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多元醇改性硅包膜剂R101A

 （金红石型钛白粉包膜技术方案）

　　 金红石型钛白粉作为一种被广泛使用的**白色颜料，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以及对耐候性、消色力、白度、遮盖力、亮度等颜料性能指标有具体而严格的要求外，后续加工性能已日益受到生产厂家和用户的重视。在钛白粉的具体应用中，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。要使其具有优异的颜料指标和加工性能，必须对钛白粉进行包膜处理。

　　钛白粉包膜分无机包膜和有机包膜。一般是先经过无机包膜(钛、硅、铝等)，再进行有机包膜。无机包膜偏重于颜料指标，而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。

　　最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。由于传统的有机包膜剂(如最常用的TMP)存在着不耐高温，使用过程中容易出现黄变以及泡沫等弊病。钛白粉生产企业需要更好性能的有机包膜剂。从上个世纪80年代初，国外钛白粉公司开始采用有机硅包膜剂来进行钛白粉的有机包膜。经过有机硅包膜处理的钛白粉，可大幅度改善钛白粉在各种介质中的相容性，提高钛白粉的消色力和白度，增加钛白粉的光泽度和耐候性，降低吸油量，提高钛白粉与各种树脂和塑料介质的结合力等，而且耐温性能突出(超过300 ℃)，具有用量少，使用方便等特点，其出色的应用性能引起了钛白粉生产企业的高度关注，可**的缺点就是不易于分散容易造成团聚现象。在这个基础上我们利用多元醇优异的分散性能作为有机硅包膜剂的辅助材料，最终合成了多元醇改性硅作为一种提高钛白粉品质。增强金红石型钛白粉市场竞争力。

　　对于通用型金红石钛白粉的有机处理，我们必须考虑到其广泛的“通用性”，既要兼顾普通水性体系(如造纸和涂料)，也要考虑到普通油性体系(如油漆、油墨)，还要兼顾到高温体系(如橡塑和色母粒)。由于TMP在塑料用途会造成黄变，在纸浆中应用会引起多泡等弊病，显然不是通用型金红石钛白粉的有机包膜剂的*选择。

我们推荐使用多元醇改性硅R101A有机包膜剂，它是纯有机硅和高分子量多元醇材料生产，不含有任何传统有机物成分，它是**一代通用性金红石型钛白粉多元醇改性硅包膜剂。R101A具有很好的通用性，可以兼顾水、油体系的各种环境，而且耐温性能超群，不会出现高温黄变等弊病，非常适合我国目前金红石型钛白粉生产企业的现状(一个品牌，全面通用)。该产品已经非常成熟,广泛推广在各种粉体行业。

1、通用性有机包膜剂的主要成分及分子结构

　　R101A属于多元醇改性硅乳液。 其主成份为含活性羟基的聚硅氧烷和活性醚基的聚硅氧烷、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。

　  R101A这类材料具有下列独特的结构：

　　(1) Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来。

　　(2) C-Si-Na键无极性，使分子间相互作用力十分微弱。

　　(3) 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、耐候型和耐磨性。

　　(4) 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)，Si-O-OH键的键能远大于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。

由于R101A所具有的独特结构，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、及物理惰性等优异特性，因此非常适用于通用性金红石型钛白粉的有机包膜处理。

2、通用性有机包膜剂的有机包膜机理

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。而R101A主要是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，在钛白粉的表面形成非常均匀、致密而牢固的多元醇改性硅膜层。该膜层可以消除或削弱钛白粉颗粒间的极性吸附，同时在钛白粉颗粒间形成位阻官能团，防止钛白粉颗粒的团聚,该膜层还具有很好的润滑性，耐候性，热稳定性和后续反应性。可以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。

3、通用性有机包膜剂的实验室使用方法

　　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。具体方法如下(以处理 200g钛白粉，添加比例为0.5%为例)：

　　(1)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20~50 mL，以能完全润湿钛白粉，进行均匀打浆为原则)，起动搅拌。

　　(2)用药匙取1g R101A多元醇改性硅包膜剂加入烧杯中。

　　(3)将200g待处理钛白粉缓慢加入烧杯中，打浆30min。

　　(4)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6~8h，至完全干燥为止。

　　(5)取出干燥后的钛白粉，用小型气流粉碎机进行粉碎;

　　(6)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)。

特别声明：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，我们不作任何承诺和担保，使用厂家有责任去验证是否符合自己的要求。

4、通用性有机包膜剂的产品特点

　　R101A是有机改性硅氧烷乳液、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。产品特点如下：

　　(1)在钛白粉表面形成一层完整的滑爽醇系有机硅膜。

　　(2)改善钛白粉的消色力，白度，分散性能和光泽度，降低吸油量。

　　(3)提高钛白粉的防潮性能和防止钛白粉颗粒因极性吸附原因而产生的团聚。

　　(4)增加钛白粉在应用体系中润湿性。

　　(5)**的储存和使用安定性。

　　(6)非常好的产品通用性。

主要产品指标：

5、多元醇改性硅包膜剂在钛白粉生产中的使用方法：

R101A在钛白粉中的添加量为0.1%-0.3%。对于金红石型钛白粉，可以将多元醇改性硅包膜材料直接在均质器或混合罐中加入到钛白粉的浆料中，充分均匀包膜后，再进行气流粉碎。或者R101A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。

R101A多元醇改性硅包膜剂不只是用于金红石型钛白粉分散包膜。还可用于氧化碳黑、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。等等