改革開放以來，我國道路交通得到了快速發展，國家《交通運輸“十二五”發展規劃》中顯示：到2015年末，全國公路總里程將達到450萬公里，國家高速公路網基本建成，高速公路總里程達到10.8萬公里，覆蓋90%以上的20萬以上城鎮人口城市，二級及以上公路里程達到65萬公里，國、省道總體技術狀況達到良等水平，農村公路總里程達到390萬公里。蓬勃發展的公路建設對道路標線涂料有更高品質的、更大數量的需求，為道路標線涂料市場開創了廣闊的前景，同時為國內鈦白粉行業提供了廣闊的發展和應用空間。
道路交通標線涂料(以下簡稱標線涂料)是應用于交通領域里的專用涂料，用以劃設引導汽車和行人流動的道路交通標線(以下簡稱標線)。標線的顏色主要是白色和黃色等。利用標線涂料劃設的各種醒目的標線所起到的標識作用，可以規范引導繁忙的車流和人流，使之各行其道，道路交通得以有序運行，提高了交通運輸的流量和行車及行人的安全性。所以標線是道路交通管理中最基本、最經濟、最有效的交通安全設施之一，此外，形形色色的標線劃設在高速公路和城鄉道路上，還起到了美化道路的效果。
標線涂料生產中有一種非常重要的顏料原料——鈦白粉，作為標線涂料重要顏料，它關系到標線涂料的品質優劣和使用壽命。目前國內標線生產企業由于技術水平和規模大小不同，對鈦白粉應用完全是憑經驗和價格來進行選擇，對鈦白粉的性價比沒有一種全面的判斷，特別是在國內經濟新常態下，其產品和行業的競爭加劇，降低成本是每個企業的必修課，對標線涂料生產企業來說，選擇一種質優價廉、可靠適用的鈦白粉更顯得為其重要。
鈦白粉是當今用途最廣和最優質的白色顏料，其使用量占所有白色顏料的首位，由于其優異的性能使其廣泛用于涂料、塑料、油墨、造紙、化纖、陶瓷、日化等諸多領域。但國內大多生產是通用型鈦白粉產品，對專業細分和下游產品應用性能重視嚴重不夠，以致造成許多不必要的浪費。表現是：一方面是鈦白粉行業同質競爭越來越來激烈，企業舉步艱難；另一面是下游企業由于缺乏對鈦白粉技術和品質要求的了解，加上迷信進口產品，造成市場份額大多被國外產品所占有。這也是國內制造業的一個怪圈，值得大家認真思考和對待。
隨著高速公路建設的標準提升，大量的新技術、新領域對所需的鈦白粉要求越來越高，鈦白粉的性能開發和品質提升也成為行業技術和管理人員必須認真思考和關注的創新工作。為適應公路高端標線涂料對鈦白粉品質和應用指標的更高要求，作為鈦白粉生產企業——江西中邦鈦業有限公司聯合國內公路交通領域的重點大學——長沙理工大學進行校企業橫向聯合，發揮大學科研人員和企業生產管理技術人員雙方各自的優勢，結合國內外道路標線發展的趨勢，以當今道路標線涂料對鈦白粉的技術要求為突破口，經過多方聯合攻關，于2015年8月成功開發、生產國內道路標線涂料用的專用鈦白粉。經過半年多的測試和使用情況，其各項性能指標優越，以較好的性價比和高端的品質完全可以替代進口鈦白粉用于高端標線涂料生產。
1標線涂料使用顏料的作用與比較
1.1標線涂料使用的顏料比較
