La performance du dioxyde de titane et sa fonction et application dans les revêtements

1. Classification et normes de qualité des pigments de dioxyde de titane

Les pigments de dioxyde de titane sont classés en deux types, anatase et rutile. Selon la pratique internationale, ils sont appelés R et A. Les types rutile et anatase qui ne sont pas post-traités sont appelés type RI et type AI, respectivement ; les types rutile et anatase post-traités sont appelés R2, R3 et A2, respectivement. La plupart des dioxydes de titane rutile disponibles commercialement sont de types R2 et R3, dont le type R2 représente plus de 70 %. R2 et R3 représentaient respectivement 77 % et 22 % du dioxyde de titane rutile pour les revêtements.

À présent, les modèles utilisés en Chine sont différents des pratiques internationales. Il n'existe que trois types de dioxyde de titane pigmentaire, à savoir BA0101, BA0102 et BA0103. BA0101 et BA0102 sont de l'anatase, BA0103 est du rutile, BA0101 n'est pas post-traité, et BA0102 et BA0103 sont post-traités. Pour les normes de qualité du dioxyde de titane pigmentaire en Chine, voir GB/T1706-93.

Il existe un grand écart entre les normes chinoises et les normes étrangères. En particulier, il n'existe qu'un seul modèle de dioxyde de titane rutile, ce qui rend de nombreuses variétés de dioxyde de titane nouvellement développées, introduites et spéciales incapables d'être utilisées en comparaison avec les normes actuelles en Chine. En même temps, les usines de production et les utilisateurs en Chine n'ont contrôlé et accepté la qualité des produits que selon les normes nationales pendant une longue période, au lieu de modifier le processus en fonction des besoins des utilisateurs pour produire des produits qui répondent aux différentes attentes des clients. Il est rapporté que la Chine introduira bientôt de nouvelles normes.

Pourquoi les oxydes de titane BA0102 anatase et BA0103 rutile subissent-ils un traitement post-revêtement ? La raison est qu'après le traitement de revêtement, l'oxyde de titane a une solubilité dans l'eau réduite, n'est pas facile à coaguler, l'absorption d'huile est réduite, et la blancheur, la résistivité électrique, le pouvoir achromatique, le pouvoir couvrant, la dispersibilité du broyage des pigments, la stabilité de stockage de la peinture, la résistance à l'eau du film de peinture, la résistance à la lumière, la résistance aux intempéries et la durabilité sont tous améliorés, améliorant ainsi la qualité de l'oxyde de titane.

En Chine, que la méthode de l'acide sulfurique ou la méthode de chlorination soit adoptée, la qualité de l'oxyde de titane de type rutile préparé est inférieure à celle de l'oxyde de titane de type rutile importé tel que R-930 et R-902, principalement en raison d'un faible pouvoir réducteur de couleur, d'un faible pouvoir couvrant et d'une résistance aux intempéries. Propriétés médiocres, mauvaise dispersion d'huile et forte absorption d'huile. Par conséquent, l'oxyde de titane rutile domestique peut encore résister à la concurrence de l'oxyde de titane rutile importé, et même importer une grande quantité d'oxyde de titane rutile chaque année.

2. Propriétés et utilisations de l'oxyde de titane de qualité pigmentaire

L'oxyde de titane de qualité pigmentaire a un indice de réfraction élevé, un pouvoir décolorant fort, un grand pouvoir couvrant, une bonne dispersibilité, une bonne blancheur, une non-toxicité, des propriétés physiques et chimiques stables, et d'excellentes propriétés optiques et électriques. Par conséquent, son utilisation est très large, la peinture, le plastique (9170, -40,00, -0,43%), le papier, la fibre chimique, l'encre, le caoutchouc (11360, -165,00, -1,43%), les cosmétiques, etc. devraient utiliser de l'oxyde de titane de qualité pigmentaire. La plus grande quantité est la peinture, représentant environ 57 %. En particulier, l'oxyde de titane rutile est principalement consommé par l'industrie des revêtements. Avec la montée rapide de l'industrie automobile en Chine, de l'industrie de la construction et des revêtements à base d'eau, l'industrie des revêtements a non seulement besoin de plus d'oxyde de titane en quantité, mais a également des exigences de qualité plus élevées et plus de variétés.

