R1800-SK超分散剂对钛白粉的表面处理及在色母粒中的应用

R1800-SK超分散剂主要成份：聚烯烃醚类聚合物，颜色：蓝色膏状，PH值：70℃时6.8-7，色相会随着温度改变变深、在投入产品中使用时是无色相的，与所有橡胶、塑料的相容性都很好、润滑性能是蜡的26倍、分散性能是蜡的113倍。

常温33度条件下R1800-SK超分散剂

采用R1800-SK超分散剂对钛白粉进行表面处理，探寻了R1800-SK超分散剂表面处理的*工艺，找到了适宜的表面处理工艺条件（PH=6.8,70℃，R1800-SK超分散剂用量0.5%）,（如果是钛白粉厂处理建议用醇类溶剂经行稀释、其目的是提高份量更均匀的分布在粉体中、）使用该条件下处理的钛白粉制备白色母粒，用于塑料制品中钛白粉的分散性、白度、表面光度、遮盖力、加工性能都大大提高。

钛白粉作为无机颜料在色母粒中有广泛的使用。但在使用过程中，较细的颜料颗粒易凝聚在一起，产生大颗粒，影响产品质量，因而不能直接使用，必须进行分散处理。颜料的分散过程可分为三部分：润湿、细化（分散）细化后的稳定化（包膜）。颜料表面处理就是颜料细化后稳定化的过程，在颜料粒子表面上沉积包覆单分子或者多分子的物质，包括表面活性剂、改性剂、颜料本身的衍生物等。

使用R1800-SK超分散剂对钛白粉进行表面处理，明显提高了钛白粉的分散性能，找到了使用超分散剂对钛白粉进行表面处理的*使用量、*工艺条件（温度）。

一、理论分析

R1800-SK超分散剂的分子结构主要分为两个部分，其中一部分为锚固基团-COOH，这些极性基团通过离子键、氢键以及范德华力等作用，紧紧的吸附于颜料表面，防止R1800-SK超分散剂的解析。另外一部分为溶化链（分散），这部分直接决定分散后颜料在溶剂中的稳定性（在低于70℃的时候包覆层不会溶化、高于70℃的时候开始溶化转换成离子偶联剂提高钛白粉与树脂的相容性）。为此，要求溶剂化链对分散剂有较高的亲和力，以保证具有良好的溶剂化作用，R1800-SK超分散剂在颜料粒子表面形成一定厚度的包膜层，溶剂化链在分散剂中比较伸展。当吸附有R1800-SK超分散剂的颜料粒子相互靠近时，由于吸附层的排斥作用而使颗粒相互弹开，从而实现颜料粒子在介质中的稳定分散。

TiO₂色浆中，颗粒表面富集电荷，很容易与R1800-SK超分散剂的锚固基团（-COOH）相结合，在钛白粉颗粒表面形成一层牢固的保护层，通过R1800-SK超分散剂溶化链（烃链）的空间立体屏障作用，使钛白粉达到稳定分散的效果。

二、实验部分

 1、实验原料

     R1800-SK超分散剂

     攀钢集团的R298钛白粉

     沙特的LLDPE218W

 2、主要仪器及设备

    15L高混机 35单螺杆造粒机 30挤出吹膜机 光电分光光度计 扭矩流变仪 光电直读测色仪

 3、实验方法

   先将钛白粉和R1800-SK超分散剂加入高速搅拌机内搅拌待温度达到100℃左右加入LLDPE218W，待物料搅拌均匀后放出加入造粒机内造粒备用。

实验配方：钛白粉R298 69.5g，R1800-SK 0.5g LLDPE218W  30g

工艺流程：载体树脂

         颜料       高速搅拌   造粒    挤出吹膜   遮盖力    白度

         超分散剂

4、性能测试

（1）薄膜遮盖力测试

遮盖力是指颜料遮盖被着色物底色的能力。用超分散剂不同含量预处理的钛白粉制成的母粒，然后吹制薄膜，测定薄膜的透射率换算成标准膜厚（0.02mm）的光密度值（以下称光密值）。光密值越大，遮盖力越高。

