钛镍黄,又称镍钛黄、柠檬黄,是一种金红石型结构的柠黄色无机颜料,其化学成分主要由二氧化钛(78%-80%)、氧化镍(3%-5%)和三氧化二锑(12%-15%)组成,通过高温煅烧形成稳定晶格。钛镍黄具有耐高温(1000℃)、耐酸碱、耐候性(5级)、耐光性(8级)及环保无毒特性,常用作屋顶涂料和隔热材料。
图1 钛镍黄的性状图
特性
图2 钛镍黄的特性表
钛镍黄平均粒径≤2.5μm,吸油量11-17g/100g,密度4.4-5.0g/cm³,PH值7-9。其遮盖力强、易分散,与多数树脂相容,适用于氟碳涂料、汽车涂料、粉末涂料、工程塑料、彩色玻璃及食品包装材料等领域,可替代传统含镉、铅颜料。钛镍黄主要缺点为着色力较低、比重较大及原料成本较高。钛镍黄优异的耐光、耐候、耐高温、耐化学品性,无渗色、不迁移。在各种涂料、塑料和树脂中 易分散、具有优秀的遮盖力和抗粉化性。
晶型特点
钛镍黄的晶型和金红石型TiO2相同,其颜色的产生是由于在金红石型TiO2的晶体结构中,位于配位中心的钛部分地被发色元素镍取代(和钛一样,镍的配位数也是6),从而产生了鲜明的黄色。由于Ni、Sb引入于TiO2晶格,其平均价为4,从而改变了TiO2的颜色,使呈柠檬黄或浅黄色,但色光不及铅铬黄鲜明。它耐光、耐候、耐酸碱、耐高温,是一种性能的颜料。密度4.6~5.0g/cm3,吸油量12%~20%,有良好的遮盖力,但着色力不高。钛镍黄是一种固溶体,镍和锑是在1000℃左右的高温下,通过热扩散的方式进入TiO2的晶格中的,在化学上十分稳定。把钛镍黄在盐酸和硫酸中煮沸,它既不分解出镍成分,也不分解出锑成分,颜色也不发生任何变化。钛镍黄在水中煮沸时,镍和锑的萃取量极微。[1]
稳定性
钛镍黄颜料在化学上是相当稳定的,它不仅对酸或碱有良好的稳定性,而且对氧化剂和还原剂以及硫化物都有优异的稳定性。一般来说,铅、铬、砷、锑和镉等重金属都是有毒的,但在钛镍黄颜料中,含有相当大量的氧化锑,但因为它已经和氧化钛和氧化镍形成共晶的固溶体,所以在化学上十分稳定。它在各种使用条件下都不会分解出锑、镍成分,所以钛镍黄颜料是无毒的。钛镍黄对各种动物进行的药物试验也证明它是无毒的。
制备方法
钛镍黄的生产过程和硫酸法钛白完全相同,将硫酸法钛白生产中的水合二氧化钛充分洗涤后,送入打浆罐中,并按一定比例加人具有足够活性的含镍和锑的化合物,以及可促进煅烧时晶型转化的处理剂后,按一定浓度混合均匀,经过滤后,将滤饼送入回转窑,在1000℃左右的温度下煅烧完成钛镍黄晶格转化。煅烧温度过高,会发生物料烧结而影响成品性能。煅烧后再经后处理、粉碎制得成品。后处理的目的是改进成品颜料的表面性能,故可根据不同用途作不同处理。
工业应用
利用钛镍黄优异的稳定性,可用于在高温下应用的耐高温涂料,在高温下注塑的塑料和其他耐热涂料。钛镍黄化学稳定性好,可用于化工厂的设备和墙壁涂料、水泥涂料、乳胶涂料和酸固化氨基树脂涂料。钛镍黄的耐候性及耐久性胜过金红石型钛白,可用于卷钢涂料、汽车涂料、车辆和航空涂料,亦用于标牌、路标用的涂料和塑料等。钛镍黄无毒,可在玩具涂料和玩具塑料、食品包装塑料和食品罐的印刷油墨等方面应用。钛镍黄的主要缺点是色浅,着色力低,粒度远较钛白粉为粗,分散性差,不宜单独作为黄色颜料,多用于作为黄基和其他有机黄色颜料配合使用,用于浅色耐候性外用涂料。[1]
参考文献
[1] 杜丽娜.金红石型钛镍黄颜料制备与性能研究[D]. 硕士学位论文, 南京理工大学, 2009.