為滿(mǎn)足實(shí)際工業(yè)中對鈦白粉應用性能的要求，國內外學(xué)者進(jìn)行了大量鈦白粉無(wú)機包覆實(shí)驗研究。其中，鈦白粉包覆層多為Al3+、Si4+、Zr4+、Be2+、Ti4+、Mg2+、Mn2+、Cr3+、Ce4+等水合氧化物或氫氧化物。目前工業(yè)生產(chǎn)中，Al3+、Si4+、Zr4+應用最為廣泛。
　　
　　研究表明，鈦白粉的應用性能取決于其表面無(wú)機包覆層的種類(lèi)，其表面包覆氧化鋁可用于改善產(chǎn)品水性體系中的分散穩定性能，包覆二氧化硅可用于增加鈦白粉產(chǎn)品的耐候性能，包覆二氧化鋯層可用于提升鈦白粉的耐光性能。在鈦白粉表面包覆單一種類(lèi)或多種類(lèi)無(wú)機膜層，可滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域對鈦白粉應用性能的要求。根據包覆層成分差異，無(wú)機包覆可分為單元無(wú)機包覆和多元無(wú)機包覆。
　　
　　1、氧化鋁包覆
　　
　　包覆原理：鈦白粉表面包覆氧化鋁時(shí)，水合氧化鋁（Al2O3·nH2O）在鈦白粉顆粒表面緩慢成膜，形成包覆層。
　　
　　在不同反應pH值條件下，包覆層水合氧化鋁（Al2O3·nH2O）呈現不同物相。在酸性環(huán)境中，形成無(wú)定型凝膠；在堿性環(huán)境中，為勃母石或拜耳石。
　　
　　Jacobson等在包覆層水合氧化鋁物相研究中表明，50%-70%以勃母石(AlOOH)形式存在，其余為無(wú)定型水凝膠。隨反應pH值及中和速度變化，包覆層致密性變化顯著(zhù)。中和速度快，形成疏松海綿狀包覆層；中和速度慢，生成致密包覆層。在酸性條件下，水合氧化鋁一次粒子沉淀速率大于其自身絮凝速率，在鈦白粉顆粒表面快速持續沉淀，生成致密包覆層；反之，在堿性條件下，形成疏松包覆層。
　　
　　包覆工藝：鈦白粉包覆工藝步驟一般為：將鈦白粉制漿分散，以NaAlO2或Al2(SO4)3為包膜劑，氧化鋁包覆量為鈦白粉質(zhì)量的1%-5%，采用并流法，控制反應pH值及反應溫度，包膜時(shí)間1-5h，熟化時(shí)間2h，得到鈦白粉包覆產(chǎn)品。
　　
　　Li等通過(guò)以上工藝，在不同反應pH值條件下制備得到氧化鋁包覆鈦白粉產(chǎn)品，結果表明，當反應pH值為4時(shí)，形成無(wú)定型致密氧化鋁包覆層，當反應pH值為8.5時(shí)，形成勃母石型疏松包覆層。
　　
　　2、二氧化硅包覆
　　
　　包覆原理：無(wú)定型水合二氧化硅形成時(shí)，硅酸鈉酸化析出以Si(OH)4形式存在的正硅酸，溶液中僅含有正硅酸水解產(chǎn)物H3SiO4-及H3SiO42-，不存在偏硅酸離子。而H3SiO4-及H3SiO42-單體極不穩定，縮、聚合反應迅速進(jìn)行，生成具有硅氧鍵的縮合硅酸。
　　
　　鈦白粉顆粒表面羥基密度較高，原硅酸通過(guò)靜電吸附作用吸附于顆粒表面，與顆粒表面羥基發(fā)生脫水縮合形成硅酸縮聚物。硅酸縮聚物在鈦白粉顆粒表面均勻、連續生長(cháng)，并通過(guò)進(jìn)一步脫水縮合，形成致密無(wú)定性水合二氧化硅包覆層。因此，鈦白粉表面包覆二氧化硅過(guò)程不僅是單一物理吸附過(guò)程，也存在一定的化學(xué)鍵合作用。崔愛(ài)莉等通過(guò)鈦白粉表面包覆二氧化硅研究，指出包覆過(guò)程為溶膠-凝膠過(guò)程。Godnjavec、Park等采用紅外光譜（FTIR）及X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）分析技術(shù)研究了二氧化硅包覆鈦白粉的成膜機理，實(shí)驗結果表明，二氧化硅包覆層與基底二氧化鈦顆粒之間形成了Si-O-Ti鍵。
　　
　　通過(guò)控制反應pH值、反應溫度及中和速度，可生成不同形貌二氧化硅包覆層。在低反應溫度、高中和速度下，硅酸沉積速率快，易形成島狀包覆層；在高反應溫度、低中和速度下，包覆層連續、致密性好。葛晨等通過(guò)控制反應pH值控制包膜形貌的研究表明，當反應pH值為7-8.5時(shí)，形成致密島狀不連續包覆層，當反應pH值為9-10時(shí)，包覆層連續且致密。
　　
　　包覆工藝：鈦白粉表面包覆二氧化硅工藝步驟一般為：以Na2SiO3為包覆劑，采用并流法，維持pH值為8-10，包覆溫度80-100ºC，包覆量3%-5%，熟化1-3h。
　　
　　3、二氧化鋯包覆
　　
