铝包膜时所生成的水合氧化物，实际组分是勃姆石或假勃姆石型氧化铝（γ -AlO O H ）、水铝石（α -AlO O H ）和三羟铝石［γ -Al(OH ) 3 ］的混合物，当形成丝状或带状结构的勃姆石或假勃姆石型水合氧化铝时为最佳，可有利于颜料的分散。用氧化铝包膜的二氧化钛在漆料中与漆料中的酸性官能团反应生成盐类，在醇酸树脂中 Al 3+ 吸附在二氧化钛的表面，在有少量水存在时，铝盐离解成双电层，使二氧化钛粒子带正电荷，在其表面吸附一层树脂层，由于树脂层的保护作用，使颜料粒子起到分散作用。同时氧化铝膜在二氧化钛表面形成一层保护层，并反射部分紫外线，降低了钛白粉的光化学活性，提高了抗粉化性和保色性。

    3.4.2 氧化硅 (SiO 2 )

    硅包膜与铝包膜相比较为复杂，一般不单独进行，因为水合氧化硅之间存在着微弱的氢键，造成浆料过滤洗涤性能差，滤饼有蚀变性，甚至发生胶冻状假稠现象，因此，硅包膜通常与铝包膜、锆包膜等配合使用。致密性氧化硅包膜一般是先将硅包膜剂硅酸钠（ N a 2 SiO 3 ）溶液的碱金属离子浓度（以 N a 2 O 量计）维持在 0.1 ～ 0.3 mol/L , 大于 1 mol/L 会增强活性硅的凝聚倾向，按 T iO 2 质量的 1.0% ～ 10%( 以 SiO 2 量计 ) 的比例将硅酸钠溶液加入到具有一定浓度要求、 pH 值为 8 ～ 11 的二氧化钛浆料中，在此过程的同时用一定浓度的酸缓慢中和，维持浆料 pH 值在 8 ～ 11 ［ 2 ］ ，使硅以氢氧化硅的形式沉淀于二氧化钛粒子表面。如果中和反应速度快就会生成很多 SiO 2 的砂状粒子，不能沉积在二氧化钛表面，当进一步增加活性硅数量时，砂粒争先吸附活性硅，破坏了致密膜的包覆过程，故反应时间一般在５ h 左右。致密硅沉淀反应温度要控制在 80 ～ 100 ℃，低于 60 ℃ 难以形成致密膜。在整个包膜过程中，要保持均匀的反应条件，硅酸钠和酸溶液最好采用分散淋加的方式，并配以良好的搅拌，避免局部 pH 值过高或过低，生成分散的游离硅胶。

    硅包膜不是纯粹的物理沉淀式包膜，而是一种化学结合。硅包膜的化学反应式如下：

    硅包膜通过生成“活性硅”形成一层致密的无定形水合氧化硅的表皮状膜。当硅酸钠酸化时，最初析出 Si(OH ) 4 形式的正硅酸。这种单体形式的正硅酸活性很大，很快发生缩合缩聚反应，生成硅氧烷链的聚合硅酸。单体硅酸和低聚合度的水合二氧化硅具有活性，也称活性硅（高分子量的氧化硅是不活泼的）。构成的无定形水合氧化硅以羟基形式牢固地键合到二氧化钛的表面。这种化学结合的均匀、连续、致密状膜既不增加吸油量也不降低光泽，不仅极大地提高了钛白粉的耐候性、耐久性，解决了小粒径与抗粉化性的矛盾，增加了钛白粉的亲水性和水分散性，而且还可以保护钛白粉免受化学侵蚀。

    在氧化硅包膜过程中，通过改变不同的工艺控制条件（如浆料的 pH 值、反应温度、反应速度等），可以得到疏松、多孔性的海绵状膜，这种膜是大量极细的氧化硅粒子堆积在二氧化钛粒子之间。这种二氧化钛颜料具有高干遮盖力、高吸油量，可以提高漆膜的不透明度，适用于高颜料体积浓度的平光乳胶涂料。

    3.4.3 氧化锆（ ZrO 2 ）

    锆包膜不单独进行，因其处理后的浆料过滤性差，滤饼不易抽干，易发生假稠现象，故常与铝包膜等配合使用。一般将锆包膜剂硫酸锆或氧氯化锆溶液按 T iO 2 质量的 0.1% ～ 2.5%( 以 ZrO 2 量计 ) 的比例（按 0.5% ～ 1.0% 的加入量为最佳，超过 2.5% 会对颜料的光学性能有相反的损害作用 ［ 3 ］ ）加入到一定浓度的 T iO 2 浆料中，同时加入一定浓度的碱溶液并维持浆料 pH 值为 8 ～ 10 ，控制反应温度在 40 ～ 60 ℃，反应时间２ h 以上，使锆以水合氧化锆的形式沉淀于二氧化钛粒子表面形成致密、均匀、连续的锆膜。锆包膜所形成的水合氧化锆以羟基的形式牢固地键合在 T iO 2 表面，其表面积和表面活性很大，具有很强的吸附力，能提高二氧化钛基体与包膜层之间的结合力。采用锆酸盐溶液如硫酸锆包膜的化学反应式如下：

