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消光劑二氧化鈦質量指標對聚酯生產的影響

       由于化學纖維表面光滑,具有一定透明度,所以在光線照射下,因為反射光強度很大而產生極光,使纖維具有肉眼看起來很不愉快的強烈的光澤,若在纖維中添加少量折射率不同的物質,則光線向不同方向進行漫射,纖維光澤就變暗,這種方法稱為消光,加入的物質稱為消光劑。一般聚酯工廠生產的消光滌綸長絲、短絲、聚酯切片都是需要加入了消光劑的。所用的消光劑為二氧化鈦,因為二氧化鈦的折射率與滌綸的相差較大,二氧化鈦比常見的合成纖維樹脂的折射率高近2倍,其消光原理主要利用了它的高折射率,兩者的折射率之差越大消光效果越好(銳鈦型二氧化鈦:2.55;聚酯:1.725),二氧化鈦同時還具有化學穩定性高,不溶于水,在高溫下不起變化,在后處理過程中不會消失等優點。

       鈦白粉是一種最重要的白色無機顏料,成分是二氧化鈦,英文名稱:titanium dioxide,分子式為TiO2。工業二氧化鈦根據其晶型結構可分為銳鈦型和金紅石型。金紅石型晶體結構緊密,相對密度大,耐候性好,遮蓋力高,著色力強,但顆粒硬,不容易分散,在化學纖維紡絲時容易磨損噴絲板、切絲刀,不宜作化學纖維的消光劑;銳鈦礦型比較松軟,白度白,易分散,適宜用作化學纖維的消光劑。

      化纖鈦白粉平均粒徑一般在0.35μm,粒子很細,表面積很大,任何質量優越的鈦白粉在儲運、包裝、堆放、和運輸過程中又絮凝或凝聚在一起形成大粒粒團,在使用前一定要通過研磨才能使用,否則由于分散性不好會造成粒子在纖維中分散不均勻,不僅消光效果不好,甚至會出現毛絲、斷絲現象。二氧化鈦經球磨分散后不僅能使絮凝后的二氧化鈦重新分散開來,而且可能去除鈦白粉中可能夾帶的極微量大粒子(大于5微米)。二氧化鈦粒子表面帶有負電荷,在溶液中由于相同電荷電斥力的作用使它保持穩定分散狀態,如果在制造過程或于分散介質中吸附了其他離子,就會使分散性能降低。二氧化鈦分散在樹脂中,其表面會吸附一層樹脂層,這種單分子吸附層,具有走向緩沖作用,又稱空間位阻效應,也能起到分散作用,使其保持穩定分散狀態。

二氧化鈦(TiO2 )質量指標
分子量:79.90
外觀:白色粉末
TiO2含量:≥98wt %
H2O含量:≤0.5wt %
pH值:7.5±0.5
鐵(以Fe2O3計):≤0.01wt %
篩余(325目):≤0.03wt %
平均粒徑:0.2--0.3mm(離心法)

TiO2各項質量指標對聚酯生產的影響:

(1)TiO2 含量是TiO2純度的表示,如純度低表示雜質多,雜質尤其是金屬(2)水分高會引起TiO2結塊,影響TiO2的分散性。

(3)PH是影響TiO2分散性的一個重要指標,TiO2晶格中的鈦部分被銻置換后,TiO2微粒表面帶負電,PH值與TiO2微粒表面的界面電位有一定的關系,在一定范圍內,TiO2分散性良好。

(4)三氧化二鐵:TiO2是由鈦鐵礦制造的,三氧化二鐵是原料中鐵留在TiO2中的量。鐵含量對聚酯生產的影響除PTA中說明的外,還有以下危害,其它金屬氧化物也一樣,如前所述TiO2負電的界面電位愈大,TiO2粒子間的排斥力愈大,某些金屬氧化物在溶液中呈離子狀態,金屬離子帶正電,表面帶負電的TiO2離子就被金屬離子吸引,離子的原子價愈高,越容易使TiO2粒子凝聚,幾乎呈幾何級數上升。檢查并測量TiO2水溶液的比電阻,是檢查TiO2帶電粒子的方法之一,是TiO2的一項重要質量指標。
(5)平均粒徑及粒徑分布:平均粒徑大小與測試方法有關,用離心法測試要求為0.3--0.4mm,用激光法測試為0.5--0.6mm,但用高倍顯微鏡測試的結果與離心法一樣。平均粒徑過小,如0.2mm的粒子較多對消光作用有影響,且不易分散,配制液粘度大,過小的TiO2顆粒吸附力大,比表面大,加入反應后更易凝聚。平均粒徑過大,粗大粒子多,加重TiO2配制的負荷,如果配制工藝不到位,造成產品中TiO2凝聚粒子超標,縮短熔體過濾器的使用周期。TiO2的粒徑分布為正態分布,要求σ小一點,過大或過小的粒子少一點。

(6)TiO2 凝聚粒子、凝集粒子

一般聚酯裝置中是將二氧化鈦與乙二醇配制成懸浮液,經球磨分散、離心、沉降、過濾后再加入第二酯化釜內室中的反應物中。為了保證聚酯產品的可紡性,也就是說聚酯熔體或切片中的凝聚粒子不得超過規定指標,對二氧化鈦的粒度分布有一定的要求,對配制懸浮液過程中的工藝參數,如分散時間、沉降時間、過濾方式等也有嚴格的控制。TiO2 凝聚粒子、凝集粒子對紡絲生產的影響如下:當粒子直徑大于纖維直徑的1/3時,會引起斷絲,影響長絲的單耗和滿卷率。影響紡絲過濾器和組件的使用周期。毛絲增多、纏輥嚴重使AA級品率下降。一般10mm的粒子對紡普通絲問題不大,對細旦絲、超細旦絲會產生嚴重的影響;20mm的粒子靠熔體過濾器除去,10--20mm的粒子是影響普通紡絲的重要因素。

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