　　鈦白粉單元包覆二氧化鋯時(shí)，包覆劑以硫酸鋯、四氯化鋯、氯氧化鋯及硝酸鋯為主，其中，硫酸鋯與氯氧化鋯具有成本低、使用過(guò)程環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上得到了廣泛應用。
　　
　　包覆原理：二氧化鋯單元包覆時(shí)，包覆層以羥基水合氧化鋯形式存在，其表面活性大，吸附性能強，與鈦白粉顆粒表面羥基縮合形成Zr-O-Ti鍵，牢固鍵合于鈦白粉顆粒表面。
　　
　　在低中和速度條件下，溶液中溶膠生成速率慢，溶膠與鈦白粉顆粒碰撞概率遠大于溶膠之間的碰撞概率，利于在鈦白粉顆粒表面形成致密包覆層；反之，中和速度快，溶膠自身成核速率快，水合氧化鋯趨于均相成核，吸附于鈦白粉顆粒表面，形成島狀不連續包覆層。
　　
　　包覆工藝：鈦白粉表面包覆二氧化鋯工藝條件一般為：以Zr(SO4)2或ZrOCl2為包膜劑，反應pH值為9-10，包覆溫度為50-70ºC，包膜時(shí)間為1-5h，熟化時(shí)間為1-3h。
　　
　　4、二氧化硅-氧化鋁復合包覆
　　
　　曹洪清等采用一次共沉淀包覆，以硅酸鈉為硅源，以氯化鋁及偏鋁酸鈉為酸、堿性沉淀劑，制備得到了高分散、高耐候鈦白粉產(chǎn)品，減少了生產(chǎn)步驟，降低了生產(chǎn)成本。
　　
　　Bettler采用液相共沉淀法，以檸檬酸為沉淀劑，依次包覆二氧化硅及氧化鋁，得到了一種高分散性鈦白粉顏料。
　　
　　Li等在反應pH值為4.0、反應溫度為60ºC條件下包覆二氧化硅，反應pH值為8.0、反應溫度為60ºC條件下包覆氧化鋁，通過(guò)二次包覆得到致密性好的二氧化硅-氧化鋁包覆鈦白粉復合產(chǎn)品，結果表明，包覆層中存在A(yíng)l-O-Si鍵，在Si-Al包覆層間形成鋁硅酸鹽層。
　　
　　Zhang等采用共沉淀包覆方法，在反應pH值為9.5、反應溫度為90ºC、包覆劑硅酸鈉與鈦白粉摩爾比為1:15條件下包覆二氧化硅，在包覆氧化鋁過(guò)程中，反應溫度為80ºC，通過(guò)調節反應pH值、包覆劑偏鋁酸鈉與鈦白粉的摩爾比優(yōu)化復合包覆樣品的性能。結果表明，反應pH值為5時(shí)，鈦白粉顆粒表面形成了連續致密二氧化硅-氧化鋁包覆層，復合包覆樣品具有優(yōu)異的分散穩定性能，機理研究表明二氧化硅與鈦白粉顆粒間通過(guò)Si-O-Ti鍵相結合，而氧化鋁與顆粒間形成了Al-O-Si鍵。
　　
　　Wei等采用共沉淀包覆方法，將1.29mol/L的硅酸鈉、0.5mol/L的硫酸鋁及一定濃度的氫氧化鈉溶液同時(shí)加入鈦白粉初始漿料，控制反應溫度為60ºC，二氧化硅包覆量為3.0%，氧化鋁包覆量為2.0%，溶液中pH值由10逐漸降低至5。
　　
　　通過(guò)以上方法制備得到鈦白粉復合包覆樣品具有優(yōu)異的耐候性能。
　　
　　5、二氧化鋯-氧化鋁復合包覆
　　
　　蘇振寧等通過(guò)兩次沉淀，在反應pH值為5.0-6.5、反應溫度為50ºC-90ºC下包覆致密二氧化鋯，采用偏鋁酸鈉與硫酸鋁共沉淀形成氧化鋁包覆層，制備了具有較高光澤度、白度、耐光性能及分散穩定性能的鈦白粉-二氧化鋯-氧化鋁復合包覆產(chǎn)品。
　　
　　李坤等探索得到了鈦白粉復合包覆二氧化鋯、氧化鋁優(yōu)化工藝條件。通過(guò)XPS譜圖得出，包覆層中存在Zr-O-Ti及Al-O-Ti鍵，二氧化鋯及氧化鋁均以化學(xué)鍵結合于鈦白粉顆粒表面。
　　
　　李禮等通過(guò)不同包膜工藝的調控，有效提升了產(chǎn)品的遮蓋力、亮度等性能，并得到優(yōu)化包覆劑用量為氧化鋯與鈦白粉質(zhì)量比為0.35:100，氧化鋁與鈦白粉質(zhì)量比為3.0:100。
　　
　　6、三元無(wú)機包覆
　　侯清璘等采用溶膠-凝膠法，研發(fā)了具有高分散穩定性能、失光率低、高白度的二氧化鋯-二氧化硅-氧化鋁包覆鈦白粉三元無(wú)機包覆復合產(chǎn)品，并對各包覆過(guò)程的工藝進(jìn)行了優(yōu)化。
　　
　　楊振等采用共沉淀法，制備得到了二氧化鋯-二氧化硅-氧化鋁三元復合產(chǎn)品，所得產(chǎn)品同時(shí)具備優(yōu)異的分散穩定性能、耐光性能及耐候性能，產(chǎn)品應用性能可達到國際知名產(chǎn)品的水平。
　　
　　資料來(lái)源：《董雄波.鈦白粉表面無(wú)機包覆微觀(guān)結構調控及性能優(yōu)化機理研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)(北京),2020》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！