钛白粉(二氧化钛)的光学特性

世上无难事，只要肯攀登钛白粉的光学性质——着色力（消色力）着色力是二氧化钛的重要特性指标，就是二氧化钛与另一种颜料混合后，能够得到混合物显示它本身颜料的能力。

有时为了区别白色颜料和着色颜料，把着色颜料的着色能力称为着色力，把白色颜料的着色能力称为消色力，也就是说对白色颜料而言，它与深色颜料混合后，混合物的颜色越浅，表示它的消色力越强。

消色力的测定方法有两种。

(1)相对消色力法通常是将样品（钛白粉）和另一种作为标准样的样品（钛白粉）分别与展色剂（群青或与炭黑）混合后，用亚麻仁油研磨，然后将样品与标准样品比较颜色的深浅，样品达到标准样品的百分率。

(2)国外商业上有时习惯用雷诺值(Ranolds)表示着色力。

雷诺值是将炭黑的群青与油加人等量的标样和试样中，直到二者明度一致时，根据试样中所加人着色剂的量，在已标定的指数表中读取相应的数值。

在用二氧化钛与有色颜料进行配色时，着色力（消色力）高的二氧化钛用的数量较少。

着色力是颜料对光的吸收和散射的结果。

二氧化钛是一种白色颜料，对光的吸收非常小，不像有色颜料，光的吸收起着重要的作用，因此其着色力（消色力）的大小，主要取决于它对可见光的散射能力，散射力大，着色力（消色力）高。

因此它与白度不一样，白度是吸收系数K 和散射系数S 二者的函数，而着色力（消色力）仅仅是散射系数S 的函数。

从下表中可以看出，二氧化钛在白色颜料中折射率最高，因而着色力（消色力）也高于其他白色颜料，两种晶型的二氧化钛，由于金红石型折射率比锐钛型的大，着色力（消色力）也高于锐钛型二氧化钛，各种常用白色颜料折射率与着色力的比较见下表.同遮盖力一样，二氧化钛的着色力（消色力）与二氧化钛的粒径、粒径分布和分散性有较大的影响。

消色力的几个有关因素：①消色力的大小与它的。

世上无难事，只要肯攀登钛白粉简介钛白粉学名二氧化钛（Ti02），相对分子质量为79. 88，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。

钛白粉有两种主要结晶形态：锐铁型(Anatase)（简称A 型）和金红石型(Rutile)（简称R 型）。

涂料工业是钛白粉的第一大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。

随着中国汽车工业和建筑业的发展，涂料工业不仅从数量上需要更多的钛白粉，而且对品种和质量也有更高的要求。

用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的物理稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，可防止裂纹的产生及紫外线和水分透过，从而能延长漆膜寿命。

塑料工业是钛白粉的第二大用户。

在塑料中加人钛白粉，可以提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的力学强度，延长使用寿命。

造纸工业是钛白粉的第三大用户。

钛作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸中。

在纸张中加人钛白粉，可使纸张具有较好的白度，并且光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。

造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，它可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。

但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉，以满足耐光、耐热的要求。

钛白粉是高级油墨中不可缺少的白色颜料。

含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。

油墨行业所用的钛白粉有金红石型，也有锐钛型。

纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。

化纤用钛白粉主要作为消光剂。

因锐钛型比金红石型软，因此一般使用锐钛型。

化纤用钛白粉一般不需表面处理，但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避。

世上无难事，只要肯攀登
钛白粉的光学性质——白度
颜色是由物质对可见光中不同波长的光波被吸收程度不同而形成的。

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光是由许多波长不同的光波组合而成，每一种波长的光具有它特定的一种颜色，各种不同颜色的光组合起来，就成为白色。

物体在可见光［波长（λ）在0.39-0.77μm的电磁波〕下所呈现的不同颜色，是物体对可见光中不同波长的光波进行不同程度的吸收和反射后所形成的。

所谓“白度”，就是物质对可见光吸收和反射两部分之比，它又综合了色调和亮度两种光学效果，根据库伯尔卡一芒克(Kubelka-Munk)理论，无限厚的涂膜（不透明膜）的亮度或反射率R∞与颜料对光的吸收系数K 和散射系数S 呈如下函数关系：
由上式可知R∞与K/S 成反比，K 减小，S 增大，白度和亮度就增大。

