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【导语】
钛白粉是白色颜料的主力，但很多人只看二氧化钛含量、白度、遮盖力这些指标，忽略了另一件同样重要的事——包膜。事实上在钛白粉的实际应用中，颜料性能指标和加工性能所占的比重，远远高于理化指标所占的比重。而要让钛白粉同时具备良好的颜料指标与加工性能，包膜处理是必经工序。本文围绕R101A这一款多元醇改性硅包膜剂，把机理、性能数据与使用方法完整讲清楚。
【一、为什么必须做包膜】
金红石型钛白粉除了对二氧化钛含量、pH值、电阻率、粒径大小、水分、金红石含量等理化指标有具体而严格的要求外，还对耐候性、消色力、白度、遮盖力、亮度等颜料性能指标有严格要求。
但更值得注意的是后续加工性能。钛白粉颗粒细、表面能高，若不处理，在使用过程中容易团聚、难分散，同时其表面活性会引发基体树脂的光降解，宏观表现为制品黄变、失光、粉化。
包膜的作用，就是在钛白粉颗粒表面形成一层均匀致密的膜层，一方面屏蔽不利的表面活性，另一方面改善其与有机介质的相容性。
【二、无机包膜与有机包膜的分工】
钛白粉包膜分无机包膜与有机包膜两类。一般工艺是先做无机包膜（钛、硅、铝等），再做有机包膜。
两者的侧重不同：无机包膜偏重于颜料指标，有机包膜偏重于应用加工性能指标，二者相互重叠、相互补充。本文讲的是有机包膜这一环。
【三、有机包膜剂的代际演进】
率先代：较初的有机包膜主要采用NPG（新戊二醇）、TMP（三羟甲基丙烷）、TME（三羟甲基乙烷）等各种带羟基或水解后产生羟基的醇类或烷类有机物。
但传统的有机包膜剂存在明显弊病：不耐高温，使用过程中容易出现黄变以及泡沫等问题。特别是TMP在塑料用途会造成黄变，在纸浆中应用会引起多泡。钛白粉生产企业需要性能更好的有机包膜剂。
第二代：从上世纪80年代初，国外钛白粉公司开始采用有机硅包膜剂进行钛白粉的有机包膜。
经过有机硅包膜处理的钛白粉，可大幅度改善在各种介质中的相容性，提高消色力和白度，增加光泽度和耐候性，降低吸油量，提高钛白粉与各种树脂和塑料介质的结合力，而且耐温性能突出（超过300℃），具有用量少、使用方便等特点。
但有机硅包膜剂有一个缺点：不易分散，容易造成团聚现象。
第三代：R101A。我们利用多元醇良好的分散性能作为有机硅包膜剂的辅助材料，较终合成了多元醇改性有机硅包膜剂，用于提高金红石型钛白粉品质、增强市场竞争力。
【四、R101A的成分与分子结构】
R101A属于多元醇改性硅乳液。其主要成份为含活性羟基的聚硅氧烷、含活性醚基的聚硅氧烷以及高分子量多元醇。其分子是以硅原子为中心，携带有羟基、醚基、醇基等基团的有机高分子。
这种材料具有下列独特的结构特征：
率先，硅原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来。
第二，C-Si-Na键无极性，使分子间相互作用力十分微弱。
第三，Si-O-OH键长较长，Si-O-OH-O-Si键键角大，导致Si-O-OH键非常容易转动，因此R101A有很好的润滑性、流动性、耐候性和耐磨性。
第四，Si-O-OH键是具有75%离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性），其键能远大于C-O键的键能，因此R101A与传统的有机物相比，有非常好的耐热性和耐候性。
正是这些结构特征，使R101A兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘度系数小、耐高低温、耐氧化稳定性、耐候性、难燃及物理惰性等特性。
【五、包膜机理：与率先代产品的本质区别】
传统的有机包膜剂（如NPG、TMP、TME）是通过其中的亲水极性基团被物理吸附在二氧化钛的表面，其亲油的非极性基团向外与有机分散介质作用，以增强与分散介质的润湿性能。这是物理吸附。
R101A则不同。它主要通过多元醇改性硅高分子中的硅氧烷基与二氧化钛之间的氢键化学吸附，以及多元醇改性硅分子上的羟基、醚基与钛白粉表面的羟基进行化学缩合反应或取代反应，在钛白粉表面形成非常均匀、致密而牢固的多元醇改性硅膜层。这是化学结合。
这个膜层的作用有三：
