诺值是将炭黑和群青与油加入等量的标样和试样中，直到二者明度一致时，根据试样中所加入着色剂的量，在已标定的指数表中读取相应的数值。在用二氧化钛与有色颜料进行配色时，着色力（消色力）高的二氧化钛用的数量较少。,66,着色力是颜料对光的吸收和散射的结果。二氧化钛是一种白色颜料，对光的吸收非常小，不像有色颜料，光的吸收起着重要的作用，因此其着色力（消色力）的大小，主要取决于它对可见光的散射能力，散射力大，着色力（消色力）高。因此它与白度不一样，白度是吸收系数K和散射系数S二者的函数，而着色力（消色力）仅仅是散射系数S的函数。从表5-9种可以看出，二氧化钛在白色颜料中折射率最高，因而着色力（消色力）也高于其他白色颜料，2种晶型的二氧化钛，由于金红石型折射率比锐钛性的着色力大，着色力（消色力）也高于锐钛型二氧化钛。,67,常用白色颜料折射率与着色力对比表,68,消失力的几个有关因素：,1 散射能力和折射率 2 粒子的大小、形状、结构和粒度分布 消色力随着粒径的减小和粒度均匀性的增加而增大。 3 制备条件,69,着色底相（Undertone）,着色底相又称灰漆色调，或底层色相。它受二氧化钛的平均粒经及其散射能力的大小影响十分明显，不同的粒径在不同的波长下会呈现不同的色调，可以用下式表示： 底色=蓝色调/红色调 当二氧化钛的平均粒径为0.2m时，它对可见光中短波蓝光（400nm）有较强的散射力，底层色相带有较微的蓝相，当二氧化钛的平均粒径在0.4m时，它对可见光中的长波红光（700nm）有较强的散射力，底层色相带有较微的红相。 在取色时，使用正确底色的钛白粉对精确取色而言，至为重要。这种底色差很难用颜料的颜色来补救。,70,吸油量（Oil absorption）,颜料的吸油量是指每100g颜料，在达到完全润湿时需要用油的最低质量，吸油量常用百分率来表示。 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，并可以按下式初步推算其颜料体积浓度 (PVC)。,71,式中 OA吸油量 (捏合法)，9/100g； b展色剂的相对密度 (亚麻仁油0.935g)，g/cm3； p颜料的相对密度，g/cm3。,72,由于吸油量的操作是手工操作，终点靠肉眼和触觉来观察，所以带有一点定性的性质。目前比较通用的吸油量测定方法，是当颜料被油 (一般为亚麻仁油)湿润成为不破裂，不分散，能被刮刀刮起来的油灰 (腻子)状的膏状物时为终点。这个终点可以理解为，颜料粒子表面被油包覆，粒子之间的孔隙也充满了油时为终点。另外一种方法(Gardner-Coleman法)是用油湿润到能流动时为终点，相当于流点(Flowpoint)，当然这种方法测到的结果偏高,73,影响吸油量的因素较多,粒子小，比表面积大，粒子表面所包覆的油多，吸油量高; 凝聚和絮凝的颗粒多，粒子之间的间隙较大，间隙中所需要填充的油多，吸油量高; 片状颗粒，在捏合时呈平行排列，孔隙小，吸油量低; 针状或不规则形状的颗粒，由于孔隙较大，吸油量高; 接近球形的颗粒，理论上吸油量在40%左右 两种颗粒尺寸大小差距较大的颜料，按一定比例混合在一起，大粒子之间的孔隙被小粒子填充，所测到的吸油量比原来2种粒子分别测出的吸油量还要低，但2种粒径相当的颜料混合在一起时就无此现象发生。,74,白度（whiteness）,颜色是由物质对可见光中不同波长的光波被吸收程度不同而形成的。日光是由许多波长不同的光波组合而成，每一种波长的光具有它特定的一种颜色，各种不同颜色的光组合起来，就成为白色。,75,物体在可见光波长 ()在0.77一0.39m的电磁波下所呈现的不同颜色，是物体对可见光中不同波长的光波进行不同程度的吸收和反射后所形成的。,76,所谓 “白度”，就是物质对可见光吸收和反射两部分之比，它又综合了色调和亮度两种光学效果，根据库伯尔卡-芒克 (KubeIka-Munk)理论，无限厚的涂膜 (不透明膜)的亮度或反射率R与颜料对光的吸收系数K和散射系数S呈如下函数关系。 R与K/S成反比，K减小，S增大，白度和亮度就增大,77,影响二氧化钛白度的因素是复杂的，在钛白粉生产中，具有实际意义的是二氧化钛中的杂质含量和粒径与粒径分布。因此为了提高白度，除了尽可能地减少杂质含量，提高化学纯度，避免二氧化钛晶格出现缺陷来降低K外，同时还要调整和控制二氧化钛的粒径和粒径分布，增强其分散性，提高S才行。,78,涂膜中二氧化钛的光散射能、光吸收能及反射率与光线波长的关系,79,影响钛白粉白度的主要因素：,（1）钛白粉中有害杂质的种类和含量，即使含量甚微，也会对白度产生明显的影响，如铁、铬、钴、铈、铜、锰、钒、铅等。杂质的有害影响，不仅由于混入杂质本身的显色作用，而且由于杂质离子，尤其是重金属离子的存在，使钛白粉晶格曲线扭成变形失去对称性而发生作用。金红石型钛白粉对杂质的影响更为敏感，如氧化铁在金红石型钛白粉中的含量大于0.003%时，就会呈现色彩，而在锐钛型钛白粉中的含量要大于0.009%才会发生色彩反应。,80,杂质影响TiO2颜色的极限值,81,2 钛白粉颗粒的形状、大小和粒度分布都会对白度产生影响。 钛白粉的颗粒形状要求外形轮廓光滑，不带棱角，因为带棱角的表面会减弱对光的反射。 粒子大小应控制在0.20.4m之间。即相当于可见光的波长范围（0.40.7m）的一半，这样才能获得高的光散射能力，使其颜色显得更白。