影响二氧化钛白度的因素是复杂的，在钛白粉生产中，具有实际意义的是二氧化钛中的杂质含量和粒径与粒径分布。

因此为了提高白度，除了尽可能地减少杂质含量，提高化学纯度，避免二氧化钛晶格出现缺陷来降低K 值外，同时还要调整和控制二氧化钛的粒径和粒径分布，增强其分散性，提高S 值才行。

从下图中可以看出二氧化钛的光散射能、光吸收能及反射率与光线波长之间的关系。

影响钛白粉白度的主要因素如下。

(1)钛白粉中有害杂质的种类和含量即使有害杂质含量甚微，也会对白度产生明显的影响，如铁、铬、钻、铈、铜、锰、钒、铅等。

杂质的有害影响，不仅由于混人杂质本身的显色作用，而且由于杂质离子，尤其是重金属离子的存在，使钛白粉晶格曲线扭曲变形失去对称性而发生作用。

金红石型钛白粉对杂质的影响更为敏感，如氧化铁在金红石型。

钛白粉的原理和应用有哪些一、钛白粉的原理钛白粉是一种重要的白色无机颜料，广泛应用于各个行业。

它主要由二氧化钛（TiO2）组成，是一种具有特殊晶体结构和优异光学性能的材料。

钛白粉的原理包括以下几个方面：1. 光学性能钛白粉具有高折射率和高散射能力，能够使光线在钛白粉颗粒中发生多次反射和散射。

这种散射现象导致光线在材料中传播的路径变长，使得大部分可见光被散射，形成出色的白色颜料效果。

2. 隐蔽性钛白粉具有良好的隐蔽性，能够有效地覆盖和隐藏底层的颜色和瑕疵。

这是由于钛白粉的高散射能力，能够遮盖住底层材料的颜色，使表面呈现出纯白色。

3. 化学稳定性钛白粉具有优异的化学稳定性，能够在各种环境下长时间保持其物理和化学性能。

它不受光、热以及一般化学性质的影响，因此可以广泛应用于不同领域。

二、钛白粉的应用钛白粉在各行各业都有广泛的应用，以下是钛白粉的主要应用领域：1. 涂料工业钛白粉是涂料工业中最重要的白色颜料之一。

在涂料中加入适量的钛白粉，可以提高涂层的遮盖力、光泽度和稳定性。

钛白粉还能够吸收紫外线，起到防止光的老化和保护底层物质的作用。

2. 塑料工业钛白粉在塑料制品中的应用越来越广泛。

由于其高隐蔽性和光学性能，加入适量的钛白粉可以提高塑料制品的白度、光泽和外观。

同时，钛白粉还能够改善塑料制品的耐候性和耐老化性能。

3. 造纸工业钛白粉在造纸工业中用作填料，可以提高纸张的白度和光泽度，增加纸张的质感和触感。

钛白粉还能够阻挡紫外线的穿透，减少纸张的老化和劣化现象。

4. 食品工业钛白粉在食品工业中用作着色剂和增白剂。

它被广泛应用于食品加工过程中的奶制品、调味品、糕点等产品中，能够提供纯白的外观和增加食品的吸引力。

5. 医药工业钛白粉在医药工业中被用作药片涂料的着色剂。

钛白粉能够提高药片的外观质量和口感，同时还能够起到保护药品的作用，防止药品受潮、氧化和光照的影响。

6. 日化工业钛白粉在日化工业中被广泛应用于化妆品、洗衣剂、牙膏等产品中。

二氧化钛的光学性质和钛白的颜料性能TiO2的光学性质与钛白的颜料性能密切相关，钛白的颜料性能是TiO2光学性质的具体体现。

诸如反射率、折射率、色调、荧光性、光色互变性等属于光学性质，与钛白颜料的遮盖力、消色力、光泽、白度、耐候性、不透明度、色相、耐光性等息息相关，都是光学作用的结果。

