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鈦白粉是二氧化鈦的俗稱，優(yōu)良的白色性能使其在油墨、涂料、油漆、造紙等行業(yè)占據(jù)了市場的絕大份額，因此，被冠于“白色之王”的美譽(yù)，在我們的日常生活中，只要有白色產(chǎn)品或類白色產(chǎn)品，幾乎都有鈦白粉的參與。除了鈦白粉之外，類似產(chǎn)品還有鉛白、鋅白、立德粉、大白粉等，它們的市場份額遠(yuǎn)不及鈦白粉，而且各項性能較差，尤其是耐候性、光澤度等方面，因此它們只能應(yīng)用于低端行業(yè)。
目前，鈦白粉的生產(chǎn)有兩種方法，分別是硫酸法和氯化法，就全世界范圍內(nèi)來講，氯化法的產(chǎn)能要比硫酸法略多，而在我國，由于技術(shù)原因，硫酸法廠家遠(yuǎn)大于氯化法，氯化法的年產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量的5~8%。
硫酸法之所以應(yīng)用廣泛是因為它發(fā)展歷史悠久，工藝路線相當(dāng)成熟，對設(shè)備的配置要求很低，對原料的要求不高，鈦礦、鈦渣都可以，而且這種方法即可以生產(chǎn)金紅石型鈦白粉，又能生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉，基建要求低，投產(chǎn)時間短。由于以上原因，硫酸法鈦白粉被廣泛復(fù)制，在鈦白粉行業(yè)占有相當(dāng)重要的地位。相比氯化法，硫酸法又有自己的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在操作流程很長，各崗位操作復(fù)雜，機(jī)械化程度低，流程變量多，參數(shù)可控性不高，且“三廢”排放量大，污染嚴(yán)重，能源消耗巨大，屬于高能耗、高污染企業(yè)。雖然硫酸法缺點(diǎn)眾多，也有被其他方法代替的趨勢，但是現(xiàn)階段人們對它的熱情不減，生命力依舊頑強(qiáng)，在將來的很長時間內(nèi)依舊會占據(jù)重要的地位。
盡管氯化法比較先進(jìn)，流程短，自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是它的原料來源困難，成本高，雖然“三廢”排放量少，但是將生產(chǎn)高鈦渣和人造金紅石所排放的廢棄物計算在內(nèi)，其“三廢”排放總量也是相當(dāng)龐大的。同時，其技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)難度大，對設(shè)備和材料要求高，推廣起來還是有一定的難度。
在鈦白粉的各項指標(biāo)中，白度是比較重要的指標(biāo)之一，由于鈦白粉的白度較高，也是被稱為“白色之王”的主要原因，但是鈦白粉的白度并非定值，而是根據(jù)生產(chǎn)方法和工藝參數(shù)改變的，當(dāng)然白度是越高越好。關(guān)于鈦白粉白度的影響因素國內(nèi)外研究的較少，相關(guān)論文及著作解釋的也較為寬泛。孫莉[1]通過研究二氧化鈦粒子的大小、形狀、粒度分布以及雜質(zhì)的種類和晶核缺陷簡要說明了它們與白度的關(guān)系，但對于理論解釋較少，沒有找到根本原因；李俊峰、張兵兵等著重對表面處理的影響做了相關(guān)研究，認(rèn)為漿料分散性、pH值、化學(xué)品加入順序等對最終產(chǎn)品性有較大影響，但對白度的解釋極少；喬梁[3]雖未對鈦白粉的白度進(jìn)行研究，但對純堿的白度做了相關(guān)說明，認(rèn)為粒度、鐵含量和生產(chǎn)工藝對產(chǎn)品性能有較大影響。
2 白度的定義及分類
白是具有光反射比高和色飽和度低的特殊顏色屬性，是基于目視感知而判斷反射物體所能顯白的程度。一般當(dāng)物體表面對可見光譜內(nèi)所有波長的反射比都在80%以上時，可認(rèn)為該物體表面為白色。白色位于色空間中相當(dāng)狹窄的范圍內(nèi)，它們與其他顏色一樣，可以用三維量（即光反射比Y、純度C、主波長λ）來表示。但人們卻習(xí)慣將不同白度物體按一維量白度（W）排序來定量評價其白色程度，而把理想白色（如高純度硫酸鋇，其白度值為100%）作為參比標(biāo)準(zhǔn)。無論是目視評定白度，還是用儀器評定白度，都必須建立在公認(rèn)的“標(biāo)準(zhǔn)”基礎(chǔ)上。所以，所謂白度是指距離理想白色的程度。
