高钛粉在外墙乳胶漆中的应用研究

张熠 1, *，陈炳耀1，胡小康3，陈明毅2，黄德 2，梁光容2

（1.广东三和化工科技有限公司，广东中山 528429；2.广东顺德三和化工有限公司，广东佛山 528325；3.中山市阜和化工有限公司，广东中山 528434）

高钛粉(HITOX TiO2)属于金红石钛白粉的一种，它的TiO2 含量一般在95%以上，是以美国技术研发的一种带有自然色彩的颜料，它的价格较白色钛白粉便宜，在TiO2 颜料日益上涨的情况下，它可以帮助企业降低成本，同时达到所需的遮盖力。美国 TOR 公司于1980 年开始量产高钛粉，经过30 多年的发展，高钛粉的生产工艺日趋成熟。高钛粉因含有部分有色化合物而显出颜色，目前，生产中的高钛粉包括肤黄色的高钛粉(ULG)及灰色的高钛灰(ULR)。由于高钛粉含有少量SiO2 和Al2O3，可以增强其耐候性与分散性，因此它在地坪漆、工业漆、船舶漆等多种涂料中已经得到应用，而且取得较好的效果，但它在乳胶漆中的应用较为有限。

近年来，涂料行业的竞争已步入白热化阶段，如何在提高性能的前提下降低成本已成为涂料工程师努力的方向。由于中国人的传统观念，色漆在内墙中的应用还较少，而外墙漆使用中灰色和黄色占整个外墙颜色的90%以上。这就给高钛粉在外墙乳胶漆的应用发展带来很大空间。本文主要研究高钛粉在外墙乳胶漆中的应用，并通过国标全面评估高钛粉对外墙乳胶漆性能的影响。

1 实验

分别用高钛粉和钛白粉制成原色外墙漆，再与色浆搭配调到相同色相，根据配方计算成本，最后按国标GB/T 9755–2001《合成树脂乳液外墙涂料》测试综合性能。

1. 1 实验配方

为了突出高钛粉对配方的影响，试验选择了一个高PVC(颜填料体积浓度)的配方，如表1 所示。

1. 2 实验工艺

往容器中加入去离子水，将分散机开至300 r/min，加入增稠剂，分散5 min。分散均匀后依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、助溶剂，提高转速至800 r/min，加入防沉剂、钛白粉/高钛粉、填料，提高转速至1 200 r/min，高速分散15 min，至细度小于50 μm。控制体系温度小于50 °C，降低转速至500 r/min，再依次加入消泡剂、罐内防腐剂、干膜杀菌剂、成膜助剂、苯丙乳液，将增稠剂与去离子水预混合均匀后缓慢加入，最后加入pH 调节剂调节体系的pH，分散均匀后即得成品。

1. 3 性能检测

乳胶漆的取样按照 GB/T 3186–2006 进行，试板制备按照JG/T 23–2009《建筑涂料涂层试板的制备》进行，常规检测项目按照GB/T 9755–2001 进行。检测项目、方法及仪器如表2 所示。

2 结果与讨论

2. 1 高钛粉与钛白粉的物理性能对比

高钛粉由于生产工艺较普通钛白粉简单，故物理性能与钛白粉有所差异。其常规物理性能对比如表3所示。

2. 2 不同质量比高钛粉与钛白粉混合物的颜色

实验中分别将钛白粉与高钛粉以不同质量比混合制成涂料，刮板干燥后测定Lab 色空间。其中，L 值表示亮度，a 值表示红绿方向颜色变化，b 值表示黄蓝方向颜色变化。其Lab 值测试结果如表4 所示。

表4 高钛粉与钛白粉以不同质量比混合制备的涂料的Lab 值测试结果

2. 3 高钛粉对比率测试

钛白粉、高钛黄、高钛灰及钛白粉与高钛黄或高钛灰按1∶1 质量比混合后制得的试样照片见图1，其对比率测试结果如下：钛白粉，93.1%；高钛黄，93.1%；高钛黄与钛白粉按1∶1 质量比混合，95.8%；高钛灰，99.8%；高钛灰与钛白粉按1∶1 质量比混合，100%。试验表明，无论是单独使用高钛黄、钛白粉或是高钛灰，对比率测试结果都没有搭配起来使用的效果好。
进行对比率测试的各试样照片

2. 4 调色成本对比

实验中随机选取了几个较为大众化的颜色分别用钛白粉 + 色浆及高钛粉 + 钛白粉 + 色浆两种途径进行调色，调色配方及颜料成本节约率如表5 所示。从表5 可以看出，采用高钛粉可以有效降低颜料的使用成本。
同一颜色的钛白粉配方与钛白粉+高钛粉配方的调色成本对比

2. 5 耐候性测试

采用金红石型钛白粉+色浆和金红石型钛白粉+高钛粉+色浆搭配分别制成样板，经过1 500 h QUV 机老化后色差结果如图2 所示。图2 表明，在100 h 内，含高钛粉的样板变色稍大，但在100 h 以后，使用了高钛粉的配方颜色变化趋于平缓，稳定性优于单纯使用钛白粉工艺。
钛白粉+色浆和钛白粉+高钛粉+色浆制成的样板在耐候性试验中的色差测试结果