1、二氧化钛的光学性质二氧化钛的主要光学性质列于表10-3。

二氧化钛的折射率表示TiO2，晶体对光的折射能力，又称折射指数，随其晶型和光波长不同而发生变化。

在可见光蓝光末端，TiO2折射率增加，而在黄光和红光区则降低。

金红石型的折射率比锐钛型高。

在可见光内，TiO2晶体几乎发生等辐散射，使人的视觉为白色感觉。

这是因为TiO2的结构稳定，可见光的激发作用并不能使电子获得足够能量引起注目的跃迁，因此具有很低的吸收作用和很高的散射能力。

但紫外光则引起了TiO2，晶体的强烈吸收。

值得指出的是钛白粉的某些光学性能(如吸收和散射能力)不是固定不变的，它与钛白中的杂质和颗粒状态有关。

因此，人们可以通过提高钛白的纯度和改善其颗粒状态来提高铁白的一些颜料性能。

2、钛白的颜料性能A、白度钛白是当今最佳白色颜料。

它的光学和颜料性能都优于其他白色颜料(表10-4)杂质影响TiO2。

颜色的极限值见表10-5。

金红石型TiO2比锐钛型TiO2，更易吸收波光，对杂质的影响更为敏感，所以对金红石型钛白的杂质含量要求更为严格。

当锐铁型钛白混有金红石型时，其白度会降低。

所以，锐钛型钛白中的锐铁型率越高，其白度也就越好。

白度与颜料对光的吸收系数K和散射系数S成函数关系。

K/S值越小，即K值越小S值越大，则颜料的白度就越好。

对同一种颜料，其S值的大小取决于颜料的粒度、粒度分布和颗粒形状。

从理论上讲，颜料颗粒粒径为可见光半波长时，对光的散射率最高。

可见光波长为0.4~0.7um，因此颗粒粒径为02~0.35m时，在可见光中具有最高的散射率。

粒径较小的粒子具有大的短波光散射率，粒径较大的粒子具有大的长波光散射率。

钛白粉的光学性质——遮盖力遮盖力是指当一件物料涂以某种涂料时，涂料中的颜料能遮盖被涂物体表面的底色，使这种底色不能再透过涂料而显露出来的能力。

如果要涂同一块表面，所用颜料的遮盖力越大，则需用的颜料量便越少，遮盖力的表示方法是每平方厘米被涂物体的表面积，在达到完全被遮盖时，需用颜料的最低质量。

其公式如下：颜料的遮盖力越大，则这个数值就越小。

遮盖力也可以用每克颜料能遮盖被涂物体的表面积来表示，就是上一种表示方法的倒数。

这种方法表示的颜料遮盖力越大，则其数值便越大，涂膜可以越薄，所需的涂料量便越小。

油漆的遮盖能力可以定义为其遮盖背景对比颜色的能力。

遮盖效应主要是由于二氧化钛导致的散射或由于有色物质的存在而引起的吸收，在两种原因以使人射光强度减退时，就出现遮盖现象。

图1表示了完全和不完全的遮盖。

二氧化钛颜料在工业中最重要的作用，在于利用它被分散到介质中的不透明性能，可以达到遮盖的效果。

颜料的遮盖力不仅取决于它的晶体结构、折射率和对光的散射能力，而且也取决于它对光的吸收能力。

但是二氧化钛和其他白色颜料一样，由于它对光的吸收能力很小，虽然光的吸收对遮盖力有影响，但没有散射能力影响大，因此其遮盖力主要受散射力的影响和着色力一样，也受颜料的折射率、粒径、粒径分布和分散性能的影响。

折射率大的颜料有较大的遮盖力(HP)，从下式可以看出，遮盖力与面积成正比，颜料与展色剂的折射率之差越大，遮盖力也越高。

从上式可以看出，如果两者折射率相等，涂膜即呈现透明。

因此同一种颜料的遮盖力应该随基料（展色剂）的不同而不同，但是不同基料的折射率差异不大，所以一般情况下不同基料引起的遮盖力差异也不大。

从下表中可以看出白色颜料中金红石型二氧化钛的遮盖力最高。

但是折射率随光的波长变化而变化，二氧化钛的折射率在可见光蓝光末端折射率增加，在黄光和红光波长区域内折射率有所降低，因而用二氧化钛制成的带有黄、红色调的涂料的遮盖力要比制成带蓝、灰色调涂料的遮盖力要低一些。