（2）着色力测试

着色力指颜料着色的能力。钛白粉在塑料中的着色力可以用白度来表征，白度越大，钛白粉的着色力越高。用不同预处理颜料制成白色母粒，然后打样板，用色差计测量其白度（以坦伯白度TW为准）、明度（L）、黄度（YI）等值。

（3）分散性测试

分散性指颜料在被着色介质中的分散能力。分散性的表征、定性的方法有相差显微镜或者电子显微镜观察、拍照，定量的方法是测定粒度分布。

（4）加工性能测试

加工流变性能是钛白粉应用于塑料的重要指标之一。可以采用扭矩流变法来评价钛白粉的加工性能。

三、结果与讨论

（1）      遮盖力

遮盖力是白色母粒重要的性能指标。颜料的分散水平是影响遮盖力的主要因素。颜料分散越均匀，粒子越细小，光密值越大，反之越小。

不同的R1800-SK超分散剂用量对钛白粉在薄膜中的分散性影响不同（恒定PH=6.870℃，改变超分散剂含量0.3%-2%对颜料进行表面处理），下图为超分散剂用量薄膜光密值曲线。

从上图中可以看出，随着R1800-SK超分散剂用量的增大，光密值在逐渐提高，并达到**值；而后，随着用量进一步增加反而急剧下降。当超分散剂的用量为1.6%时，薄膜的光密值**，达到0.386.

R1800-SK超分散剂的使用量与颜料的比表面积有关。开始随着R1800-SK超分散剂含量的增加，颜料表面吸附的锚固基团越来越多，到1.6%时达到饱和，此时光密值**。随着R1800-SK超分散剂用量的进一步的增多，因为R1800-SK超分散剂之间的相互作用产生“架桥絮凝”颜料粒子通过超分散剂溶化链的缠结产生絮凝，因此光密值反而下降。

（2）      着色力

颜料的着色力主要取决于颜料本身的属性，但也受颜料分散的影响，主要通过样品的明亮程度（明度）和白度表征。

R1800-SK超分散剂用量对着色力的影响

由上表可以看出，R1800-SK超分散剂用量对白度和明度值的影响较大，都高于末预处理颜料的对应值。这一点说明，R1800-SK超分散剂的使用钛白粉分散性提高。黄度表明样品的发黄程度，对白母粒来说，黄度越小越好，从表中的数据可以看出，R1800-SK超分散剂用量1.6%黄度值最小。

（3）      分散性

分散性对钛白粉在塑料中的应用性能有重要影响。

下图A是表面处理过的钛白粉，条件为R1800-SK超分散剂用量1.6%、PH值=6.8和70℃乙醇2%。B是末处理的钛白粉。可以看出A的分散较为均匀，且钛白粉粒子较小；而B中，钛白粉粒子发生严重团聚。所以用R1800-SK超分散剂处理钛白粉，明显提高了其分散性。

钛白粉的分散性有定量和定性两种测量方法。相差显微镜可以定量观察颜料分散状况，

（4）      流变性能测定

超分散剂由于锚固基团和溶化链两部分组成。经过超分散剂表面处理过的钛白粉不仅分散性、遮盖力提高，而且由于溶化链与载体良好的相容性，可以改变母粒的流动性能。

结论

通过以上的实验分析，我们可以得出以下结论：

（1）      用R1800-SK超分散剂处理钛白粉，大大提高了颜料的分散性能。并且不改变颜料的性质，相反钛白粉的白度及加工性能也有所提高。

（2）      R1800-SK超分散剂的用量对表面处理有影响，R1800-SK超分散剂用量1.6%时处理钛白粉效果**。

（3）      温度70℃时表面处理效果**。