為了便于研究及比較，人們引入三刺激值Y（明度）、興奮純度（Pe），以及L、a、b值幾個物理量來規(guī)范白度或顏色。對于Y和Pe來講，不同的人有不同的看法，有資料顯示物體表面Y＞70，Pe＜10時可看做白色，有的則顯示Y=70~90，Pe=0~10時為白色。
為了進(jìn)一步改進(jìn)和同一顏色的評價方法，國際照明委員會（CIE）引用了L、a*、b*三個數(shù)值來表示某一顏色，L值為亮度，變化范圍了0~100，L=0為完全黑暗，即為黑色，L=100為明亮。a*、b*值有正負(fù)之分，其中a表示紅綠色，-a*為綠色，絕對值越大，綠色飽和度越大，+a*為紅色，數(shù)值越大，紅色越強(qiáng)烈。b*值為黃藍(lán)色，-b*為藍(lán)色，絕對值越大，藍(lán)色越深，+b*為黃色，數(shù)值越大，黃色越深。有了這三個數(shù)值之后可在空間建立三維顏色坐標(biāo)系，見圖1，L、a、b為坐標(biāo)軸，任何一種可見光顏色都可以在坐標(biāo)系中表示出來，這種表示方法比于Y和Pe更為精確，適用范圍更廣。
圖1 三維顏色坐標(biāo)系
目前，國際上對于白度的計算公式或方法有多種，如甘茨白度、藍(lán)光白度、亨特百度、Tabble白度、建材白度等，甚至每個行業(yè)或企業(yè)都有不同的評定方法，就是用頻率來看，甘茨白度、藍(lán)光白度、亨特白度是應(yīng)用最為廣泛的三種，下面簡單介紹一下。
2.1甘茨白度
甘茨白度是CIE在20世紀(jì)80年代公布的白度公式，其特點(diǎn)是以物體顏色的三刺激值為依據(jù)進(jìn)行計算，相關(guān)的公式如下：
W10為干茨白度值，TW、TW10為淡色調(diào)指數(shù)，Y、x10、y10為在10°視場下測得的式樣值，xn、yn為在10°視場下D65標(biāo)準(zhǔn)光源的坐標(biāo)值，其中xn=0.3138，yn=0.3309。該公式的優(yōu)點(diǎn)是對于白度較好的物質(zhì)測量結(jié)果較為準(zhǔn)確，但是對于其他顏色的測量準(zhǔn)確性較差，一般只用于評價白色物質(zhì)。
2.2 藍(lán)光白度
藍(lán)光白度簡寫為Wb或R457，公式為：
Wb=Kb∑R(λ)F(λ)△λ
該公式中，Kb為歸化系數(shù)，數(shù)值為Kb=∑F(λ) △λ，R(λ)為標(biāo)準(zhǔn)白板的藍(lán)光白度儀器相同照明觀察條件下的光譜亮度因數(shù)，F(xiàn)(λ)為藍(lán)光白度計的相對光譜相應(yīng)分布，λ為波長。由于該公式的參考量較多，二期計算起來較為繁瑣，因此通常用三刺激值色度測量儀（D65在10°下測量）測出的Z值來轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化公式為：
Wb=0.925Z+1.16
上述公式也具有一定的使用范圍，因其參數(shù)較少，計算方便在油墨、涂料等領(lǐng)域可作為計算參考，而且準(zhǔn)確性較高。
2.3亨特白度
亨特白度在我國比較通用，在國標(biāo)中也有明確規(guī)定，亨特白度用WH表示，計算公式如下：
式中a、b為亨特色品指數(shù)，L為亨特明度指數(shù)。亨特白度的測量有兩種方法，一種是在C照明體2°視場中，亨特指數(shù)L、a、b分別為：
另一種亨特白度的測量方法是在D65標(biāo)準(zhǔn)照明體10°的視場中，亨特指數(shù)L、a、b分別為：
上述各式中X2、Y2、Z2與X10、Y10、Z10分別為2°視場和10°視場中的三刺激值。該方法的特點(diǎn)是以色差形式計算白度值，測定結(jié)果的白度值較高，極差較小，適用于白度值較高的樣品的測量，在鈦白粉行業(yè)中應(yīng)用較多。
