消光剂二氧化钛指标对聚酯生产的影响

消光剂二氧化钛质量指标对聚酯生产的影响
一、概述
由于化学纤维表面光滑，具有一定透明度，所以在光线照射下，因为反射光强度很大而产生极光，使纤维具有肉眼看起来很不愉快的强烈的光泽，若在纤维中添加少量折射率不同的物质，则光线向不同方向进行漫射，纤维光泽就变暗，这种方法称为消光，加入的物质称为消光剂。

一般聚酯工厂生产的消光涤纶长丝、短丝、聚酯切片都是需要加入了消光剂的。

所用的消光剂为二氧化钛，因为二氧化钛的折射率与涤纶的相差较大，二氧化钛比常见的合成纤维树脂的折射率高近2倍，其消光原理主要利用了它的高折射率，两者的折射率之差越大消光效果越好（锐钛型二氧化钛：2.55；聚酯：1.725），二氧化钛同时还具有化学稳定性高，不溶于水，在高温下不起变化，在后处理过程中不会消失等优点。

大有光（也称其为“超有光”）聚酯切片中的二氧化钛含量为零；“有光”聚酯切片中的二氧化钛含量为0.10%左右；“半消光”聚酯切片中的二氧化钛含量为（0.32±0.03）%；“全消光”聚酯切片中的二氧化钛含量为2.4%～2.5%。

钛白粉是一种最重要的白色无机颜料，成分是二氧化钛，英文名称：titanium dioxide，分子式为TiO2。

工业二氧化钛根据其晶型结构可分为锐钛型和金红石型。

金红石型晶体结构紧密，相对密度大，耐候性好，遮盖力高，着色力强，但颗粒硬，不容易分散，在化学纤维纺丝时容易磨损喷丝板、切丝刀，不宜作化学纤维的消光剂；锐钛矿型比较松软，白度白，易分散，适宜用作化学纤维的消光剂。

化纤钛白粉平均粒径一般在0.35μm，粒子很细，表面积很大，任何质量优越的钛白粉在储运、包装、堆放、和运输过程中又絮凝或凝聚在一起形成大粒粒团，在使用前一定要通过研磨才能使用，否则由于分散性不好会造成粒子在纤维中分散不均匀，不仅消光效果不好，甚至会出现毛丝、断丝现象。

二氧化钛经球磨分散后不仅能使絮凝后的二氧化钛重新分散开来，而且可能去除钛白粉中可能夹带的极微量大粒子（大于5微米）。

二氧化钛粒子表面带有负电荷，在溶液中由于相同电荷电斥力的作用使它保持稳定分散状态，如果在制造过程或于分散介质中吸附了其他离子，就会使分散性能降低。

二氧化钛分散在树脂中，其表面会吸附一层树脂层，这种单分子吸附层，具有走向缓冲作用，又称空间位阻效应，也能起到分散作用，使其保持稳定分散状态。

二、二氧化钛（TiO2 ）质量指标
分子量79.90
外观白色粉末
TiO2含量≥98wt %
H2O含量≤0.5wt %
pH值：7±0.5
铁（以Fe2O3计）≤0.01wt %
筛余（325目）≤0.03wt %
平均粒径0.2--0.3(m（离心法）
三、TiO2各项质量指标对聚酯生产的影响：
⑴TiO2 含量是TiO2纯度的表示，如纯度低表示杂质多，杂质尤其是金属杂质多会影响TiO2的再凝聚性。

⑵水分高会引起TiO2结块，影响TiO2的分散性。

⑶PH是影响TiO2分散性的一个重要指标，TiO2晶格中的钛部分被锑置换后，TiO2微粒表
面带负电，PH值与TiO2微粒表面的界面电位有一定的关系，在一定范围内，TiO2分散性良好。

⑷三氧化二铁：TiO2是由钛铁矿制造的，三氧化二铁是原料中铁留在TiO2中的量。

铁含量对聚酯生产的影响除PTA中说明的外，还有以下危害，其它金属氧化物也一样，如前所述TiO2负电的界面电位愈大，TiO2粒子间的排斥力愈大，某些金属氧化物在溶液中呈离子状态，金属离子带正电，表面带负电的TiO2离子就被金属离子吸引，离子的原子价愈高，越容易使TiO2粒子凝聚，几乎呈几何级数上升。

检查并测量TiO2水溶液的比电阻，是检查TiO2带电粒子的方法之一，是TiO2的一项重要质量指标。

⑸平均粒径及粒径分布
平均粒径大小与测试方法有关，用离心法测试要求为0.3--0.4(m，用激光法测试为0.5--0.6(m，但用高倍显微镜测试的结果与离心法一样。

