纳米钛白粉的性能特点

    纳米TiO₂商品以金红石型为多，但也有锐钛型，还有混晶型和无定形。汽车面漆用的纳米TiO₂,必须是经表面处理的金红石型，具有优异的耐候性。    纳米TiO₂具有与普通颜料TiO₂相同的TiO₂成分和相同的金红石型或锐铁型晶型。作为一种基本晶型没有改变的TiO₂，自然还具有普通颜料TiO₂的许多特点，如耐化学性、热稳定性(金红石型)、无毒性等。但是普通颜料TiO₂的粒径为.0.2~0.4m(即200~400nm)，它对整个光谱都具有同等程度的强反射，因此外观呈现白色，遮盖力很强；而纳米TiO₂的粒径一般为10~50nm,是普通颜料TiO₂粒径的1/10，光线通过粒子时发生绕射，对可见光的透射能力很强，因此呈现透明而失去遮盖力。例如，对波长550nm的可见光，透明度可达90％以上。但是，根据著名的瑞利光散射理论，这种纳米TiO₂还是可以反射短波光如可见光中的蓝色光。由于粒子附聚，以粉末状态存在的纳米TiO₂只能达到半透明状，具有带蓝色调的乳白色。改进分散性，达到理想的分散程度，是纳米TiO₂的最大研究课题之一。    由于纳米TiO₂具有与普通颜料TiO₂所不同的粒径，其粒子尺寸小，随着粒子的超细化，单位体积或质量的纳米TiO₂粒子众多，增加了许多吸收或散射点，故纳米TiO₂比普通颜料TiO₂具有更大的紫外线屏蔽性。由于纳米TiO₂粒子的超细化，其比表面积大为增加，其表面原子结构和晶体结构发生了变化，因而便产生了与普通颜料TiO₂所不同的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应、颜色效应、随角异色效应、透明性和光学特性等多种奇异性能。    作为一种效应颜料，纳米TiO₂只有与其他片状效应颜料如铝粉颜料和(或)珠光颜料拼用时，才会产生随角异色性。与珠光颜粒拼用，不会削弱而只会加强珠光颜料的干涉色。这种随角异色性带有乳光或虹光，是一种未曾有过的新感觉色光。在纳米TiO₂-铝料颜料的最简单的模型(如涂膜)中，当入射光照射在这一模型上时，纳米TiO₂将可见光中波长较短的蓝色光散射出去，形成蓝色光的掠视色，而透射的波长较长的绿色光到红色光，被铝粉颜料所反射出去，形成金黄色光的正视色。加有不同颜色的珠光颜料，可以改变这种典型的金黄色正视色。这种随角异色效应所显现的颜色的柔和变化，能随着汽车车身曲率的改变而变化，很适合当前国外流行的圆角度和流线型的新车型的需要。      日本帝国化工公司MT系列和德国迪高沙公司P-25纳米TiO₂的性能见表1。表1                    日本帝国化工公司MT系列和德国迪高沙公司

性能	MT-100S	MT-100T	MT-150W	MT-500B	MT-100F	p-25
外观	白色粉末	白色粉末	白色粉末	白色粉末	白色粉末	白色粉末
主要处理剂	月桂酸	硬脂酸			硬脂酸
	Al(OH)3	Al(OH)3			Fe(OH)3
pH值			中性至微碱性	中性
晶型①	R	R	R	R	R	R+A
水分/%       ≤	2.5	3.0	3.0	1.5	3.0
灼烧减量/%     ≤	13.0	13.0	7.0	2.5
表面性质	疏水	疏水	亲水	亲水	亲水	亲水
平均粒径/nm	15	15	15	35	15	21
比表面积/(m2/g)	50~70	50~70	80~110	30~35	50~70	35~65
	90②	90②			90②

①R为金红石型，A为锐钛型。②为表面处理前的比表面积。[next]    德国萨其宾化工公司生产纳米级金红石型和锐钛型TiO₂，其中锐钛型系列牌号为L5，金红石型系列牌号为RM，现将其RM纳米TiO₂技术数据列于表2。表2                 萨其宾RM纳米TiO₂技术数据

指标	RM120	RM200	RM220	RM300	RM400
TiO2含量/%	80	88	＞88	88	＞8
金红石含量/%	99	＞99	＞99	＞99	＞99
比表面积/(m2/g)	110	50	45	60	110
pH值	6.5	6.5	6.5	6.5	6.5
晶粒大小/nm	13	15	20	15	10
密度/(g/cm3)	4	4	4	4	4
耐候性	良好	一般	优	优	优
分散性	非常好	非常好	非常好	非常好	非常好

     日本石原产业公司生产的纳米TiO₂性能见表3。表3                           日本石原产业公司生产的纳米TiO₂性能

	晶型	TiO2含量/%	表面处理剂	粒径/nm	比表面积/(m2/g)	表面性质
TTO-55A	金红石	95～97	Al	30～50	35～45	亲水性
TTO-55B	金红石	90～97	Al	30～50	35～45	亲水性
TTO-55C	金红石	86～92	Al,硬脂酸	30～50	25～35	疏水性
TTO-55D	金红石	76～81	Al,Zr	30～50	65～80	亲水性
TTO-55S	金红石	94～96	Al,有机硅氧烷	30～50	30～40	疏水性
TTO-55N	金红石	96～99	无	30～50	35～40	亲水性
TTO-55A	金红石	76～82	Al	10～30	75～85	亲水性
TTO-55B	金红石	81～87	Al，月桂酸	10～30	50～65	疏水性
TTO-55C	金红石	79～85	Al，硬脂酸	10～30	50～60	疏水性
TTO-55D	金红石	65～75	Al,Zr,月桂酸	10～30	70～80	疏水性
TTO-F-1	金红石	72～78	Al,Zr①	30～50	75～90	亲水性
TTO-F-2	金红石	82～90	Al①	30～50	34～42	亲水性

   ①因含铁而具有皮肤颜色，主要用于制造化妆品。    近年来，日本帝国化工公司推出了彩色纳米TiO₂，是在粒子表面包覆Al、Si、Fe(肤色)或者Ni、Co、Ce、Cu、Cr、Mn、V、W等氧化物（其他彩色）而成的。