標線涂料最初常用的白色顏料有鋅白和鋅鋇白等。由于有些合成樹脂涂料聚合度較大，若加入鋅白，則因鋅白有堿性，與涂料中的游離脂防酸作用而有變稠的傾向；若加入鋅鋇白，則耐候性差。但是使用了鈦白粉就可以改善上述缺點。因為鈦白粒子細小而均勻，光化學穩定性高，在遮蓋力方面，金紅石型鈦白粉是鋅白的7倍、是鋅鋇白的5.56倍；銳鈦型鈦白粉是鋅白的5.57倍、是鋅鋇白的4.3倍；在消色力方面，金紅石型鈦白粉是鋅白的8.3倍，是鋅鋇白的6.25倍，銳鈦型鈦白粉是鋅白的6.4倍，是鋅鋇白的4.8倍。在使用效果方面，1t鈦白粉至少相當于4t鋅鋇白；在使用壽命方面(指室外抗粉化性)，用鈦白粉作顏料的涂層比鋅鋇白作顏料的涂層高3倍。因此，使用鈦白粉可以大大降低整個標線涂料中顏料的用量，同時制成的涂料色彩鮮艷、不易泛黃、耐光、耐熱、耐磨、耐候、耐堿、耐硫、耐稀酸。正是由于鈦白粉具有比鋅白、鋅鋇白更優越的性能，以至在上世紀八十年后成為標線涂料生產中必不可少的最好的白色顏料。
目前鈦白粉用量占白色標線涂料用顏料總量的98%以上，在標線涂料原材料成本中占到15%～25%。
1.2鈦白粉在標線涂料中的作用
所有標線涂料都是由基料、顏料、填料、溶劑和助劑等組成。在施工過程中，將其涂布在道路表面形成一層堅韌的涂膜，對道路起到裝飾和防護的作用。標線涂料中的鈦白粉具有一定的遮蓋力，它不僅能遮住被涂物面原來的色彩，還能賦于涂膜鮮艷的色彩，達到美觀和裝飾的作用。同時鈦白粉與固著劑緊密結合融成一體，能增強標線的機械強度和附著力，防止裂紋和變形，并且能增加標線的厚度，防止紫外線及水分等的穿透，提高標線的耐老化性能，并能延長標線的使用壽命。
2標線涂料使用鈦白粉的類型和要求
2.1金紅石型鈦白粉用于標線涂料
自然界中存在著三種結構晶型的鈦白粉，即金紅石型、銳鈦型和板鈦型。由于板鈦型鈦白粉晶型極不穩定，因此適于涂料生產的鈦白粉只有金紅石型和銳鈦型兩種，且皆為四方晶型。它們具有穩定的物理、化學性能，而且顏色純白，顆粒細小，折射率高。從銳鈦型和金紅石型鈦白粉性能指標的對比，無論是結晶形狀、折射率，還是著色力、熒光性指數，金紅石型鈦白粉都優于銳鈦型鈦白粉。
由于標線涂料一直處于四季不同的自然條件下，對其抗老化和耐候性要求較高，銳鈦型鈦白粉沒有經過后處理，不符合其使用條件和質量的要求，只有經過后處理的金紅石型鈦白粉才能適合標線涂料的應用工況。因此，金紅石型鈦白粉在標線涂料生產中被廣泛地采用，并顯示了較優越的性能和無可替代的作用。
2.2標線涂料對鈦白粉的質量要求
在標線涂料的生產和加工中，不同類型的標線涂料產品對鈦白粉的質量要求也各不相同。實踐證明，金紅石型鈦白粉具有較理想的應用性能，可廣泛用于各種類型的標線涂料的配制和生產。此外，在不同的標線涂料生產過程中還要依據各類標線涂料的具體特點和要求
2.3各種標線涂料選擇不同性能的鈦白粉目前常用的標線涂料按施工方式分類主要有兩種：一是水性標線涂料，二是是熱熔標線涂料。
2.3.1水性標線涂料。
水性標線涂料依據的是油水相斥的原理，所用樹脂連結料除了要具有良好的抗乳化性能外，還要有優良的憎水性，否則，水性涂料易乳化；另外，長期置于戶外的標線涂料，要求其配制用的鈦白粉必須具有良好的耐光性和耐候性，否則標線就會變黃或粉化。
