无机颜料表面处理

    1.无机包膜处理

    无机包膜处理是在颜料表面形成一层均匀的或白色无机氧化物膜。无机表面处理剂中使用 多的是铝和硅的水合氧化物，其中Al2O3/SiO2系列被认为是 基本的标准组成。

    对钛白等无机颜料进行 Al2O3 、 SiO2 无机表面处理包膜时，一般采用沉淀反应，如：硫酸铝或铝酸钠与碱或酸中和生成氢氧化铝沉淀在 TiO2 的表面； SiO2 用硅酸钠与酸中和生成水和二氧化硅（正硅酸）沉淀到 TiO2 的表面上。 SiO2 包膜还可以直接在热压釜中加入硅粉或硅酸盐，使其呈过饱和和溶解状态，然后在缓慢冷却时均匀地析出沉淀至颜料的表面。

无机包膜处理的简单示意图参见图1，从图上可以看出，颜料粒子表面用氧化物包核，形成紧密、疏松多层的结构。

               图1 无机包膜处理示意图

   1.1铝包膜

    铝包膜的产品，其Al2O3包膜量一般是颜料的1％-6％（质量），通常将硫酸铝溶液加入到分散好的颜料中，并控制适当的PH值、温度等。

由于水合氧化铝的化学性质和晶型结构特别复杂，其生长的形式与温度、PH值、浓度等密切相关。

    由于水合氧化铝的化学性质和晶型结构特别复杂，其生长的形式与温度、PH值、浓度等密切相关。

    铝包膜时所形成的水合氧化铝实际组成是混合物，但工艺要求 好形成勃母石或假勃母石型水合氧化铝，所以PH值控制在8.5～11为宜。 

   1.2硅包膜

   硅包膜剂通常使用硅酸钠，用量一般占颜料的1％～10％（质量），硅包膜的PH值控制在9～11之间，反应速度不能过快，否则会形成砂粒状的颗粒，不能沉积在颜料表面，所以反应时间太长。

    通过大量实验证实，单硅酸溶液凝胶时间与pH值有一定的关系，横坐标pH，纵坐标胶凝时间对数，得知，pH=2~3，ph＞11时效果 好。

           图2 单硅酸溶液凝胶 时间与PH之间的关系，pH=2～3,pH>11时效果 佳

    1.3硅铝复合包覆起其它

    除了单独使用硅包膜或者是单铝包膜，我们还可以使用硅和铝复合膜的包覆。而氧化铝与氧化硅的配比是重要的影响因素。如果Al2O3量比较多，表面带正点，如果氧化硅量比较多，表面带负电。

    案例：钛白易团聚，一帮需要表面处理。选择了金红石钛白进行实验。当PH小于4，或大于10时，铝单独处理过的，或者是铝的含量比较多的硅铝复合膜，分散性好。当PH大于6时，硅的含量比较多的硅铝复合膜，分散性好。

    TiO2也经常用于表面处理，它以具有一定健力的以离子键为特征的静电吸引力结合在一起。该层主要原料是四 氯 化 钛或硫酸钛溶液。

另外，二氧化锆、氧化锰、氧化铬、氧化钼等也能用于表面包覆。

    2表面活性剂处理

    表面活性剂(surfactant) ，具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。而表面活性剂，具有双亲结构，颜料表面采用表面活性剂处理可使表面亲油性化或亲水性化、降低凝聚度且提高机械分散性。同时，表面活性剂的加入还能促使粒子细化，防止杂晶生成。

    2.1结构

    表面活性剂分子一般由非极性基团和一个以上的极性基团组成。

       图3 表面活性剂结构特点

    有亲水性质，叫亲水基，种类繁多常见的如羧基－COO－、磺酸基－SO3－、硫酸酯基－OSO3－、醚基－O－、氨基－N＋（CH3）3等等。

    有亲油性质，叫亲油基，常见的结构有：直链烷基、支链烷基、烷基苯基等等。

    2.2分类

    表面活性剂分为以下几大类：                

    阴离子型表面活性剂

    离子型表面活性剂      

    阳离子表面活性剂

    表面活性剂

    两性表面活性剂

    非离子表面活性剂

    特殊表面活性剂

    此外，国内外将超分散剂、松香皂、高分子化合物或微胶囊、颜料衍生物等作为表面处理剂作为特殊分类单独列出。

    2.3作用

    1）提高液体的润湿性能，起润湿作用；  

    2）在固体表面发生吸附，改变固体表面性质，起着分散作用；

            图4 润湿作用图

接触夹角θ＝0°，完全润湿；90°>θ>0°部分润湿；180°>θ>0°，基本不润湿；θ>180°,完全不润湿。