Le dioxyde de titane de type rutile a un indice de réfraction de 2,76, et le dioxyde de titane de type anatase a un indice de réfraction de 2,55. La capacité de masquage est déterminée par la différence entre l'indice de réfraction du pigment et l'indice de réfraction du milieu, et leurs valeurs relatives peuvent être calculées selon la formule. Le coefficient de réflexion du dioxyde de titane rutile est supérieur de 25 % à 30 % à celui du dioxyde de titane anatase, ce qui indique que la quantité de dioxyde de titane rutile peut être réduite de 25 % à 30 % si elle a la même capacité de masquage que le dioxyde de titane anatase. De plus, le dioxyde de titane rutile a une structure compacte, est relativement stable, a une faible activité photochemique, est résistant aux rayons ultraviolets, n'est pas facilement pulvérisé à l'extérieur, et a une meilleure résistance aux intempéries et brillance que le dioxyde de titane anatase. Par conséquent, il est largement utilisé dans divers navires de haute qualité, ponts, automobiles, constructions et autres revêtements extérieurs, qui représentent environ 70 % des revêtements, tandis que le dioxyde de titane anatase est facile à pulvériser et à jaunir. Pour les revêtements intérieurs ou les apprêts, la quantité n'est que de 30 % du dioxyde de titane utilisé dans le revêtement.

3. Le rôle du dioxyde de titane de qualité pigmentaire dans les revêtements

Le revêtement est une suspension visqueuse de liants, pigments, charges, solvants et auxiliaires. Il est appliqué sur la surface de l'objet pour former un film de revêtement résistant afin de protéger et de sécuriser l'objet.

Le pigment dans la peinture a un certain pouvoir couvrant, qui peut non seulement couvrir la couleur originale de la surface de l'objet revêtu, mais également impartir une couleur vive au film de revêtement pour atteindre la beauté et la décoration. En même temps, le pigment et l'agent fixant sont étroitement combinés et intégrés en un seul corps, ce qui peut renforcer la résistance mécanique et l'adhérence du film de revêtement, prévenir les fissures, augmenter l'épaisseur du film de revêtement, empêcher la pénétration des rayons ultraviolets et de l'humidité, améliorer la résistance au vieillissement du film de revêtement et prolonger la durée de vie du film.

Qu'il s'agisse de peintures à base de solvant ou à base d'eau, si le dioxyde de titane est utilisé, son effet n'est pas seulement de couvrir et de décorer, mais également important pour améliorer les propriétés physico-chimiques du revêtement, renforcer la stabilité chimique, et même améliorer le pouvoir couvrant, la réduction de couleur et la résistance à la corrosion. Il est résistant à la lumière et aux intempéries, renforce la résistance mécanique et l'adhérence du film de peinture, prévient les fissures, empêche la transmission des rayons ultraviolets et de l'humidité, et retarde le vieillissement et prolonge la vie du film de peinture. En même temps, il peut également économiser des matériaux et augmenter les variétés.

Parmi les pigments, les pigments blancs sont les plus largement utilisés, et les peintures blanches et les peintures claires sont employées. Par conséquent, les pigments blancs sont utilisés dans beaucoup plus de peintures que d'autres pigments. Les pigments blancs couramment utilisés dans les revêtements sont le blanc de zinc, le blanc de titane et d'autres similaires. Étant donné que certains revêtements en résine synthétique ont un degré de polymérisation élevé, si du blanc de zinc est ajouté, ce dernier est alcalin, et les matières grasses libres dans le revêtement tendent à s'épaissir par résistance à l'acide ; si du blanc de zinc est ajouté, la résistance aux intempéries est faible. Cependant, l'utilisation du blanc de titane peut améliorer ces inconvénients. En raison de la finesse et de l'uniformité des particules de blanc de titane, la stabilité photomoléculaire est élevée. En termes de pouvoir couvrant, le dioxyde de titane rutile est 7 fois supérieur à celui du blanc de zinc, 5,56 fois supérieur à celui du blanc de zinc, et le dioxyde de titane anatase est 5,57 fois supérieur à celui du blanc de zinc. En termes de réduction de couleur, le dioxyde de titane rutile est 8,3 fois supérieur à celui du blanc de zinc, 6,25 fois supérieur à celui du blanc de zinc, et le blanc de titane anatase est 6,4 fois supérieur à celui du blanc de zinc, ce qui équivaut à 4,8 fois celui du blanc de zinc. En termes d'effet d'utilisation, 1t de blanc de titane équivaut à au moins 4t de blanc de zinc ; en termes de durée de vie (se référant à la résistance aux poudres extérieures), le revêtement utilisant le pigment de blanc de titane est trois fois supérieur à celui du pigment de blanc de zinc. Par conséquent, l'utilisation du blanc de titane peut réduire considérablement la quantité de pigment dans l'ensemble du revêtement, tout en rendant la peinture brillante, peu sujette au jaunissement, à la lumière, à la chaleur, à l'abrasion, au vieillissement, aux alcalis, au soufre et aux acides dilués. C'est précisément parce que le blanc de titane a des performances supérieures à celles du blanc de zinc qu'il est devenu le meilleur pigment blanc dans la production de peinture. La quantité de blanc de titane représente plus de 90 % du total des pigments pour revêtements, et plus de 95 % des pigments blancs pour revêtements. Cela représente 10 % à 25 % du coût des matières premières pour revêtements.