一、术语和定义
导电钛白粉(导电二氧化钛)是以钛白粉为基质,采用纳米技术,通过表面处理、半导体掺杂处理,使其基质表面形成导电性氧化层,从而制得一类新型电子导电功能性半导体颜(填)料。
导电钛白粉对光的吸收少,散射能力大,光泽、白度、消色力、遮盖力等光学性能良好,可制成近白色及其它浅色的性导电、防静电制品,在白度要求较高的导电、防静电制品和环境中尤为适用。
导电钛白粉的特点为无毒无味,耐酸、耐碱、耐盐、耐有机溶剂、耐光,在800 ℃以下稳定,不氧化、不燃,并具有阻燃作用,广泛适用于大多数要求导电、防静电的环境和场合。
二、相关标准
目前关于导电钛白在涂料中的应用,尚未有专门独立的国家标准或行业标准,但可参考以下相关标准和规范:
GB/T 1706-2006《二氧化钛颜料》
该标准规定了二氧化钛颜料的外观、二氧化钛含量、105℃挥发物、水溶物、筛余物、颜色、散射力、水悬浮液pH值、吸油量、水萃取液电阻率等特性要求和容许范围。导电钛白作为改性钛白粉,其基础性能需符合该标准中对二氧化钛颜料的基本要求,如二氧化钛含量、白度、遮盖力等指标。
若导电钛白用于防静电涂料,需参考防静电涂料的电阻性能要求。例如,国际标准中防静电粉末涂料的电阻范围需符合静电耗散型(10?~10? Ω)或导静电型(<10? Ω)的标准。国内部分行业标准或团体标准(如T/ESD 3008-2021《热固性防静电粉末涂料通用规范》)也对防静电涂料的电阻测试方法和性能指标进行了规定。
综上,导电钛白在涂料中的应用需综合考虑其基础性能(参考GB/T 1706)、环保要求以及特定应用场景下的功能性能(如防静电性能)。具体应用时,建议根据实际需求选择合适的标准进行检测和验证。
三、导电钛白粉的导电原理
用氧化锡锑(ATO)包覆二氧化钛,制备得到的导电钛白粉。产物能同时具有ATO与二氧化钛的优点:既有一定的导电性、颜色较浅、能吸收紫外光,同时具有很好的耐候性及高温使用性能。
通过一定工艺(如湿化学共沉淀法)引入锡和锑元素,掺杂到高纯度二氧化钛产品为基础的晶体结构中,其中部分钛位点被锡和锑取代,同时形成部分缺陷结构。缺陷的存在有利于提高二氧化钛内部的导电载流子浓度,而导电载流子浓度主要由有效施主五价锑提供。随着导电载流子浓度加大,包膜层多孔结构逐渐致密化,在二氧化钛表面形成完整的导电网络,最终得到具有导电性能的导电钛白粉。
四、导电钛白粉在涂料中的应用
1. 抗静电涂料
由于组成涂料的高分子材料的不良导电性,涂层表面会产生静电荷,甚至发生放电现象,影响使用。导电二氧化钛应用于涂料中,可以使得本身不具备导电性的高分子材料表面金属化,及时排除静电荷,避免危害。
这种抗静电涂料在管道运输中也有着广泛的应用。石油运输过程中石油会与运输石油的管道或储存的油罐之间不断摩擦产生静电荷,如果积蓄的静电荷得不到排除,就会有爆炸的危险,在它们的表面涂覆导电涂料后,便可起到良好的防范作用。
2. 耐高温防腐涂料
电力系统接地网的金属接地极直接埋入地下,接地极与土壤中的水分和微生物的长期接触,必然会发生氧化腐蚀现象。
导电钛白具有良好的耐酸、耐碱、耐盐、耐光等性能,涂覆在金属表面可形成保护层,隔绝金属与腐蚀介质的接触,同时其导电性有助于分散静电,减少腐蚀风险。
3. 电磁波屏蔽涂料
导电钛白能够吸收、反射和折射电磁波,削弱电磁波能量,使电磁波对设备的干扰降到最低,保护电子设备正常运行,同时防止信息泄露。
防电磁屏蔽涂料能够对电磁波进行吸收、反射和折射,不断削弱电磁波,使电磁波的能量降到不能干扰仪器正常工作的程度。军事上,当这种涂料应用于飞机雷达罩表面时,可以很好地解决天空中各种电磁波干扰的问题,增强飞机的综合性能。
4. 防热辐射涂料
利用导电二氧化钛涂料可以实现电能到热能的转换,可有效实现太阳热能的转换,广泛应用于飞机、轮船、动车、汽车玻璃的除雾、除霜以及严寒地区的防寒等。利用该涂料的防热辐射性能,可以改变被涂目标的红外波辐射特性,抵抗红外探测技术的侦测,被广泛应用于现代军事领域。
5. 在电子电路中的应用
利用导电二氧化钛涂料直接在电路板上涂覆出相应的线路,来代替传统的金属片传导电流,可大大地节省金属材料。同时由于该涂料占用的空间较小,还可节省空间,满足较小空间下的使用需求。如利用导电二氧化钛制作超薄开关,可以满足在狭小空间安置开关的需求。
6. 反光涂料
导电二氧化钛本身的高亮度,使其能够在涂料应用中具有很高的光泽,可以用在汽车的前大灯灯罩等处,实现反光功能,这也是纳米二氧化钛除导电功能的另一个用途。
五、导电钛白粉的优势
导电性:通过表面包覆金属氧化物或特殊生产工艺(如针状结构),显著增强导电性能,部分产品可替代传统导电炭黑。
白度与遮盖力:保留钛白粉原有的高白度特性,同时提升涂料的遮盖力和耐候性,减少底材瑕疵对涂装效果的影响。
工艺优化:针状导电钛白粉在潮湿和干燥条件下均保持稳定,强剪切时导电性和漆膜强度更优。
总之,导电钛白凭借其独特的导电性、光学性能和化学稳定性,为涂料行业提供了更多功能化、个性化的发展方向,满足了不同领域对涂料性能的多样化需求。
来源:涂料工业
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