钛白粉(二氧化钛)的光学理论

世上无难事，只要肯攀登
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。

钛白粉的散射力概念钛白粉其重要的颜料性能，如消色力和遮盖力等都与钛白粒子在分散介质中的散射力紧密相关。

在实际应用中，通常采用2种白色颜料的散射力比值(即相对散射力)来比较颜料的散射力大小。

相对散射力在颜料应用体系中的举足轻重的作用已愈来愈为二氧化钛的制造商和用户所重视，ISO591-200 0《色漆用二氧化钛颜料》标准亦将相对散射力作为一项重要指标列入检测项目。

定义散射力是指颜料在一定介质中对入射光的散射能力。

用来度量颜料散射力大小的物理量是散射系数Sp(λ)。

相对散射力Sr(λ)是试样的散射系数与标样的散射系数之比，以百分数表示。

介绍了相对散射力的概念，并对比分析了国内外部分金红石型二氧化钛的相对散射力。

研究了煅烧时间、粒度及粒度分布、介质中的分散性以及后处理包膜等因素对金红石型二氧化钛在一定颜料体积浓度(PVC)下的相对散射力的影响。

0引言二氧化钛作为一种性能卓越的白色颜料而广泛用于涂料、塑料、造纸等行业，其重要的颜料性能，如消色力和遮盖力等都与颜料粒子在分散介质中的散射力紧密相关。

在实际应用中，通常采用2种白色颜料的散射力比值(即相对散射力)来比较颜料的散射力大小。

相对散射力在颜料应用体系中的举足轻重的作用已愈来愈为二氧化钛的制造商和用户所重视，ISO591—2000《色漆用二氧化钛颜料》标准亦将相对散射力作为一项重要指标列入检测项目，因此，研究影响二氧化钛相对散射力的相关因素，对于改善和提高二氧化钛的品质和应用性能具有十分重要的意义。

1相对散射力的检测原理及其表征1.1定义散射力指颜料在一定介质中对入射光的散射能力。

用来度量颜料散射力大小的物理量是散射系数Sp(λ)。

相对散射力Sr(λ)是试样的散射系数与标样的散射系数之比，以百分数表示：点击此处查看全部新闻图片1.2原理及表征根据Kubelka-Munk定律，材料的内部反射因数R*∞由吸收系数K与散射系数S之比决定，即因此，通过测量试样和标样在介质中的反射因数R∞，即可计算出对应的K/S值，由于白色颜料对光吸收较少，从而得到相对散射力Sr：1.3检测方法以一定量的二氧化钛、炭黑、二氧化硅和醇酸树脂在三辊磨和平磨仪上研磨，制成颜料体积浓度(PVC)约15%的灰浆，在无色玻璃板上使用湿膜制备器刮成厚约75?m的涂膜，立即用光谱仪测定湿膜在550nm的反射因数R∞，利用上述公式(2)、(3)、(4)计算二氧化钛的相对散射力。

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。

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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。

