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二氧化鈦的性能指標(biāo)，目前均指用于油漆和涂料的指標(biāo)，在塑料上應(yīng)用尚欠缺。根據(jù)作者的實(shí)踐，認(rèn)為鈦白粉應(yīng)用在塑料、纖維上應(yīng)有其專門的性能指標(biāo)。
鈦白粉乃是塑料的重要白色顏料，它可使塑料有效地散射可見光而賦予白度(whiteness)、亮度(bribhtness)和不透明度（opacity）。同時(shí)，也要考慮其加工性，為此對上述性能應(yīng)有一定要求。
(1) 白度(whiteness) 因?yàn)楦鞣N塑料本身具有顏色和透明性，本身的白度明顯不同，因此在各種鈦白粉的白度對比時(shí)，應(yīng)對同一品種塑料而言。
實(shí)驗(yàn)選取了幾種不同牌號(hào)的鈦白粉，參照GB2913-82規(guī)定的方法，測定了著色PP、abs和pvc-P的白度。PP、ABS中鈦白粉濃度為1%，PVC-P中4%。測試儀器為溫州儀器廠生產(chǎn)的ZBD型白度儀。結(jié)果列于表2一5。
測試數(shù)據(jù)表明，編號(hào)為R一4的鈦白粉著色力最強(qiáng)，A一2為最差。
分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨塑料本體透明性的提高，鈦白粉的著色力增強(qiáng)。半透明的PP中只用1%的鈦白粉，白度就明顯高于含有4%鈦白粉的不透明的PVC一P。造成這種現(xiàn)象的原因在于，透明性好的塑料對光線的吸收與阻擋少，其中的鈦白粉能夠充分發(fā)揮其散射力，反射強(qiáng)度高，因此白度高。
(2)不透明性(opacity) 鈦白粉可強(qiáng)烈地散射或折射光線，如果在塑料制品中含有足夠的鈦白粉，則所有照射其表面的光線均被反射，使該產(chǎn)品顯得不透明和白色。然而，若一個(gè)較薄的薄膜中，則會(huì)產(chǎn)生少量的光線完全地通過，則這薄膜就無法完全不透明，且和白色薄膜比較顯得灰色，如圖2一4所示。
在涂料、油墨中，鈦白粉遮蓋力的表征方法在塑料中根本無法測定，因此，我們建議，用光密度值來表征鈦白粉的遮蓋力(或不透明程度)。
當(dāng)光照射在鈦白粉著色的塑料薄膜上時(shí)，部分光線被反射，部分被吸收，其余部分透射。顯然，膜厚確定時(shí)，透射光強(qiáng)度越小，表明鈦白粉的遮蓋力越高。依此原理，我們可以用透射率(T)、阻光率(O)和光密度(D)這三個(gè)參數(shù)來表征遮蓋力。
在薄膜的材質(zhì)、厚度等條件確定的情況下，T值越小，O、D值越大，所用鈦白粉的遮蓋力就越高。
實(shí)驗(yàn)選取6個(gè)牌號(hào)的鈦白粉，分別制成母粒，而后用其著色吹塑PE薄膜。樣品中鈦白粉濃度為0.75%。在每個(gè)樣品上多點(diǎn)測取光密度值與厚度，獲得每點(diǎn)單位厚度的光密度，求取平均值，結(jié)果換算成膜厚0.0.mm時(shí)的對應(yīng)值，列于表2一6。
表2一5的數(shù)據(jù)表明，編號(hào)為R一4的鈦白粉遮蓋力最強(qiáng);銳鈦型鈦白粉的遮蓋力低于金紅石型。其原因應(yīng)來自于兩者折射率的差異，與銳鈦型相比，金紅石型晶體的折射率高，故其散射光的能力強(qiáng)，表現(xiàn)出遮蓋力高一些。
為了研究鈦白粉濃度與遮蓋力的關(guān)系，選用編號(hào)R一1的鈦白粉
表2一5的數(shù)據(jù)表明，編號(hào)為R一4的鈦白粉遮蓋力最強(qiáng);銳鈦型鈦白粉的遮蓋力低于金紅石型。其原因應(yīng)來自于兩者折射率的差異，與銳鈦型相比，金紅石型晶體的折射率高，故其散射光的能力強(qiáng)，表現(xiàn)出遮蓋力高一些。
為了研究鈦白粉濃度與遮蓋力的關(guān)系，選用編號(hào)R一1的鈦白粉