2.3.2室內停車場所等使用的標線涂料。
為了使其色彩鮮艷、美觀，都先用地坪涂料打底，然后再進行彩色涂料進行施工。為此要求鈦白粉必須具有優良的著色力和遮蓋力。
2.3.3對于熱熔性標線涂料。
熱熔性涂料是目前用途最廣的一種，由于其施工時烘烤溫度在180-220℃左右，且烘烤時間較長。因此，熱熔性標線涂料中的鈦白粉必須具有優良的耐熱性，否則，標線涂料在高溫烘烤中就會變黃，失去光澤，嚴重時還會造成印標線開裂。
因此，根據不同類型的標線涂料及不同適用性的要求，合理選用鈦白粉是制造優良白色標線涂料的關鍵。綜合標線涂料用鈦白粉的質量要求，主要有以下幾點：
①白度好，耐久不泛黃，能使的顏色在各種環境下保持鮮艷、光亮；
②潤濕性好，易研磨；
③粒徑要小且粒度分布要狹窄，易均勻分散于標線其它原料中；
④遮蓋力強，著色力好；
⑤耐候性、耐熱性好，化學性能穩定；
⑥抗水性好，使用壽命長。
3鈦白粉質量對標線涂料影響因素
鈦白粉在各種類型的標線涂料生產制造中，用量比例相對在2.5%～5.0%之間，有的甚至更大。但由于鈦白粉本身的性質決定了它對其較大的作用，因此，鈦白粉品質對標線涂料的質量是至關重要，絕對不能馬虎對待。
3.1對標線涂料白度的影響
3.1.1鈦白粉中的雜質對標線涂料白度的影響。
一般來說，如有微量的鐵、鉻、鈷、銅等雜質混入鈦白粉中，制備的標線涂料會產生色偏，白度會降低。這是由于鈦白粉中的雜質離子，尤其是金屬離子，使鈦白粉的晶體結構扭曲，失去了對稱性而造成的。金紅石型鈦白粉對雜質更為敏感，如氧化鐵在金紅石型鈦白粉中的含量大于0.003%時就會呈現出色彩，而其在銳鈦型鈦白粉中的含量大于0.009%時才會產生顯色反應。因此，選擇精細、雜質含量低的金紅石鈦白粉是生產高品質的標線涂料非常重要一個環節。
3.1.2鈦白粉顆粒的形狀、大小和粒度分布對白度的影響。
優質的金紅石鈦白粉顆粒外形光滑、無棱角，若使用顆粒表面帶棱角的鈦白粉，會大大消弱對光的反射作用而降低標線涂料的白度。鈦白粉粒子的平均大小應控制在0.2～0.4μm，即相當于可見光波長1/2左右，才可以獲得高散射能力，使其顏色顯得更白。當粒徑小于0.1μm時，晶體是透明的；若粒徑超過0.5μm，就會降低顏料對光的散射能力，影響標線涂料的白度。為此，要求鈦白粉的顆粒粒徑大小適宜、粒度分布均勻且較窄，才能顯示良好的白度。
3.2對標線涂料遮蓋力的影響
3.2.1鈦白粉的晶體結構對標線涂料遮蓋力的影響。
鈦白粉晶體自身折射率的高低會直接影響標線涂料遮蓋力的大小。通常，鈦白粉的折射率在白色顏料中是最好的，制備標線涂料時，應多選用折射率高的金紅石型鈦白粉，以增強標線涂料的遮蓋力。
3.2.2鈦白粉的顆粒大小、顆粒結構及分散性對標線涂料遮蓋力的影響。
通常，在大于可見光波長1/2的范圍內，粒徑越小，顆粒表面越光滑，鈦白粉在樹脂連結料中的分散性越好，其遮蓋力也就越強。由于鈦白粉自身有明顯的晶體結構，所以其折射率比展色劑大，且兩者的折射率相差越大，所用鈦白粉的遮蓋力就越強。實踐證明，金紅石型鈦白粉比銳鈦型鈦白粉的遮蓋力好，所以，在標線涂料生產制造中的應用更為廣泛。
