由于科学技术进步和社会经济的发展，人们越来越关注化工产品的环保问题。在这样的背景下，国家对含有“三苯”的溶剂型涂料的控制越来越严格，这使得国内的许多相关涂料的生产厂家，在提高产品质量的同时，还对一些达不到环保标准的涂料进行改进，并重视开发环保涂料的生产工艺。在这个过程中，水性建筑涂料生产工艺的改进成为了相关从业人员必须深入研究的课题。水性建筑涂料与其它溶剂型涂料比起来拥有许多优点，其以水为分散介质，对环境的污染较小，可以很好的达到环保要求。水性涂料中的主要原料是钛白粉，钛白粉的性能将直接影响水性涂料的性能。在溶剂型涂料和水性涂料中加入钛白粉，可以提升涂料的防腐性能和遮盖力。

1 水性涂料的分散原理

1.1 乳胶粒的形成与结构

水性涂料的基本成分是乳胶粒。在乳液聚合时，单体进入乳化剂形成的胶束中，然后通过引发剂的聚合作用得到胶体粒子。乳胶粒表面的电位离子在静电场的作用下，将溶液中带有相反电荷的粒子吸引到乳胶粒周围，电位离子和反离子互相作用，形成了双电层，反离子层由反离子扩散层和吸附层互相作用形成，其中反离子吸附层中的反离子可以随着胶核一起运动的，其又被称为吸附层，它们距离胶核很近，吸附得非常牢固。而反离子扩散层中的反离子不会随着胶核一起运动，且里面的反离子与胶核之间的距离比较远。胶核表面拥有热力学电位，而在扩散层的表面也有电位，其被称为ξ电位。电位的大小代表胶体粒子的带电情况，一般情况下，电位的数值越大，胶体粒子带的电就越多，扩散层就会越厚。乳液之所以比较稳定，是因为同种类的胶体粒子带着相同的电荷，而同种电荷由于受到电场力的影响，互相排斥，使它们可以长时间的悬浮在水中，而不会凝结到一起。一般情况下，乳液中的胶体粒子的稳定与ξ电位有关，ξ电位越高胶体粒子就越稳定。下面是胶体粒子的结构以及电位分布图：（见图1所示）。

1.2 双电层理论

双电层理论来源于静电稳定机制，而根据静电稳定机制，在溶液中加入特殊的电解质，可以增加胶体颗粒表面的电荷数量，提高胶体粒子表面的ξ电位，进而增加颗粒之间的排斥力，保证颗粒的稳定分散性。在使用水性涂料时，通常要求浆液拥有较高的固含量，而且比较稳定，且粘度低。想要浆料稳定，那么浆料中的胶体粒子不能够太大，否则会因为受到重力的影响而沉降，除此之外，如果胶体的粒子太大，粒子就会互相吸引，彼此粘结到一起，进而发生絮凝现象。为了防止粒子沉降和絮凝，需要增强粒子表面互相排斥的力，如电荷排斥力和抵消高分子之间的吸引力，或者同时使用两种方法。

1.3 ξ电位对水性涂料分散的影响

从胶体的稳定性理论中可知，胶体质点之间也会有互相作用的范德华吸引力，在胶体质点互相接近到一定距离时，双电层会对互相接近的胶体质点产生排斥作用，所以胶体质点之间的吸引力和胶体粒子表面电荷的排斥力共同决定胶体粒子的稳定性。而悬浮体的稳定和分散主要由ξ电位值的大小来决定。一般情况下ξ电位的绝对值越大，悬浮体越容易保持分散状态。在制备浆料的时候，为了提高浆料的分散性，通常需要往浆料之中加入一些高分子电解质以提高悬浮体的分散性能。往浆料中加入分散剂以后，浆料中胶体粒子表面的ξ电位的值会增加，这主要是因为，带有负电荷的分散剂基团会被吸附道钛白粉粒子的表面，增加了钛白粉粒子表面的负电荷值，使粒子之间受到了更大静电排斥力的影响。