日
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。

钛白粉技术应用中心为什么使用钛白粉二氧化钛（钛白粉）是在涂料行业中广泛使用的及其重要的白色颜料。

杜邦钛白粉能够有效地散射可见光而赋予制品白度、亮度及不透明度。

杜邦™钛白粉通过广泛地反射光线来增强漆膜的不透明性。

白色颜料能够强烈地散射或折射光线并造成这种反射。

所有的可见光在通过白色颜料时都将被反射，从而使漆膜显得不透明、洁白和明亮。

杜邦TM钛白粉将最程度地增强遮盖能力，耐候性能，提高着色强度，并确保任一批次之间的一致性。

杜邦™拥有您所需要的高科技，在全球众多钛白粉制造商中，其生产能力、产品质量和技术支持等方面均排名第一。

钛白粉有两种晶体结构存在：金红石型和锐钛型。

不过，金红石型钛白粉颜料能够更有效地分散光，同锐钛型钛白粉相比具有更强的稳定性和出色的耐久性。

提高着色力什么是着色力着色力衡量着色剂改变漆膜颜色的能力遮盖力和着色力是用来描述白色颜料的光散色效率的两种光学性能。

遮盖力衡量钛白粉增强白色漆膜不透明性的能力；而着色力则描述其增加有色涂料颜色的白度和亮度的能力。

着色力测试是指当某白色漆料的反射率被特定一彩色颜料调到50%时，钛白粉光散射能力相对于彩色颜料光吸收能力的贡献。

为确保絮凝不对着色力的结果造成干扰，我们建议在衡量着色力的同时，通常需要衡量絮凝作用，比方说在部分干燥的有色涂料上进行擦亮测试。

遮盖力最大化遮盖力是一种光学性能，用来描述白色颜料的光散射效率。

颜料的遮盖力用来衡量其遮盖对比色背景的能力。

白色颜料散射所有波长上的可见光，反之，彩色颜料吸收特有波长上的可见光。

粘合剂媒介里颜料的良好散性能强烈地影响涂料的遮盖力，而颜料粒子的凝聚性则会降低颜料的遮盖力。

使用钛白粉使遮盖力最大化？涂料中低遮盖力由以下因素导致：不充分的解团聚颜料絮凝作用增强耐候性什么是耐候性耐候性是用于描述有色涂料的外观和功能价值所发生各种变化的术语。