3.3對標線涂料著色力的影響
鈦白粉著色力取決于鈦白粉對可見光的散射能力，且其對標線涂料的著色力有直接影響，散射系數越大，著色力越強；鈦白粉的折射率越高，著色力也越強。鈦白粉在白色顏料中是折射率最高的產品，且金紅石型鈦白粉的折射率比銳鈦型鈦白粉還要高。因此，生產標線涂料一定要選用鈦白粉要選擇散射能力強且折射率高的金紅石型鈦白粉。
3.4對標線涂料分散性能的影響
鈦白粉顆粒形狀及光反射是否均勻，直接影響鈦白粉的分散性能。如果鈦白粉顆粒表面光潔、反射均勻，其分散性就好，所制備的標線涂料光澤度和白度也較好；反之，顆粒表面粗糙，漫反射增加，就會大大降低光澤度，分散性也差，直接影響標線涂料的白度和施工的性能。為此，所用的鈦白粉必須進行表面后處理方可作為標線涂料來使用。
綜上所述，隨著國內高速公路的快速發展和品質的不斷提升，標線涂料的市場需求量將日趨增大，作為標線涂料使用中非常重要的白色顏料，鈦白粉的許多性能和作用是其他任何材料不能且不可替代的。因此，金紅石型鈦白粉在標線涂料中的使用量將逐年增大，市場應用前景將非常廣闊。
4生產標線用鈦白粉生產工藝及技術的優化
針對鈦白粉在標線涂料的重要作用和要求，我們進行了標線涂料專用鈦白粉的研發，對鈦白粉生產技術和指標作了專門改進和調整，特別是從生產原料開始進行了生產條件和工藝的整體優化。主要體現在以下方面：
4.1除去鈦白粉中雜質含量改善和提升產品的白度
4.1.1從原料選擇上降低雜質的影響。
由于目前國內鈦白粉生產工藝主要是硫酸法為主，為立足國內實際情況，我們選擇將生產鈦白粉的主要原料用高品位的鈦碴代替了低品位的鈦鐵礦，從源頭上來充分控制和降低原料中雜質對白度的影響。
4.1.2增加精濾工藝除掉不溶性雜質。
硫酸法生產鈦白粉，由酸解工序浸取得到的是渾濁不清的鈦液，其中顆粒較小的主要是一些膠體雜質；其中膠體雜質主要是硅酸鋁酸鹽等，因而具有較高的穩定性。解決的辦法是用帶負電荷的改性的聚丙烯酰胺膠體進行電性中和，使膠體粒子凝聚沉降而除去。但是由于膠體沉降是不夠完全，經過除去硫酸亞鐵的過濾后，仍有一些膠體穿濾而存在于鈦液中，只有再用帶有木炭粉為助濾層的板框壓濾機進行精過濾，直到檢測濾液的澄清度合格為至，以盡可能來降低不溶性雜質對白度的影響。
4.1.3調整工藝指標消除含鐵雜質。
在鈦白粉生產工藝中，非鈦中雜質最多的是鐵及其鐵系物質，鐵系物并以二價和三價兩種狀態存在。除用傳統工藝的結晶和水洗工藝外，重點對漂白工藝進行調整：適當加入的磷酸以降低鐵的微量值,保證進入轉窯煅燒的偏鈦酸中鐵的含量控制在30～40ppm以下，以進一步降低鐵對其影響來提高產品的白度。
4.1.4優化工藝除去微量重金屬雜質。
由于一些帶色的重金屬雜質元素(含某些稀土元素)，能發生水解反應生成帶色的沉淀物混于偏鈦酸中，最終影響產品純度和白度，對金紅石型鈦白粉影響更大。在優化硫酸法生產工藝中，在漂白和鹽處理等工序偏鈦酸中加入三價鋁，來消除部分微量重金屬雜質，以提高產品白度。
通過提高員工的素質和責任感，加上采取以上的一系列清除雜質的技術措施，并采用嚴格工藝控制和操作規程，加強班組管理，以達到生產精細化，從生產和技術上是完全可以降低雜質含量，提高鈦白粉的白度。
