為滿足實際工業(yè)中對鈦白粉應用性能的要求，國內外學者進行了大量鈦白粉無機包覆實驗研究。其中，鈦白粉包覆層多為Al3+、Si4+、Zr4+、Be2+、Ti4+、Mg2+、Mn2+、Cr3+、Ce4+等水合氧化物或氫氧化物。目前工業(yè)生產中，Al3+、Si4+、Zr4+應用最為廣泛。
1、鈦白粉無機包覆方法
依據無機包覆環(huán)境的不同，可分為干法和濕法兩種，濕法包覆工藝應用最為廣泛。
?。?）干法
干法包覆是通過氣流載帶作用，采用噴霧法使一種金屬鹵化物吸附于鈦白粉顆粒表面，在過熱蒸汽等含水條件下水解，或在氧化條件下焙燒氧化。
該工藝流程短，設備成本低，易于連續(xù)自動化操作。但其顆粒增長速度快，過程控制難，產品穩(wěn)定性差，限制了其應用。
?。?）濕法
以水（或其他溶劑）為介質，進行鈦白粉包覆的工藝稱為濕法包覆。濕法包覆可分為煮沸法、中和法和碳化法。
煮沸法：在強加熱條件下，包覆劑水解，沉積于鈦白粉顆粒表面，形成包覆層。該工藝過程控制難，水解不完全，適應性差。
中和法：采用酸堿中和，在鈦白粉顆粒表面持續(xù)反應成膜。中和法又可分為以下三類：
?、偌訅A中和沉淀酸性包覆劑，常用的堿性沉淀劑有NH3•H2O、NaOH、Na2CO3等；②加酸中和沉淀堿性包覆劑，常用酸性沉淀劑有H3PO4、H2SO4、HNO3、HCl；③酸性及堿性包覆劑共沉淀，常見有Al2(SO4)3與NaAlO2共沉淀等。
在反應過程中，酸、堿中和劑與包覆劑中陰離子及陽離子同時反應形成沉淀，故包覆層并非純水合氧化物。劉不盡等在包覆過程中通過加入含磷化合物，反應生成了磷酸鋁、磷酸鋯等沉淀，明顯提升了鈦白粉的耐候性。
碳化法：將CO2氣體通入含有包覆劑的堿性鈦白粉懸浮液中，使包覆劑在TiO2顆粒表面緩慢沉淀成膜。該工藝應用于Si-Al復合包覆，所得產品包覆層更均勻，光穩(wěn)定性更強。
上述無機包覆方法中，中和濕法包覆工藝因其條件及包覆層可控，產品穩(wěn)定等優(yōu)勢，成為現(xiàn)階段實際工業(yè)生產中最常用的方法。
2、鈦白粉無機包覆機理
?。?）靜電吸附理論
靜電吸附理論認為，鈦白粉顆粒表面與包覆劑帶相反電荷，包覆劑在庫侖力作用下吸附于鈦白粉顆粒表面。
Homola等研究發(fā)現(xiàn)，鈦白粉漿料在一定反應pH值范圍內，與其表面帶相反電荷的包覆劑通過靜電作用吸附沉積于鈦白粉顆粒表面形成包覆層。靜電吸附理論具有一定局限性，不能解釋在鈦白粉表面形成包覆層并持續(xù)增厚的動力學問題。
?。?）化學鍵合理論
化學鍵合理論認為，包覆劑在鈦白粉顆粒表面并非簡單物理粘附，而存在牢固的化學鍵。包覆劑沉淀形成羥基水合氧化物，與鈦白粉顆粒表面羥基縮合形成羥橋，形成結合牢固的化學鍵。
Wu等以硬脂酸鹽為包覆劑，進行了表面包覆機理研究，結果表明，硬脂酸的羧基與鈦白粉表面羥基發(fā)生縮合，形成穩(wěn)定不易脫落的硬脂酸包覆層。化學鍵合理論更容易被廣大學者所接受。
（3）異相成核理論
異相成核理論認為，在異相晶體表面形成晶核，其表面能明顯小于均相成核，故異相表面成核優(yōu)于自身均相成核，為鈦白粉表面包覆創(chuàng)造了有利條件。鈦白粉無機包覆過程中，溶液逐漸反應形成溶膠，當溶膠濃度低，易于鈦白粉顆粒表面成核，降低體系自由能。新相生成后在相同或相似基底上優(yōu)先沉淀，新生成溶膠在鈦白粉顆粒表面繼續(xù)成核并生長成膜。
?。?）溶膠-吸附-凝膠-成膜理論
溶膠-吸附-凝膠-成膜理論認為，包覆劑水解形成溶膠后，在庫侖力作用下吸附至鈦白粉顆粒表面，溶膠表面羥基與鈦白粉表面羥基縮合，新生成溶膠將在鈦白粉表面繼續(xù)成核并生長成膜。因此，鈦白粉表面包覆過程是靜電吸附、表面化學鍵合及異相成核三者的結合。
資料來源：《董雄波. 鈦白粉表面無機包覆微觀結構調控及性能優(yōu)化機理研究[D].中國礦業(yè)大學(北京),2020》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！
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