它涵盖全面的外部使用能力，比如颜色和光泽的保留率，粉化、粘结性和漆膜的完整性。

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。

二氧化钛的化学性质二氧化钛的化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性化合物。

几乎不与其它元素和化合物作用，不溶于水、稀酸、脂肪酸和其它有机酸及弱无机酸，只微溶于氢氟酸，在长时间高温煮沸下能溶于浓硫酸。

光学性质1.不透明度二氧化钛具有极高的不透明度，这是优越白色颜料的基本性质。

其不透明度主要取决于其折射率和粒度，其光学本质是颜料与周围介质折射率之差造成的。

当颜料的折射率与基料的折射率相等时就透明，当两者折射率之差越大，不透明度越高。

不透明度与颜料粒度分布有关。

2.折射率二氧化钛的折射率比金刚石还高，它的光泽和亮度超过金刚石，但硬度比金刚石差，所以其使用价值不高。

3.散射力光的散射即漫反射，是白色颜料的重要物理性质之一，又是形成白色颜料重要光学效应-----着色力和遮盖力的物理原因。

散射主要包括反射、折射和衍射。

光的散射能力R大小与颜料n2和基料n1的折射率关系为：R=[(n2-n1)/(n2+n1)]2散射力还与粒径与分散性有关。

4.光泽度物体的光泽度是指物质对投射来的光的反射能力，反射能力超强，光泽度越大。

颜料在涂料中的光泽度与其折射率、粒度、分散性有关。

5.耐候性耐候性是指含有二氧化钛的涂膜暴露在日光下，受光、氧、水、热等的综合作用下，避免变黄、失光和粉化的能力。

二氧化钛表面有晶格投降，可吸收405nm以下的光波，将水、氧转变为高度活性的游离基，从而导致有机物降解。

锐钛型二氧化钛的光化学活性比金红石型二氧化钛高10倍。

颜料性质1.白度白度综合了色调和亮度二种光学效果。

影响二氧化钛白度的主要因素是杂质含量与粒径分布。

金红石二氧化钛较锐钛型二氧化钛对杂质的敏感度大得多。

如铁含量30ppm时，金红石就显色，而锐钛要大于90ppm时才显色。

由于金红石型钛白粉在蓝光波段有轻微的吸收，产品略带黄相，锐钛略带蓝相。

当二氧化钛平均粒径在0.2um左右时，对可见光短波有较强的散射能力，产品带蓝相，当粒径达0.35um左右时，对红光有较强的散射能力，产品带红相。

钛白粉（二氧化钛）的光学理论钛白粉光学理论Optical theory图1由粒子引起的光线折射二氧化钛和其他的白色颜料的遮盖效率主要是利用光的反射。

因为白色颜料可强烈地使光线反射或曲折，丽出现反射现象。

如果油漆薄膜中有足够的白色颜料，则人射漆膜表面的光几乎可以完全的反射回来，(除了很少部分是由颜料所吸收之外)于是涂膜就会呈不透明状，洁白而光泽。

折射和绕射光线通过和绕过颜料粒子时，粒子对光线的折射和绕射造成光线的散射或弯曲。

图1a反射散射图l显示折射现象，其中球形表示二氧化钛粒子，由于漆膜中颜料粒子及基料折射率之不同、故当光线穿越后、必然产生曲折现象。

图2显示绕射现象。

行进路线靠近二氧化钛粒子的光线受到弯曲、而分开散射到许多方向。

这一现象说明颜料在其临近区域对光的散射能力数倍于其粒子横截面内。

图2小粒子周围的光线衍射（绕射）折射率图3表示两个含颜料漆膜的横切面，演示了折射率的差别怎样影响光的散射和盖遮力。

在含有高折射率颜料的漆膜中(上图)光线比在含有低折射率颜料的漆膜中弯曲较多(下图)，所以射入漆膜之光线所经过的路径长度较短，因而不能深入。

实际上两种漆膜都呈白色不透明状，因为其皆没有存在吸收光线的粒子，所以全部入射的光线亦都会返回表面。

然而，如果漆膜厚度如虚线(X)所示，而且放在黑色背景上，那么，含有低折射率颜料的漆膜能使部分光线进入黑色背景而被吸收，则漆膜就不会完全不透明，与白色的漆膜相比较，则呈现灰色。

图3光线在漆膜中的行经路线为什么要用二氧化钛要了解金红石型二氧化钛(Rutile)、为什么在遮盖上能有这么大的优点,只需将金红石型二氧化钛与锐钛型(Anatase)二氧化钛的折射率和其它商用白色颜料以及油漆基料的折射率相比较则可以看出来(表一)。

一般来说颜料的折射率和周围的介质之折射率差别越大，光线的折射就越大。

表一油漆制造所使用的某些颜料和基料的折射率白色颜料折射率基料或介质硅藻土 1.45真空二氧化硅 1.41-1.49空气 1.0003碳酸钙 1.63水 1.3330重晶石 1.64聚醋酸乙烯酯树脂 1.47陶土（白土） 1.65大豆油 1.48硅酸镁 1.65精制亚麻仁油 1.48立德粉 1.84乙烯树脂 1.48氧化锌 2.02压克力树脂 1.49氧化锑 2.09-2,25桐油 1.52硫化锌 2.37氧化大豆油醇酸树脂 1.52-1.53锐钛型二氧化钛 2.55苯乙烯丁二烯树脂 1.53金红石二氧化钛 2.7370/15/15醇酸/三聚氰胺/尿素1.54 75/25醇酸/三聚氰胺 1.55<图4>金红石型二氧化钛(Rutile)与锐钛型(Anatase)的比较晶体结构—钛和氢原子在R型二氧化钛结晶中堪积较紧密比重—A型二氧化钛：3.84，R型二氧化钛：4.26折射率—A型二氧化钛：2.55，R型二氧化钛：2.73每单位重量的遮盖力—R型二氧化钛大约高出30％光化学稳定度—R型二氧化钛较稳定，较不易粉化紫外线的吸收—R型二氧化钛对紫外线(360—400nm)吸收力较强。

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钛白粉的光学性质——光泽度
物体的光泽度是指物质对投射来的光线的反射能力，反射能力越强，光泽度越大。

在实际应用中颜料只是涂料组分中的一种，颜料本身无光泽，涂膜才有光泽，但是在实际生产中颜料特征的影响决定了涂膜的光泽。

二氧化钛的反射率很高，与公认的标准氧化镁接近，可达到标准氧化镁的96%-98%。

由于二氧化钛既有高的不透明度，又有高的反射率，所以经它着色后的材料色调鲜明。

影响二氧化钛颜料成膜后光泽度的主要原因是它的粒径和分散性，如果二氧化钛的粒径很细，并能均匀地分散到漆料中，则涂膜平整、光滑如镜，光泽度就好，相反二氧化钛粒径过粗，涂膜粗糙，光泽度就会降低，并会带有其他底色，着色后色调发暗。