制成一系列不同濃度的樣品進(jìn)行了測試，結(jié)果見圖2一5?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著鈦?zhàn)苑塾昧康脑黾?，其遮蓋力逐漸提高，當(dāng)濃度大于8%時(shí)趨于平衡。這說明在塑料中，一定濃度范圍內(nèi)增加鈦白粉用量可以提高遮蓋力，超出此范圍，多加無益。
(2) 分散性 分散性指顏料在被著色介質(zhì)中的分散力。鈦白粉的顆粒以三種狀態(tài)存在:原生粒子(primary particle)、凝聚體(aggregate)和團(tuán)聚體(agglomer-ate )。鈦白粉在塑料中的分散，就是團(tuán)聚體被破碎成為凝聚體和原生粒子繼而新生成粒子穩(wěn)定化的過程。
分散性對鈦白粉在塑料中的應(yīng)用性能有重要影響。一般情況下，鈦白粉顆粒越細(xì)，其著色力越高，遮蓋力越強(qiáng)。這是由于細(xì)化的鈦白粉具有更大的比表面積，對光的散射增強(qiáng)之故。
分散性的定性表征方法是用相差光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察、拍照，定量的方法是測定粒度分布。實(shí)驗(yàn)用編號(hào)R- I的鈦白粉制成濃度30%的PE母粒，取其斷面，用掃描電鏡拍照，并用IBAS1/2型粒度分析儀測其
粒度分布，結(jié)果見圖2一6和圖2一7。從電鏡照片上可以看出，鈦白粉以均勻細(xì)小的顆粒存在，大的團(tuán)聚體數(shù)量很少。粒度分布數(shù)據(jù)表明。粒徑為0.12rn左右的鈦白粉粒子含量較大。如此微小的粒徑，表明在此白色母粒中鈦白粉獲得了優(yōu)良分散。
需要說明的是，鈦白粉在塑料中的最終分散狀態(tài)，不僅僅由其本身的分散性決定，還和分散劑的種類與用量、分散設(shè)備及分散工藝密切相關(guān)。在對比不同鈦白粉自身的分散性時(shí)，需保持這些條件固定不變。
(3) 加工性 鈦白粉加人塑料中，會(huì)對塑料的加工流變性能產(chǎn)生影響。含量越高，這
鈦白粉的加工性可以采用動(dòng)態(tài)扭矩流變法來評價(jià)。實(shí)驗(yàn)選取四
種牌號(hào)的鈦白粉，分別與PE按1：1的比例混合，加入Bradender轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度160℃，轉(zhuǎn)速20m/min,所有物料在15s內(nèi)迅速加人混煉腔中。試驗(yàn)結(jié)果見圖2-8。
曲線表明，四組配方達(dá)到最大扭矩的時(shí)間基本相同。達(dá)到最大扭矩的時(shí)間，實(shí)際就是物料的塑料化時(shí)間，因?yàn)橹挥挟?dāng)物料完全塑化后扭矩才能逐漸降低，由此判斷，鈦白粉類型的不同不會(huì)造成體系塑化時(shí)間的差異。塑料在加工設(shè)備中加工時(shí)，塑化時(shí)間由溫度、壓力和剪切摩擦作用決定。不同類型的鈦白粉，熱導(dǎo)率、硬度及摩擦系數(shù)沒有多少差異，添加量相同時(shí)對塑料的熱傳導(dǎo)及剪切摩擦作用基本相同，故塑化時(shí)間無差異。
圖中示出四組配方的最大扭矩和平衡扭矩有顯著不同。顯然，最大扭矩和平衡扭矩越低，加工過程就會(huì)越順利，.功率消耗也會(huì)越小。塑料中加入鈦白粉后，黏度上升，流動(dòng)性降低，使加工變得困難，而平衡扭矩直接反映了體系的最終黏度，故平衡扭矩越低表明鈦白粉的加工性越好。由此，可以將四種鈦白粉按加工性優(yōu)劣排序?yàn)椋?/span>R-4、R-3、R-1、A-2。造成不同鈦白粉加工性差異的主要原因在于鈦白粉與塑料的相容性。鈦白粉出廠時(shí)，要進(jìn)行包膜處理，目的是防止光化反應(yīng)，提高耐候性和穩(wěn)定性。包膜有單一和復(fù)合、致密和疏松之分，常用的包膜物為Al2O3和SiO2。包膜方法的不同，造成鈦白粉顆粒表面性質(zhì)的差異，繼而影響加工時(shí)與塑料熔體的相容性。相容性好塑料熔體對鈦白粉顆粒表面潤濕充分，使之易于分散，體系黏度低，加工扭矩小。因此改善鈦白粉加工性的根本途徑在于提高包膜層與塑料的相容性。
