钛白粉又名二氧化钛，其物理化学性质稳定，是一种常见颜料。它与传统的铅白、锌白、锌钡白等白色颜料相比，具有折射率高、消色力强、遮盖力大、分散性好、白度好、无毒等多种优异性能，被称为白色颜料之王，因此在塑料、橡胶、胶粘剂、涂料、造纸、陶瓷等需要白色颜料的工业领域均有广泛应用。

白色颜料之王：钛白粉

但未经过包覆处理的钛白粉光化学稳定性不佳，在紫外的照射下容易产生变色、失光和粉化等弊病，同时未处理的钛白粉在应用领域中如涂料油墨因其润湿分散性较差，会产生颜填料浮色发花、絮凝以及容易沉淀等各种弊病，限制产品的应用范围。因此，钛白粉的表面处理，即无机包覆，是应用前的关键一步。

包覆层的选择

对于钛白粉无机包覆产品，其应用性能较大程度上取决于包覆层的微观结构。因此研究清楚钛白粉表面不同包覆层对提升分散稳定性能、耐光性能及耐候性能等方面的作用机理，是钛白粉产品应用性能优化的重要技术基础。

1.氧化铝包覆钛白粉

水合氧化铝包覆处理是钛白粉生产工艺中常见的表面处理方式之一，包覆处理后的钛白粉能明显提升钛白粉的分散稳定性与及其他综合应用性能。当氧化铝包覆层为勃姆石结构，且其连续性与孔隙度越高，则絮状结构越显著，钛白粉包覆氧化铝样品在水性体系中的分散稳定性能越优。

钛白粉颗粒表面被包覆了一层均匀的水合氧化铝薄膜

提升分散性能的机理：

①钛白粉颗粒表面絮状或纤维状水合氧化铝包覆层的形成阻碍了钛白粉颗粒间碰撞团聚，维持了钛白粉颗粒在水性体系中的空间稳定；

②连续絮状水合氧化铝在钛白粉颗粒表面的形成，显著提升了颗粒表面的羟基含量，增加了颗粒表面的润湿性，加速其在水性体系中的分散；

③钛白粉颗粒表面连续絮状包覆层的形成，增加了钛白粉颗粒表面的zeta电位，增强了颗粒间的静电斥力，阻碍了颗粒间的团聚

2.二氧化硅包覆钛白粉

水二氧化硅包覆处理也是钛白粉生产工艺中常见的表面处理方式之一，钛白粉表面二氧化硅包覆层可阻碍其与周围介质及外界环境之间的直接接触，提升钛白粉的耐候性能。

钛白粉表面二氧化硅包覆层物相结构为无定型水合二氧化硅，其微观结构主要取决于水合二氧化硅一次粒子在钛白粉颗粒表面的吸附、成膜与聚合过程。以酸溶稳定性能为耐候性能的评价指标，二氧化硅包覆钛白粉样品包覆层连续性越高致密性越好，包覆层越厚所得包覆样品的耐候性能越优。

二氧化锆包覆钛白粉TEM图

提升耐候性能的机理：

①二氧化硅包覆层可以有效阻碍酸性物种对钛白粉内核的直接侵蚀，减缓外界环境变化造成钛白粉内核的风化；

②二氧化硅包覆层可以抑制钛白粉晶体结构的转化，提升钛白粉的结构与热稳定性能

3.二氧化锆包覆钛白粉

钛白粉具有一定的光催化活性，可以吸收紫外光产生活性基团，致使周围有机介质发生降解，降低产品的使用寿命。二氧化锆折射率高（2.170），且对紫外光的吸收能力极弱。因此，在钛白粉颗粒表面包覆连续致密二氧化锆，既能降低紫外光的吸收，又能阻碍活性基团与周围介质及外界环境之间的直接接触，提升钛白粉的耐光性能。若以耐光性能为评价指标，二氧化锆包覆钛白粉样品表面包覆层连续均匀性越好则致密性越高，包覆样品的耐光性能越优。

二氧化锆包覆钛白粉TEM图

提升耐光性能机理：

①连续均匀致密二氧化锆包覆层阻碍钛白粉界面活性基团与有机物的接触；

②降低光生电子-空穴对的产生与分离几率，阻碍光生电子向颗粒表面迁移，加速光生电子-空穴对复合；

③降低颗粒表面羟基含量，从而降低二氧化锆包覆钛白粉表面活性基团的生成速率，减缓其对周围有机物的氧化降解。

4.磷酸铝包覆钛白粉

铝基材料作为较好的电子受体，可湮灭钛白粉吸收紫外光激发产生的光生电子，抑制活性基团的产生，改善耐光性能；而磷酸根的引入可调节钛白粉颗粒的表面电位，改善分散稳定性能。因此，在钛白粉表面包覆磷酸铝可同时提升钛白粉的耐光性能及分散稳定性能。

提升耐光性能的机理：

①连续致密磷酸铝包覆层阻碍钛白粉界面活性基团与有机物的接触；

②降低光生电子-空穴对的产生与分离速率，加速电子的湮灭，阻碍光生电子向颗粒表面迁移从而降低复合样品表面活性基团（羟基自由基、超氧根自由基等）生成速率，减缓其对周围有机物的降解。

提升水性体系分散稳定性能的机理：

①连续磷酸铝包覆层通过降低钛白粉颗粒表面能增加颗粒表面润湿性，促进其在水性体系中的分散；

②提升钛白粉表面的电负性，增加颗粒间的静电斥力，阻碍颗粒间的团聚

5.其他

除了以上提及的包覆层选择外，根据其他不同工业领域对产品应用性能的需求，近年来国内外研究人员也开发了不同种类钛白粉表面无机包覆新产品，如二氧化铈、二氧化锡等。其中，前者能起到提升钛白粉耐光性能的作用，后者则是一种相对成熟的工业级制备导电钛白粉的方法。

铈氧化物包覆金红石型钛白粉 TEM 图

总结

总之，钛白粉特性虽可从表面包覆氧化物的处理来区分，但表面处理过程中还会涉及到包覆层微观结构调控、 包覆层微观结构与应用性能的关系、各应用性能的提升机制等方面的研究。因此还需要更多相关的研究，才能制备出更高质、合适的包覆钛白粉产品。

资料来源：

董雄波,张祥伟,刘晓瑞,等. 无机包覆钛白粉研究进展及发展趋势[J]. 无机盐工业,2020,52(10):30-36. DOI:10.11962/1006-4990.2020-0494.

梁艳,傅正彦. 水合氧化铝包覆钛白粉的工艺研究[J]. 化工管理,2022(23):159-161. DOI:10.19900/j.cnki.ISSN1008-4800.2022.23.047.

冯炜光,李海艳,杨振,等. 钛白粉表面包覆水合氧化铝的工艺及性能研究[J]. 云南冶金,2018,47(1):46-49,76. DOI:10.3969/j.issn.1006-0308.2018.01.011.

陈隆,侯清麟,段海婷,等. 铈氧化物包覆金红石型钛白粉的耐候性研究?[J]. 功能材料,2016,47(12):12217-12221. DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.12.037.

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