评价涂料的光泽虽然不完全客观，但不同观测人员作出的视觉分级通常有合理的相互关系。

讨论光泽的肉眼观察结果时，往往发现评价光泽时至少会使用下述中的一项条件：①像的清晰度（双眼注视在板后的虚像上）；②表面的可见度或外观（双眼注视在板的表面上）；③光像和暗像的对比亮度。

对经室外曝晒或老化的涂层进行原始光泽及光泽保留度的分级，一般也使用仪器在入射光一个或几个角度测量镜面反射率。

基本上，光泽是树脂基料的一种性质。

但是，要认识基料的光泽性，就必须避免在油漆膜上含有足以产生表面粗糙的颜料粒子（往往称为微粒）。

要选择适当的二氧化钛品级，颜料分散的正确配方，正确的研磨方式以及设计得好的研磨步骤，这些条件对达到最后光泽度起很大作用，见下图。

还有烤漆在制造、储存应用和固化过程中会遇到各种条件都能影响最后光泽。

下面列出影响光泽的某些因素。

(1)制造研磨的细度；研磨机类型也许影响研磨细度，但在很小的粒度范围。

二氧化钛及其应用一、二氧化钛的性质二氧化钛（化学式：TiO₂）是白色固体或粉末状的两性氧化物，分子量为79.83。

1、晶型的性质：TiO2存在金红石型、锐钛型、板钛型等三种主要晶型。

2、光学性质：由于TiO2纳米粒子既能散射又能吸收紫外线，故它具有很强的紫外线屏蔽性。

常作为防晒剂掺入纺织纤维中，超细的二氧化钛粉末也被加入进防晒霜膏中制成防晒化妆品。

3、物理性质：TiO2熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

TiO2光泽度及硬度较高，具有最佳的不透明性、最佳白度和光亮度可以用作白色无机颜料、搪瓷的消光剂。

TiO2具有半导体的性能对电子工业非常重要，该工业领域利用上述特性，生产陶瓷电容器等电子元器件。

4、化学性质：TiO2无毒、不溶于水或者稀硫酸，且因为化学性质稳定、不易起变化，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料。

二、二氧化钛光催化原理在众多半导体光催化材料中，TiO2以其化学性质稳定、氧化-还原性强、抗腐蚀、无毒及成本低而成为目前最为广泛使用的半导体光催化剂。

TiO2的三种晶型中板钛矿的光催化性能和稳定性最差，基本没有相关的研究和应用。

金红石是常用的白色涂料和防紫外线材料，对紫外线有非常强的屏蔽作用，在工业涂料和化妆品方面有着广泛的应用。

锐钛型具有更高的光催化活性能够直接利用太阳光中的紫外光进行光催化降解，而且不会引起二次污染。

因此，锐钛矿是常用的处理环境污染方面问题的光催化材料。

锐钛矿受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而跃迁形成光生电子e-。

如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。

TiO2表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，生成超氧自由基·O2-；而h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基·OH；·OH和·O2-，其氧化能力极强几乎能够使各种有机物的化学键断裂，因而能氧化绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等物质。

的硫酸；（2）与其他金属（主要是铁）结合的硫酸；（3）未被结合的，过剩的游 离酸。由于无法单独测定与钛结合的酸和游离酸，只能测定这二者的总和，因此 就把二者的总和称为有效酸。 有效酸=与钛结合的酸+游离酸
酸比值 钛液中有效酸与总钛含量之比叫酸比值。酸比值又叫酸度系数，通常用 F 来表
示。
钛液的稳定性 稳定性又称稳定度，就是在钛白粉生产中，钛液在条件变化的情况下，有发生
消色力 颜料的消色力，就是这种颜料与另一种颜色的颜料混合后，能使得到的混合物
显示它本身颜料的能力。以白色颜料而言，当它与一深色颜料混合后，混合物的 颜色越浅，表示它的消色力越强。
吸油量 颜料的吸油量是指每 100g 颜料，在达到完全湿润时需要用油的最低质量，吸
油量常用百分率来表示。
有效酸 在酸解产物浸取所得的钛液中，硫酸主要以三种不同形式存在：（1）与钛结合
早期水解而析出白色胶体粒子的倾向，这种倾向的强弱程度叫做钛液的稳定度。 表示这种倾向强弱的特性叫做钛液的稳定性。
钛液的早期水解
一般来说，从酸解后到未进行后期水解之前，钛液中不应含有偏钛酸和正钛酸 这两种胶体粒子，但是有时在钛液的浸取、还原、输送和存放过程中，由于操作 不当或条件变化，而在钛液中出现上述两种白色胶体物质，这种现象称为钛液的 早期水解。
预处理： 在矿物进入电炉冶炼前，为了改善矿物性能等而对矿物进行一定的处理。
预还原： 在矿物进入电炉冶炼前，对矿物先进行还原处理，将矿中部分铁氧化物还原成 低价铁或金属铁的处理方法。
预氧化： 在矿物进入电炉冶炼前，将矿物在中性或氧化气氛中进行焙烧的处理方法。
电炉冶炼法： 通过电炉并由电极输入电能来进行冶炼的方法。
钛白行业专业技术术语
折射率 当光从一种介质射入另一种介质时，有时会因速度发生变化而改变方向，这种

