Чем заменить диоксид титана?

Два свойства представляются важнейшими при рассмотрении альтернатив стандартному TiO2 - непрозрачность и белизна.

Не все кандидаты на замену TiO2 способны давать чистый белый цвет, но даже те, у которых имеется хорошая белизна, не могут конкурировать с TiO2 в области непрозрачности или кроющей способности. Непрозрачность, или способность красителя рассеивать свет, взаимосвязана с двумя параметрами. Первым является коэффициент преломления (R.I.). У рутиловых марок TiO2, которые производятся с помощью хлоридной технологии, самый высокий среди белых красителей коэффициент преломления R.I.

Тем не менее, как отмечает Питер Крински, менеджер по маркетингу пластмасс компании Millennium Inorganic Chemicals, на непрозрачность также влияют размер частиц и распределение размера частиц. Он говорит, что оптимальный размер частицы, способной рассеивать свет, составляет половину длины световой волны видимой части спектра, или примерно 0.2 микрона. Это среднее значение размера частиц красителей с TiO2, которые используются в пластмассовой отрасли. Кроме того, достижения в области контроля размера частиц позволили получить очень небольшое распределение размера частиц для последних марок рутилового красителя.

Одним из вопросов, по которому у экспертов по красителям для пластмасс нет единого мнения, является вопрос о том, как описать механизма наполнения TiO2. Билл Кирнс, технический специалист из компании M.A. Hanna Color, является представителем одной из школ мысли, мнение которой сводится к тому, что, как он говорит, TiO2 может быть наполнителем за счет отделения типичных частиц красителей размером 0.2 микрона от более крупных частиц менее дорогих материалов. Сообщается, что такой "дистанцирующий" подход был эффективен при работе с покрытиями, но в области пластмасс он является предметом споров. Решающим отличием здесь, очевидно, является то, что в тонких покрытиях объемная доля красителя TiO2 может превышать 50%, а в пластмассах это значение значительно ниже.

Виктор Мимо, технический вице-президент компании Ampacet Corp., отмечает, что у белого концентрата, содержащего 50% по массе TiO2, объемная доля красителя составляет всего 12-14%. "При таких небольших объемных долях частицы TiO2 уже находятся отдельно друг от друга, поэтому спейсеры не могут повысить непрозрачность и не влияют на нее".

Эту точку зрения поддерживает и Билл Лэшуэй, менеджер по услугам в области пластмасс компании Millennium. "Из-за низкой конечной концентрации, 2-4% по массе, при создании многих пленочных применений, добавление достаточного количества наполнителя для физического дистанцирования уже достаточно широко разбросанных частиц TiO2 отрицательно повлияет на физические свойства пленки и повысит ее стоимость". Он добавляет, что наполнители могут оказывать более положительное воздействие при использовании в более тяжелых пленках и формованных деталях, где непрозрачность повышается и за счет толщины продукта.