率先，消除或削弱钛白粉颗粒间的极性吸附。
第二，在钛白粉颗粒间形成位阻官能团，防止颗粒团聚。
第三，该膜层还具有良好的润滑性、耐候性、热稳定性和后续反应性。
较终效果是：明显提高钛白粉在各种分散介质中的润湿分散性能，增加二氧化钛的光学稳定性。
【六、性能数据对比（实验实测）】
以下数据来自我们的实验，对比了TMP、7020与R101A三种包膜剂处理后的钛白粉指标：
消色力TCS：TMP为1860，7020为1930，R101A为2013。
透光度：TMP为23，7020为20，R101A为18.7。
分散性：TMP为4.5，7020为5.3，R101A为6.50。
吸油量（g/100g）：TMP为19.09，7020为18.56，R101A为16.30。
亮度：TMP为93.5，7020为94.6，R101A为96.2。
抗黄变性（不变色失光的温度）：TMP为110℃，7020为150℃，R101A为150℃。
需要客观说明的是：由于各个厂家的检测体系和评判标准存在差异，本实验结果仅作参考，使用厂家有责任验证是否符合自己的要求。
【七、产品特点】
R101A是多元醇改性硅氧烷乳液、多元醇混合物，具有很好的相容性能，处理后的钛白粉具有非常好的通用性。具体特点：
率先，在钛白粉表面形成一层完整的滑爽醇系有机硅膜。
第二，改善钛白粉的消色力、白度、分散性能和光泽度，降低吸油量。
第三，提高钛白粉的防潮性能，防止颗粒因极性吸附而产生团聚。
第四，增加钛白粉在应用体系中的润湿性。
第五，良好的储存和使用安定性。
第六，非常好的产品通用性。
【八、主要产品指标】
外观：白色液体。
不挥发物：23%。
比重：0.99 g/mL。
pH：6.8-7。
稀释剂：水。
用量：0.1%-3%（按粉体重量）。
【九、实验使用方法（湿法包膜）】
由于受实验室设备条件所限，干法包膜难以分散均匀，建议采用湿法包膜。以处理200g钛白粉、添加比例0.5%为例：
首要环节，将适量纯净水加入带有机械搅拌装置的玻璃烧杯中。纯净水的量约为20～50mL，以能完全润湿钛白粉、进行均匀打浆为原则，启动搅拌。
第二步，取1g R101A加入烧杯中。
第三步，将200g待处理钛白粉缓慢加入烧杯中，打浆30分钟。
第四步，停止搅拌，把烧杯中的钛白粉转移到表面皿中，盖上干净滤纸，放入带有抽风装置和恒温装置的烘箱中，105℃下烘烤约6～8小时，至完全干燥为止。
第五步，取出干燥后的钛白粉，用小型气流粉碎机进行粉碎。
第六步，检测钛白粉相关颜料指标（如分散性、吸油量）及应用指标（耐温性、干粉流动性）。
【十、生产线上的使用方法】
R101A在钛白粉中的添加量为0.1%-3%。
对于金红石型钛白粉粗品，可以将包膜剂直接在均质器或混合罐中加入钛白粉浆料中，充分均匀包膜后，再进行气流粉碎。
也可以在生产线上操作：在气流粉碎工序按比例随螺旋进料时直接添加，或者在气体粉碎室内喷雾加入。
【十一、不止用于钛白粉】
R101A不只能用于金红石型钛白粉粗品的分散包膜，还可用于氧化炭黑、炭黑、碳酸钙、滑石粉、立德粉、硫酸钡、元明粉、有机或无机颜料等粉体系列的活化性分散包膜。
主要作用是提高耐氧化性、耐温性、与材料的有机相容性、分散性和抗团聚性。
对于同时处理多种粉体的产线，这一点可以简化助剂管理。
【十二、为什么通用性如此重要】
对于通用型金红石钛白粉的有机处理，必须考虑其广泛的通用性：既要兼顾普通水性体系（如造纸和涂料），也要考虑普通油性体系（如油漆、油墨），还要兼顾高温体系（如橡塑和色母粒）。
正因TMP在塑料用途会造成黄变、在纸浆中应用会引起多泡，它显然不是通用型金红石型钛白粉有机包膜剂的合适选择。
R101A是纯有机硅和高分子量多元醇材料生产的，不含任何传统有机物成分，是新一代通用性包膜剂，可以兼顾水、油体系的各种环境，而且耐温性能突出，不会出现高温黄变等弊病，适合一个品牌**通用的生产现状。
【结语】
包膜是钛白粉从普通粉体变成高性能颜料的关键一步，而包膜剂的代际差异会直接体现在消色力、吸油量、亮度与抗黄变性等指标上。R101A作为多元醇改性硅包膜剂，在机理上从物理吸附升级为化学结合，在通用性上兼顾水油与高温体系。如您在钛白粉或炭黑包膜处理中有具体指标要求，欢迎与我们交流。