专业解析钛白粉的用途目前我国全国规模以上钛白粉企业有60 多家，产量可占到全球的1/6，已经位列世界第二大的钛白粉生产国。

不过虽然量大，水平不是很高，一个是生产工艺比较落后，一个是产品比较低端，高端钛白粉主要还是使用进口的。

钛白粉是一种白色颜料，作用就是增亮、增白、遮光，你看到的用的很多东西里基本都有，从建筑、工业和汽车用涂料到家具、电器、塑料，甚至纸张、粉底，用处太多了，就连生日蛋糕上的奶油里都含有钛白粉，是目前世界上性能最好的一种白色颜料。

钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。

在白色和彩色橡胶制品中加入钛白粉，在日光照射下，耐日晒，不开裂、不变色，伸展率大及耐酸碱。

橡胶用钛白粉，主要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等，一般以锐钛型为主。

但用于汽车轮胎生产量，常加入一定量的金红石型产品，以增强抗臭氧和抗紫外线能力。

钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。

由于钛白粉无毒，远比铅白优越，各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。

香粉中只须加入5%-8%的钛白粉就可以得到永久白色，使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力。

在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉。

其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用钛白粉。

用钛白粉制得的瓷釉透明度强，具有质量小、抗冲击力强、机械性能好、色彩鲜艳、不易污染等特点。

食品和医药用钛白粉为纯度很高、重金属含量低、遮盖力强的钛白粉。

二氧化钛（钛白粉）是在涂料行业中广泛使用的及其重要的白色颜料。

钛白粉能够有效地散射可见光而赋予制品白度、亮度及不透明度。

钛白粉有两种晶体结构存在：金红石型和锐钛型。

不过，金红石型钛白粉颜料能够更有效地分散光，同锐钛型钛白粉相比具有更强的稳定性和出色的耐久性。

钛白粉是一种白色颜料，作用就是增亮、增白、遮光，你看到的用的很多东西里基本都有，从建筑、工业和汽车用涂料到家具、电器、塑料，甚至纸张、粉底，用处太多了，就连生日蛋糕上的奶油里都含有钛白粉，是目前世界上性能最好的一种白色颜料。

纳米二氧化钛在化纤上的应用钛白粉在化纤上应用：钛白粉在所有的白色颜料中具有特殊的光学和物理性能，由于其具有接近于聚酯2倍的折射率，在添加到聚酯中时，利用两者的折射率之差达到消光的目的，降低了化学纤维的光反射率，消除了不适宜的光泽，钛白粉用作消光剂，目前已广泛应用于化学纤维的生产中，起到增白与消光作用。

同时也可以增加纤维的韧性与柔软度。

粘胶化纤用的钛白粉需提高二氧化钛的电阻率，防止在添加使用之中产生钛白粉的二次凝聚。

化纤用二氧化钛的质量要求化纤用二氧化钛除了要具备一般二氧化钛颜料的基本特性外，还要求粒子微细、几乎没有粗颗粒、粒度分布窄而且均匀、分散性好和杂质含量少；在使用时不磨损管道、喷嘴和切丝刀；化学性质稳定，耐热耐光性好，在原液、纤维中易分散，且分散稳定性好，过滤阻力小，消光后不影响纤维的强度和纺丝后加工。