1.4 钛白粉的表面化学特性

钛白粉胶体粒子表面的电性由表面吸附的氢氧根离子以及酸离子等荷电粒子来决定。一般情况下，ξ电位与吸附层的厚度有关，吸附层越高ξ电位就越大。当溶液的PH值比等电点高时，胶体粒子的表面就会带负电荷，当溶液的PH值比等电点小时，溶液中胶体粒子表面就代正电荷。在绝大多数水性涂料中，ξ电位会随着钛白粉胶体粒子吸附的的单位吸附的离子量儿增大，所以，可以很容易得出结论，只有钛白粉胶体颗粒吸附的离子比较多时，胶体粒子的电荷才会趋于稳定。在钛白粉水溶液中，胶体粒子所带的电荷并不固定，正常情况下，在溶液的PH值比较小时，胶体粒子表面带正电，当溶液的PH比较高时，胶体粒子表面会带负电，如果pH值处于正中间，那么粒子表面则呈电中性。

1.5 钛白粉的电阻率

负荷粉体微粒的双电层可能出现被体系中阴离子和阴离子基团压缩的情况，这种情况会降低粒子的ξ电位，从而影响到整个体系的分散稳定性。而钛白粉的电阻率，可以反映钛白粉中杂质存在的情况。想要改善钛白粉的产品性能，可以通过引入其他元素来完成，如果引入的其它元素合理，钛白粉的性能就会得到明显的提高。如果引入的元素不合理，除了可能使产品的性能大大下降，无法满足使用要求外，还可能是产品成为污染物，达不到环保的要求。

1.6 钛白粉的pH 值

钛白粉的PH值与水性涂料的应用性能息息相关。一般来说，品质优良钛白粉的pH值应该在中性附近，但由于生产钛白粉的工艺种类比较多，在生产过程中的控制不同，可能造成钛白粉的pH值偏离中性，所以，让钛白粉的PH值保持在中性附近，对于钛白粉水性涂料的生产具有十分重要的意义。另外，钛白粉的PH值呈酸性时，还会降低水性涂料干燥的速度，以及分散性降低，使涂料容易发生结底胶化，降低钛白粉的质量。

2 水性体系对钛白粉的质量要求

经过研究和结合厂家生产实践经验分析，水性体系对钛白粉的质量要求，主要在于钛白粉的颜色、粒径小、电阻率比较高、在碱性环境中也拥有良好的分散性以及防沉降的性能。

3 水性涂料用钛白粉的生产

企业在生产钛白粉的过程中，需要重点控制钛白粉的细度和里面的微量元素，以及表面处理PH和成品的分散性以及电位。在生产过程中要重点关注砂磨、水洗终点和气流粉碎过程。

3.1 打浆、砂磨

在打浆工艺中，要求浆料的浓度高一些，并控制好分散剂的量，注意不能加入太多，以防影响到后面的工序。在开启搅拌后，打浆罐中加入适量的水，钛白粉和二氧化硅分散剂，然后调节浆料的浓度，使浆料的浓度达到工艺的要求。并在进行砂磨时，严格控制好浆料的粒径。为了控制钛白粉的粒径，可以将两台砂磨机串联起来使用，并控制好物料的流量，同时不断检查浆料的粒径，并使表面的处理膜可以覆盖到每颗粒子之上。

3.2 表面处理

表面处理工艺将在极大程度上决定钛白粉的应用性能，不同的表面处理具有不同的作用。典型的操作过程是，首先查看表面处理釜的工作是否正常，若表面处理釜的工作一切都正常，则将浆料泵入表面处理釜中，进行搅拌而后在加入脱盐水调节浆料的浓度。调节好浆料的浓度后，再打开蒸汽阀，是浆料的温度提升到规定的温度，并保持温度和加入碱液以调节浆料的PH值。当PH值达到工艺的要求后，按照工艺顺序，加入所需的包膜剂。包膜剂加入完成后，调整浆料pH、熟化。以上工艺完成后，可进入水洗工序。

4 结语

对钛白粉粒子进行表面处理后，生产出的钛白粉产品在粒径、电阻率、颜色上的指标，都达到了水性涂料体系的要求。而钛白粉产品的初始电位也达到了设计的要求，提高了钛白粉胶体粒子的分散性和稳定性。