    目前，国内外普遍采用氧化锆膜来代替二氧化钛膜，因为氧化锆包膜层不仅具有二氧化钛膜的提高层间结合力的作用，而且能显著地掩蔽二氧化钛 晶格表面上的光活性基团，提高二氧化钛的耐候性、光泽度和耐久性。 

4 影响氯化法钛白无机表面处理的主要因素

    4.1 　二氧化钛浆料的分散性

    选择合适的分散剂，优化分散、砂磨、分级工艺，使浆料中的二氧化钛粒子尽可能地以原级颗粒形式存在，使浆料保持良好的分散性，是保证成膜质量的重要前提条件。

    4.2 pH 值

    pH 值的控制是无机表面处理过程中最关键的因素。如对致密硅膜而言，当 pH 值控制在 9 ～ 11 时硅酸聚合速度慢，并且二氧化钛粒子处于高分散状态，可以使成膜比较均匀，能够获得完整的致密性硅膜。而当 pH 值超出此控制范围， pH 值为 7 ～ 8 时硅胶聚合速度太快，无法得到致密膜，而生成的是多孔海绵状膜，不仅影响了成膜质量，而且使产品吸油量等超标 ; 当浆料 pH 值控制在 2 ～ 3 时，虽然硅酸聚合速度最慢，但分散性差，凝聚现象严重，造成包膜不均匀，包膜质量差，易产生触变性，使过滤、洗涤性差，产品质量不合格。

    4.3 包膜处理剂的加入量及加入顺序

    根据所需钛白粉的不同应用性能，选择适宜的处理剂加入量（或加入比例）及加入顺序至关重要。如硅包膜剂硅酸钠的用量一般占 T iO 2 质量的 1.0 ％～ 10%( 以 SiO 2 计 ) ，当进行致密硅包膜时用量偏低，制备海绵状膜时用量偏高，但当 SiO 2 的总包膜量超过 12% ，则使钛白粉的机械性能下降，光学性能减退，甚至膜层从钛白粉表面分离出去。

    在氯化法钛白包膜的生产过程中，精 T iCl 4 所含杂质 SiCl 4 中的硅含量及氧化工序加入晶型转化剂铝粉的含量都直接影响着包膜处理剂的加入量。在进行包膜试验的过程中发现，如果精 T iCl 4 中含硅量过高，则会对包膜质量产生不利的影响，使产品的吸油量等性能超标，从而导致产品质量不合格。因此，必须对包膜处理剂的加入量进行适当的调整。精 T iCl 4 中不同含硅量对钛白粉性能指标的影响见表１。

表 1 不同含硅量的精 TiCl 4 包膜后钛白粉的性能指标

    此外，调整不同包膜处理剂之间的比例，如硅、铝比，以及处理剂的加入顺序，可以改变二氧化钛的表面电荷和等电点时的 pH 值，提高二氧化钛对树脂的吸附量，改善其在树脂中的分散性能。

    4.4 反应温度

    对于同一种包膜，只有将反应温度严格控制在工艺规定的范围内，才能形成符合要求的膜，从而使二氧化钛获得所需要的应用性能。

  4.5 反应速度和时间

    包膜浆料的 pH 值、包膜处理剂的加入速度等都直接影响包膜反应速度，而反应速度及反应时间的长短同时也制约着成膜的结构、疏松度和成膜的质量。

    4.6 搅拌

    无论采用何种形式的湿法包膜工艺，都必须有良好的搅拌。如果搅拌强度太大，太激烈，会造成粒子间的强烈碰撞，使刚沉淀到二氧化钛粒子表面的水合氧化物沉积层被破坏；如果搅拌强度不够，太平缓，会使二氧化钛浆料无法充分分散，造成包膜不均匀。此外，浆料的浓度、包膜处理剂的纯度、氧化半成品浆料的杂质含量等都会对氯化法钛白无机表面处理造成一定的影响。

    5 结 语

    通过二氧化钛的无机表面处理，可以增强钛白粉的应用性能，开发出不同品牌的多功能高档钛白粉，提高产品的服务档次，拓宽产品的应用领域，满足市场多元化和个性化的需求，提高产品的市场占有率。近几年来，国内采用氯化法生产钛白粉的攀锦钛业在产能、产品质量和品种开发等方面已取得了突飞猛进的发展，包膜技术也取得了长足的进步，但同国外知名公司的先进技术相比，还有差距。因此，不断深层次地完善、创新钛白粉无机表面处理技术，提高产品的科技含量，尽快超越世界先进水平，对于推动技术的进步，促进民族氯化法钛白工业的发展具有至关重要的现实意义。