纳米二氧化钛在化纤上的应用：纳米二氧化钛是研发功能性纤维必不可少的新型材料。

在化纤上应用，可使功能性纤维具有抗紫外线、抗菌除臭、抗静电、消光、抗老化、自清洁、提高免烫织物的强力等功效。

功能性纤维的开发将是化纤企业向更深层次、追求更高经济效益的发展方向。

纳米二氧化钛的特性纳米二氧化钛具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等特性。

比普通钛白粉具有更细小的粒径分布（<100nm），更容易吸附于纤维中，在使用时不会损伤管道、喷嘴和切丝刀，同时还具有很好的化学稳定性和热稳定性。

目前纳米二氧化钛广泛应用于化纤存在的障碍：1、目前市面上的纳米二氧化钛多为粉体，不易溶解分散；2、粉体与织物的反应性差，并且需分散后应用，加入的分散剂不利于纳米粒子在织物表面的吸附；3、价格昂贵，给化纤企业带来很大的成本压力。

MT-8120型纳米二氧化钛的特性明天纳米科技生产的纳米二氧化钛为液体或胶体状，具有优异的单分散性能、细小均匀的粒径分布、巨大的比表面积等优越性能，在添加使用时，不需再分散，而细小的粒径和大的比表面积，使得纳米二氧化钛更容易被化纤吸附，接触面更广，附着在化纤上的纳米二氧化钛颗粒更多。

世上无难事，只要肯攀登
钛白粉的光学性质——折射率（一）
折射率是光线通过两个在光学上不同介质的界面时，光的速度发生变化而改变人射方向产生折射，这时光线人射角α的正弦与折射角月的正弦比值(sinα/siβ）称为折射率，旧称折光指数，见图1。

折射率随物质的化学组成、晶体结构及光的波长不同而改变。

当光射过两个折射率相同的介质时，不发生折射，这时光全部从第一种介质进人第二种介质，介质就呈现透明状态；当光从一种折射率低的介质中射人一种高折射率的介质时，在这两种介质的界面处，一部分光经过折射进入后一种介质，而另一部分光则在界面处发生反射，这使后一种介质变为不透明，就起到了遮盖作用，这两种介质的折射率相差越大，这种效果就越显著。

由于钛白粉的折射率在白色颜料中最大，所以钛白粉的颜料性能最好，而金红石型的折射率较锐钛型为大，所以其性能优于锐钛型。

白色颜料的折射率和被着色基料的折射率如下表所示。

由表可见，在白色颜料中，二氧化钛，特别是金红石型二氧化钛，在白色颜料中折射率最高，性能也最佳。

可以通过图2 了解二氧化钛折射率的差异如何影响不透明度。

在图2（a）中，含高折射率的二氧化钛的薄膜中，光的曲折比在含低折射率二氧化钛的薄膜中大，因此，光走的路径较短，且穿透得没有那么深。

这两个薄膜都显得白色且不透明，因其没有吸光粒子，且实际上所有的入射光都会返回表面。

然而，若在一个较薄的薄膜中［图2(b)〕，图左边含高折射率的二氧化钛的薄膜仍然显现白色及不透明，而图右边含低折射率二氧化钛的薄膜则允许少量的光线透过，而为黑色背景所吸收，这薄膜就无法完全不。

钛白粉的光学特性遮盖力和着色强度涂料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的散射，或由于有色物质的存在而引起的吸收或这两种原因以使入射光强度减退时，就出现遮盖现象。