4.2運用超微技術控制鈦白粉的粒度和粒徑分布
為適應標線涂料領域和行業快速發展，在傳統的鈦白粉生產工藝上，結合企業的實際狀況，開發了鈦白粉后續加工——超微粉碎技術和生產工藝，創新了鈦白粉的后續處理生產技術條件，采取提高汽流粉碎工況指標、適當優化氣固比和加大粉碎強度等方式，生產的鈦白粉比傳統產品在粒度和粒徑分布上有新的突破。
4.2.1鈦白粉后續加工處理的基本工藝。
在傳統的鈦白粉生產工藝中，增加了后續加工處理。再將雷蒙機粉碎后的鈦白粉加去離子水配制成一定濃度的漿料，加入定量的助磨劑調節好漿料濃度，經過振動磨和砂磨進行超細研磨，漿料再經過特殊的分散分級后，進入板框進行壓濾洗滌和干燥機脫水，最后進行超細汽流粉碎機進行粉碎(粉碎的工況為過熱中壓蒸汽)，以達到超細微鈦白粉成品。
4.2.2超細鈦白粉產品的主要特點。
4.2.1增加了振動磨和砂磨機進行研磨和分散分級，加入少量助劑，提高了產品分散性；
4.2.2避免了傳統機械粉碎后產品的鐵含量提高；
4.2.3采用粉體最先進的超微粉碎技術來加工鈦白粉；對鈦白粉無任何污染和對金紅石包膜表面不會被破壞；
4.2.4提高了產品的亮度和消色力，整個鈦白粉品質得到了提升；
4.2.5保證了特殊行業和產品對鈦白粉技術的要求，擴大了應用領域。
4.3運用特殊包膜工藝改變鈦白粉應用性能
金紅石鈦白粉生產后處理最核心生產工藝是表面處理，即包膜工藝，它是關系到產品優劣的重要環節，是標線涂料用鈦白粉最重要性能的生產工序。為保證高品質的產品，對包膜工序我們采取了以下技術措施來提升產品的品質。
4.3.1采用二元和多元的無機包膜工藝。
目前金紅石鈦白粉傳統的生產工藝應用較多的無機包膜劑有硅、鋁等化合物，其中近年采用的鋯鋁包膜是一種具有較高光澤度且耐候性較好的包膜方式，鋯包膜所形成的水合氧化鋯以羥基的形式牢固地鍵合在TiO2表面，其比表面積及表面活性大、吸附力強，能提高TiO2基體與包膜層之間的結合力，同時顯著掩蔽TiO2晶格表面的光活性基團，提高其光澤度和耐候性；然后再在其上包一層致密的氧化鋁膜，氧化鋁膜能夠反射大部分紫外線，從而提高了抗粉化性和耐候性。
二氧化鈦顏料在工業中最重要的作用，在于利用它被分散到介質中的不透明性能，從而達到遮蓋的效果。只有通過對鈦白粉制備成下游標線涂料產品，通過其使用和檢測才能對其應用進行有效的評價。
根據標線涂料對鈦白粉的質量要求和特點，結合我們從事鈦白粉生產多年的經驗，開發了一種既有高光澤度又有高遮蓋力的鈦白粉后處理包膜生產方法，以適用標線涂料高品質的質量要求。
一般鈦白粉生產都是采用微正壓的外加晶種，在水解控制得到粒徑分布窄的產品，在煅燒時要求得到鈦白粉落窯品的油相灰度色調(SCX)在3.0-3.5之間,外觀干粉油相白度L值在95.0以上。通過生產試驗得知，研磨工序的砂磨機的研磨強度對產品的SCX影響很大，從而會影響鈦白粉成品的光澤度。為了能達到SCX高的要求，工廠對現有的生產工藝作了專門的調整：將兩套砂磨機和旋流分級器組合采取串聯方式，以進一步來強化研磨效果。