提高二氧化钛（TiO2）颜料使用效率：优化涂料白度和遮盖力的方法

二氧化钛TiO2（钛白粉）是一种白色颜料，主要赋予涂层白度和遮盖力。由于其优异的光学性能和化学稳定性，使其被广泛应用于涂料、塑料、纸张和化妆品等领域。TiO2的密度很高，当批量系统的使用二氧化钛颜料时，在按体积计算价格时显得较为昂贵。因此，提高TiO2的使用效率具有重要的经济意义。

粒子的散射

在涂层中，分散在粘合剂基质中的颗粒会改变光的方向，当颗粒和介质的折射率“n”不同的时候，就会发生这种现象，称为散射。散射导致了涂层的白色和遮盖力。

要获得白度的先决条件是颗粒不吸收可见光。二氧化钛TiO2符合这一要求。

被粘合剂基质包围的颗粒在涂层中的散射光

一些关键属性决定了粒子的散射效率

首先，当颗粒和基质的折射率差异Δn = np – nm较大时，散射强度较高。用于涂层的粘合剂的折射率约为1.6。二氧化钛TiO2被优选用作散射源，因为该颜料具有高折射率，这取决于颜料的晶体结构。

其次，对于特定的光波长 λ，存在最佳粒径。粒子“d”的直径应接近光波长的一半。

这意味着直径约为280 nm的金红石型二氧化钛TiO2颗粒能最有效地散射波长约为380 – 700 nm的可见光。

用于涂料的两种TiO2颜料的关键性能

优化二氧化钛颜料的散射效率

在选择了合适的TiO2二氧化钛颜料（根据晶体结构和颗粒尺寸）之后，可以采取若干措施来最大化提高昂贵的TiO2颜料的效率。

首先，在分散过程中，必须尽可能地将初级颜料颗粒分开。此外，为了防止絮凝，必须使用分散剂稳定颗粒。

分散过程：介质中固体颗粒的分离和稳定

通过改进分散过程和/或改变分散剂的类型，通常可以节省相当多的成本。

其次，TiO2二氧化钛颗粒均匀分布在整个系统中也很重要。这被称为间距。防止拥挤（即间距不足）的一种方法是使用合适的填料。填料颗粒将填充二氧化钛TiO2颗粒之间的空间并充当间隔物。为了让填料提供间距，填料颗粒必须很小，优选颜色较浅的填料。

另一个可用于获得最大散射能力的概念是使用具有后处理层的二氧化钛TiO2颗粒。比如Chemours公司的科慕6300钛白粉（Ti-Pure™ Select TS-6300），这款钛白粉颜料由经过厚厚的氧化物层后处理的金红石二氧化钛TiO2核组成。TiO2核的直径在300nm范围内，整个颗粒的平均直径为530nm。厚厚的氧化物壳提供了间距，TiO2核不能彼此靠近，因为后处理层的存在，可以防止这种情况发生。