下图表示完全和不完全的遮盖。

着色强度也是严格测定二氧化钛在油漆中散射光效率的一种方法，只要白色或有色颜料不发生絮凝作用，着色强度总是与覆盖能力相平行的。

当白色油漆用绿色、蓝色或黑色颜料着色到反射率大约50%成60%时，着色强度就表示二氧化钛的光散作用，相对于有色颜料的光吸收能力。

当二氧化钛或有色颜料都不发生絮凝作用时，有最大覆盖能力的二氧化钛就使浅色油漆呈现最浅的颜色和最大的反射率。

为了确实肯定絮凝作用不会得出使人误解的着色强度效果，应对浅色油漆进行指触试验。

这种试验很简单，就是在部分将干未干浅色油漆样板上进行手指摩擦试验。

光泽对经室外暴晒或老化了的涂层进行原始光泽及光泽保留度之分级，一般也使用仪器在入射光一个或几个角度测量镜面反射率。

基本上，光泽是树脂基料的一种性质。

但是，要认识基料的光泽性，就必须避免在油漆膜含有足以产生显微表面粗糙的颜料粒子（往往称为微粒）。

要选择适当的二氧化钛品级，颜料分散的正确配方，正确的研磨方式以及设计得好的研磨步骤，这些条件对达到最后光泽度起很大作用，还有烤漆在制造，储存应用和固化期中会遇到各种条件都能影响最后光泽。

分散作用在研磨中块状物（聚集物和附聚物）、被粉碎成二氧化钛和基料的均匀混合物。

而这些块状物是在制造、包装和储存期间由许多个别的的二氧化钛粉子组成。

好的研磨分散，不但可以消除不理想的粗粒子，而且有助于达到最大覆盖能力、光泽度和均匀底彩。

有三个重点必须注意的是：1•分散期中小不管操作情形如何，钛白粉各个粒子并未破裂。

它们经由松散的块状物中破裂出来，被此分开。

2•“分散“一词通常意义义模糊：自己务必了解清楚，如，某些颜料分散问题实际是在表面活性剂使用不当的问题，结果使颜色均匀性差，或在不同剪切速下（例如刷子相对于滚筒）使用油漆时，使剪切/强度均匀性不好。

2006年第2期《中国粉体工业》c n p o w d e r.c o m.c n范林（重庆新华化工厂）纳米二氧化钛(钛白粉)粉体制备及应用1前言纳米材料是一种新兴材料，一般是指粒径小于100nm的超微颗粒。

这种超微颗粒具有表面积大，表面活性高，良好的催化特性，它既具有金属又具有非金属的特异性能。

随着现代科学技术的迅速发展，纳米材料的应用也越来越广泛，对其要求也越来越高。

就纳米二氧化钛而言，由于它具有极大的体积效应、表面效应、光学特性、颜色效应，故在光、电及催化等方面显示出其特殊性质，所以它作为一种新型材料，其应用领域日益广泛。

2纳米Ti O2粉体的制备由于纳米Ti O2具有许多优异性能，其用途相当广泛，因而其制备受到国内外的极大关注。

目前制备纳米Ti O2粉体的方法主要有两大类：物理法和化学法。

2.1物理法制备纳米Ti O2粉体的物理法主要有溅射，热蒸发法及激光蒸发法。

物理法制备纳米粒子是最早的方法，它的优点是设备相对来说比较简单，易于操作和易于对粒子进行分析，能制备高纯粒子，还可制备薄膜和涂层。

它的产量较大，但成本较高。

2.2化学法制备纳米Ti O2粉体的化学方法主要有液相法和气相法。

液相法包括沉淀法、溶胶——凝胶法和W/O微乳液法；气相法主要有Ti Cl4气相氧化法。

液相法反应周期长，三废量较大，虽然能首先得到非晶态粒子，高温下发生晶型转变，但煅烧过程极易导致粒子烧结或团聚；气相氧化法具有成本低、原料来源广等特点，能快速形成锐钛型、金红石型或混合晶型Ti O2粒子，后处理简单，连续化程度高。

但此法对技术和设备要求较高。

2.2.1均匀沉淀法制备纳米Ti O2纳米颗粒从液相中析出并形成包括两个过程：一是核的形成过程，称为成核过程；另一是核的长大过程，称为生长过程。

当成核速率小于生长速率时，有利于生成大而少的粗粒子；当成核速率大于生长速率时，有利于纳米颗粒的形成。

因而，为了获得纳米粒子必须保证成核速率大于生长速率，即保证反应在较高的过饱和度下进行。