由于TiO2顆粒的粒徑較小，本身呈嚴重的凝重狀態，為了提高包膜質量，必須將其分散成單顆粒狀態，才能使每個TiO2粒子表面包膜均勻，所以在打漿濕潤工序時加入硅酸鈉進行分散。在無機表面處理中，只采用一種表面處理劑，對TiO2耐候性、亮度、白度等性能的提高是有限的，在生產過程中總是應用兩種或兩種以上的表面處理劑進行二元或多原包覆。通過對比分析，采用了鋯、鋁兩種表面處理劑進行二元包膜。鋯包膜可以提高產品的光澤度和耐候性，而鋁包膜不僅提高產品的分散性和耐候性，還能大量反射紫外光線從而提高產品的抗粉化性和光澤度。
另外，根據標線涂料產品的特點，通過反復試驗，采取了重度包膜方式還適當調整無機包膜劑的用量，來進一步改善鈦白粉的部分應用指標，這對標線涂料產品性能改善有較大的幫助，同時從另一方面還可以適當優化鈦白粉產品的性價比。
4.3.2使用有機包膜劑改善鈦白粉性能。
有機表面處理劑可以有效改善鈦白粉在溶劑中的表面能、表面潤濕性、電性和分散性能等，產品目前主要有偶聯劑、高級脂肪酸、不飽和有機酸及有機硅等。近年使用性能比較好的是有機硅表面處理劑，有機處理劑除對鈦白粉的加工性能指標有很大的改善外，對于鈦白粉的一些通用顏料指標也有極大幫助。大量應用實例證明，通過有機處理劑對鈦白粉的分散性、遮蓋率、白度、吸油量等顏料指標也有較明顯的提高，在標線涂料使用鈦白粉后的應用效果明顯。
隨著國內鈦白粉行業產能的快速增長，行業內部競爭也日益加劇，鈦白粉有機處理技術的應用成為一種發展趨勢。針對鈦白粉在標線涂料的用途，選擇合適的有機處理劑，縮小國內產品與進口產品之間應用性能的差距，增強國內鈦白粉企業的競爭力，特別是與市場接軌生產一些有針對性的專用鈦白粉產品，有效地避免同質化產品的競爭，是廣大國內鈦白粉企業急需解決的問題和發展方向。
5結語
為替代進口鈦白粉，生產高性能、高品質的的標線涂料專用型鈦白粉，通過一些舉措對鈦白粉部分生產工藝進行適當的優化和調整：主要是從源頭的原料開始，保證酸解工序采用高鈦渣代替低品位的鈦鐵礦，使鈦白粉產品中帶入雜質離子更少，以提高了產品的白度；在水解工序采用微正壓外加晶種的水解方式能很好的控制粒徑，使粒徑分布在一個比較狹窄的范圍內，對提高標線涂料產品高的遮蓋力和高光澤度提供有利條件；采用鋅鹽作為鹽處理劑，以保證煅燒強度降低，使落窯品不至于燒結影響到鈦白粉產品的顏料特性；再是對包膜前的落窯品要求有高的SCX，其次良好的分散性；在后處理工序的生產中，加強研磨強度也是必須考慮的因素，在關鍵包膜工序時，采用包覆致密的氧化鋯、氧化鋁膜提高了產品的光澤度，以此制得的鈦白粉產品既能達到高的遮蓋力也能滿足高的光澤度；最后通過超細微粉碎技術和有機包膜劑使用，我們生產出來的標線涂料專用型鈦白粉產品在白度、遮蓋力、光澤度、粒度分布等應用性能方面表現出明顯的優勢，完成可以替代進口同類型鈦白粉產品，同時專用鈦白粉的性價比更加突出，完全可以滿足高端標線涂料的高品質要求，可以廣泛應用于國內的標線涂料等行業，完全可以適用高速公路對高端標線涂料高品質、快速發展的需要。 
陜公網安備 61030502000103號 