平均粒径过小，如0.2(m的粒子较多对消光作用有影响，且不易分散，配制液粘度大，过小的TiO2颗粒吸附力大，比表面大，加入反应后更易凝聚。

平均粒径过大，粗大粒子多，加重TiO2配制的负荷，如果配制工艺不到位，造成产品中TiO2凝聚粒子超标，缩短熔体过滤器的使用周期。

TiO2的粒径分布为正态分布，要求σ小一点，过大或过小的粒子少一点。

TiO2粗大粒子的值随测试方法的不同而不同，有血球计数法、沉降法、离心法、消光法，最准确的是沉降法，血球计数法也可，另两种方法测不准。

但TiO2粗大粒子是一个重要指标，与供应商定货时要列入，并要确定测试方法后再确定具体指标。

⑹TiO2 凝聚粒子、凝集粒子
一般聚酯装置中是将二氧化钛与乙二醇配制成悬浮液，经球磨分散、离心、沉降、过滤后再加入第二酯化釜内室中的反应物中。

为了保证聚酯产品的可纺性，也就是说聚酯熔体或切片中的凝聚粒子不得超过规定指标，对二氧化钛的粒度分布有一定的要求，对配制悬浮液过程中的工艺参数，如分散时间、沉降时间、过滤方式等也有严格的控制。

TiO2 凝聚粒子、凝集粒子对纺丝生产的影响如下：
当粒子直径大于纤维直径的1/3时，会引起断丝，影响长丝的单耗和满卷率。

影响纺丝过滤器和组件的使用周期。

毛丝增多、缠辊严重使AA级品率下降。

一般10(m的粒子对纺普通丝问题不大，对细旦丝、超细旦丝会产生严重的影响；20(m的粒子靠熔体过滤器除去，10--20(m的粒子是影响普通纺丝的重要因素。

从上面可以看出该指标的重要性，它表征熔体质量的主要指标，所以在整个工艺设计中已充分考虑了如何使该指标达到规定要求，在制造过程中要严格遵守操作要求，达到预期的目标。

四、目前聚酯工厂使用纤维级别二氧化钛的现状
近年来，我国聚酯(包括聚酯纤维、聚酯树脂和薄膜等)的生产发展很快，2000年生产能力只有595万吨，2004年达到1650万吨，2005年进一步增加到2150万吨，主要的生产厂家有江苏仪征化纤股份有限公司、浙江远东化纤集团有限公司、辽阳石油化纤公司、上海石油化工股份有限公司、浙江恒逸集团有限公司、厦门翔鹭纺纤有限公司、广东开平涤纶企业集团公司以及济南正昊化纤新材料有限公司等。

2006年新投产的聚酯装置有浙江康鑫化纤、浙江世创石化、金鑫化纤等。

2004年我国聚酯产品的产量约为1170万吨，；2005年产量约为1390万吨。

根据中国聚酯协会预测，2008年我国聚酯的产量将达到约1730万吨。

半消光聚酯产品所占的比例很大，粗略估计在80%左右，因此需要二氧化钛的量比较大，我国生产纤维级别二氧化钛的技术与规模远远满足不了聚酯化纤生产的需要。

因此进口的二氧化钛的份额还是相当的大。

再说，我国是钛资源最丰富的国家，目前世界已探明的钛资源储量为44.l亿t（以TiO2计），我国的储量达8.4亿t，占世界总储量的19%（不包括近来发现的），全国20个省区有钛矿矿床142个左右。

特别引人注目的是，我国河南南召一泌阳境内发现一处世界级特大金红石矿藏，储量达5000万t以上。

金红石品位在2%－4%，相当于500个大型金红石矿床的规模。

这一发现对我国来说，具有重要的战略意义，会为我国发展钛白粉工业提供更有利的条件。

我国的二氧化钛企业发展也是比较快的，用在聚酯纤维方面的国产二氧化钛成功的厂家要数河北惠而信新材料有限公司，其产品质量与进口的差距很小。

国内大部分聚酯厂家都在或多或少的使用他们的二氧化钛，与德国的Sachtleben、日本的富士钛混用来降低生产成本。

下面两张图表就是三个厂家的产品分析数据对比表
五、结论
消光剂二氧化钛是聚酯化纤的重要助剂之一，虽然含量很少，但是影响是相当的大，使用不慎就会对产品质量、生产工艺造成很大的波动。

尤其是是对聚酯熔体过滤器、纺丝后加工的可纺性有很大负面影响。

希望通过对上述指标的分析，能够使大家对二氧化钛有更加深入的认识。