其粒径小于0.1m时，晶体则是透明的；当粒径太大时，即产品中含有少量（0.1%2%）粒径为0.5m以上的大粒子，就会降低颗粒对光的散射能力，就可能对颜料性能产生非常有害的影响。对于粒径分布，则要求均匀，分布带要狭窄。,82,钛白粉出现不理想的晶格结构和出现混晶现象。,83,颜料体积浓度PVC（pigment volume concentration）,因为干的油漆膜是一种三元结构，各个成份之间的体积关系，对油漆性能有重要作用。颜料体积浓度是油漆内的全部颜填料对整个不挥发物的体积比。就白色油漆来说：,84,在称为临界颜料体积浓度(Critical Pigment Volume Concentration, CPVC)的特定颜料体积浓度百分比时，油漆的许多物理性质和光学性质会突然变化。般而言，临界颜料体积浓度可以认为是刚好有足够的粘结剂涂盖在颜料表面，填充颜料粒子之间的空隙时的颜料体积浓度。例如光泽、透气性、多孔性、遮盖力、着色强度和底彩这类性质都与颜料体积浓度有直接关系。,85,在各种颜料浓度时，粒子之间的间隔,86,颜料体积浓度对散射系数和遮盖力消色力等性能的影响,87,当二氧化钛的颜料体积浓度增加至10以上时，由于二氧化钛粒子的聚集会使绕射光的散射效率减少,这个效应的结果会使遮盖力降低，我们可以通过在每单位面积的干漆膜中恒定钛白粉的量(降低漆膜厚度)来证明，见图10a。图10b中的曲线则表示对干膜厚度在不变的情形之下增加其颜料体积浓度，虽然会失去部分散射效率，但仍会增加其遮盖力。直到增加至大约25的颜料体积浓度为止，遮盖力会因再加入二氧化钛而减少，这是由于折射效率降低的速度比高浓度二氧化钛所能补充的速度快，这个现象会持续到临界颜料体积浓度为止，在这一点上，由于干膜平光遮盖效应，而使遮盖力再度增加。,88,散射系数与颜料体积浓度的关系,89,颜料体积浓度与消色力的关系,90,遮盖力与颜料体积浓度的关系,91,PVC含量对光泽度的影响,92,从图可见，显示最高散射能的颜料体积浓度，随着钛白粉的粒径大小变化。在颜料体积浓度较低的区域，散射取决于介质单位体积中的钛白粉粒子数。在某一颜料体积浓度，粒径愈小含有的粒子数愈多，散射光就多。相应地遮盖力和消色力也较高。但在高颜料体积浓度区，由于粒子数甚多，粒子间距离减小，当粒子间距小于入射光波长的一半时，光学上就不能实现逐粒析象的要求，以致产生粒子密集现象，使散射能降低。此时，粒径大的粒子，单位体积中的粒子数少，不易产生密集现象，所以散射能较高。比较粒径不同的二氧化钛的遮盖力和消色力，可得到同样的结果。,93,表面处理与颜料体积浓度,防止二氧化钛粒子在高颜料含量系统中拥挤的一个方法，就是在颜料表面加上涂膜，表面涂膜作用就像物理性间隔片，保持相邻的二氧化钛粒子的间隔，使其在颜料浓度增加时，绕射光的散射效率损耗减至最小程度。单位重量或单位体积的有涂层颜料比未有涂层颜料含有较少的二氧化钛。而有涂层颜料的光线散射能力在某些颜料体积浓度高的油漆中也较高。,94,颜色、颜料体积浓度和粒子大小,粒子大小和二氧化钛颜料体积浓度的综合效应对调色漆的颜色有很大的影响，如图11所示。也许配色不当，多半是由于使用粒子大小不当的二氧化钛以及/或者没有认识到色相（底彩）是随着二氧化钛浓度变化而改变，而不是由于着色颜料的不正确组合所致。,95,颜料体积浓度和不透明度的关系,96,二氧化钛的PVC%、薄膜厚度和不透明度的关系见图5-25。说明同一PVC%而薄膜愈厚其不透明度愈大。,97,二氧化钛的表面性质及其设计,98, the TiO2 is ALMOST ready for use . BUT,这时， TiO2 基本已可以使用了， 但是,99,Energy from the sun is absorbed/吸收太阳光,TiO2 has photo-activity/TiO2具有光学活性,Energy reacts with environment/能量与环境发生反应,100,Encapsulation of TiO2/TiO2包覆, Precipitate an inorganic oxide that insulates the surface THE KEY IS COMPLETE COVERAGE,沉积一层无机氧化物以隔绝表面 重要的是全部包覆,101, The most common surface treatment is SiO2 最常见的表面处理是二氧化硅,Encapsulation of TiO2/TiO2包覆, Organic is blocked from surface 有机物无法接触表面, SiO2 shell insulates the TiO2 core 二氧化硅层保护二氧化钛核, Hole and electron recombine without escaping 电洞和电子再结合无法释出,102,Types of Encapsulation 包覆的种类,NO encapsulation : R-101 无包覆：R-101,103,Types of Encapsulation/包覆的种类,Silica encapsulation : R-105 二氧化硅的包覆：R-105,104,Al2O3,SiO2,( 耐 候 性),有 机 物 表 面 处 理,润 湿 分 散,分 散 性 抗 絮 凝 易 操 作,表 面 涂 层 之 功 能,表 面 涂 层,TiO2 核,Al2O3,SiO2,有 机 物 表 面 处 理,钛 白 粉 设 计