鈦白粉的光學(xué)性質(zhì)——白度
鈦白粉的光學(xué)性質(zhì)——白度
顏色是由物質(zhì)對可見光中不同波長的光波被吸收程度不同而形成的。日光是由許多波長不同的光波組合而成,每一種波長的光具有它特定的一種顏色,各種不同顏色的光組合起來,就成為白色。 物體在可見光[波長(λ)在0.39-0.77μm的電磁波〕下所呈現(xiàn)的不同顏色,是物體對可見光中不同波長的光波進(jìn)行不同程度的吸收和反射后所形成的。所謂“白度”,就是物質(zhì)對可見光吸收和反射兩部分之比,它又綜合了色調(diào)和亮度兩種光學(xué)效果,根據(jù)庫伯爾卡一芒克(Kubelka-Munk)理論,
由上式可知R∞與K/S成反比,K減小,S增大,白度和亮度就增大。 影響鈦白粉白度的因素是復(fù)雜的,在鈦白粉生產(chǎn)中,具有實(shí)際意義的是鈦白粉中的雜質(zhì)含量和粒徑與粒徑分布。因此為了提高白度,除了盡可能地減少雜質(zhì)含量,提高化學(xué)純度,避免二氧化鈦晶格出現(xiàn)缺陷來降低K值外,同時還要調(diào)整和控制二氧化鈦的粒徑和粒徑分布,增強(qiáng)其分散性,提高S值才行。 從下圖中可以看出二氧化鈦的光散射能、光吸收能及反射率與光線波長之間的關(guān)系。
影響鈦白粉白度的主要因素如下。
(1)鈦白粉中有害雜質(zhì)的種類和含量即使有害雜質(zhì)含量甚微,也會對白度產(chǎn)生明顯的影響,如鐵、鉻、鉆、鈰、銅、錳、釩、鉛等。雜質(zhì)的有害影響,不僅由于混人雜質(zhì)本身的顯色作用,而且由于雜質(zhì)離子,尤其是重金屬離子的存在,使鈦白粉晶格曲線扭曲變形失去對稱性而發(fā)生作用。金紅石型鈦白粉對雜質(zhì)的影響更為敏感,如氧化鐵在金紅石型鈦白粉中的含量大于0.003%時,就會呈現(xiàn)色彩,而在銳鈦型鈦白粉中的含量要大于0.009%才會發(fā)生色彩反應(yīng)。
(2)影響鈦白粉白度的各種雜質(zhì)的極限值。
(3)鈦白粉顆粒的形狀、大小和粒度分布這些因素都會對白度產(chǎn)生影響。鈦白粉的顆粒形狀要求外形輪廓光滑,不帶棱角,因?yàn)閹Ю饨堑谋砻鏁p弱對光的反射。粒子大小應(yīng)控制在0.2-0.4μm之間。即相當(dāng)于可見光的波長范圍(0.4-0.7μm)的一半,這樣才能獲得高的光散射能力,使其顏色顯得更白。其粒徑小于0.lμm時,晶體則是透明的;當(dāng)粒徑太大時,即產(chǎn)品中含有少量(0.1%-2%)粒徑為0.5μm以上的大粒子,就會降低顆粒對光的散射能力,就可能對顏料性能產(chǎn)生非常有害的影響。對于粒徑分布,則要求均勻,分布帶要狹窄。 (4)鈦白粉出現(xiàn)不理想的晶格結(jié)構(gòu)和出現(xiàn)混晶現(xiàn)象。