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鈦白粉學名為二氧化鈦( Titanium Dioxide)。

1 鈦白粉 -簡介

鈦白粉鈦白粉
鈦白粉學名為二氧化鈦( Titanium Dioxide)。分子量:79.88,是一種白色無機顏料,具有無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料,廣泛應用於塗料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業。

2 鈦白粉 -成分結構

它有金紅石型(Rutile R型)和銳鈦型(Anatase 型)二種結構,金紅石晶體結構緻密,比較穩定,光學活性小,因而耐候性好,同時有較高的遮蓋力,消色力。

3 鈦白粉 -應用領域

鈦白粉按用途分塗料類鈦白粉和非塗料類鈦白粉,塗料類鈦白粉主要用在塗料、油漆、油墨等產品的生產上,主要有金紅石型鈦白粉和銳鈦型鈦白粉,非塗料類鈦白粉廣泛應用在搪瓷、陶瓷、玻璃、合金、電子陶瓷、焊條等產品的生產上,主要有搪瓷級鈦白粉、陶瓷級鈦白粉、電子陶瓷級鈦白粉、玻璃級鈦白粉、合金級鈦白粉、焊條級鈦白粉等品種。
 
鈦白粉在橡膠行業中既作為著色劑,又具有補強、防老化、填充作用。在白色和彩色橡膠製品中加入鈦白粉,在日光照射下,耐日晒,不開裂、不變色,伸展率大及耐酸鹼。橡膠用鈦白粉,主要用於汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等,一般以銳鈦型為主。但用於汽車輪胎生產量,常加入一定量的金紅石型產品,以增強抗臭氧和抗紫外線能力。
 
鈦白粉在化妝品中應用也日趨廣泛。由於鈦白粉無毒,遠比鉛白優越,各種香粉幾乎都用鈦白粉來代替鉛白和鋅白。香粉中只須加入5%-8%的鈦白粉就可以得到永久白色,使香料更滑膩,有附著力、吸收力和遮蓋力。在水粉和冷霜中鈦白粉可減弱油膩及透明的感覺。其他各種香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用鈦白粉。

用鈦白粉製得的瓷釉透明度強,具有質量小、抗衝擊力強、機械性能好、色彩鮮艷、不易污染等特點。食品和醫藥用鈦白粉為純度很高、重金屬含量低、遮蓋力強的鈦白粉。

GR複合鈦白顏料---替代鈦白粉使用----鈦白粉---鈦白---鈦白顏料----複合鈦白顏料----二氧化鈦

GR複合鈦白顏料是精選結構外型和粒度分佈等與鈦白類似,且表面具有反應活性的無機粉體為基本原料(內核),TiO2為包膜物,應用新材料改性複合製備、無機包膜、粉體均化等高新技術,通過二者的分割細化,表面羥基化改造和機械力化學反應等方式製備而成的新型複合白色顏料,它具有與鈦白粉相同或近似的物化性質,因而具有二氧化鈦顏料性質。廣泛應用於塗料、塑料、橡膠、油墨行業,可取得與使用鈦白粉相同的技術性能,且較大幅度地降低原材料的使用成本。

GR複合鈦白顏料的生產和應用,是解決鈦白粉生產中的鈦資源短缺、降低環境污染、提高鈦白資源利用率的有效途徑。產品的製備和應用技術通過北京市科委組織的專家鑒定,被評定達到國際先進水平,產品被評定為安徽省高新技術產品。
GR 複合鈦白顏料性能特點
1、GR複合鈦白顏料製備技術達到國際先進水平,包核物的選用、包核物與包膜物表面羥基化以及複合白色顏料具有與鈦白粉接近或相同性能的特點在國內外均屬首創。

2、GR複合鈦白顏料顆粒表面呈結晶TiO2性能,晶型分金紅石型和銳鈦型,因此產品具有與鈦白粉相同或近似的性能,如:遮蓋力、白度、吸油量等。

3、GR複合鈦白顏料與鈦白粉比:產品的粒度、粒徑分佈更佳,複合物的異質性質及低密度,使得產品在塗料體系中使用具有更佳的分散性和適用性。

4、消費成本較鈦白粉大幅度降低,產品成本小於鈦白粉3000-5000元/噸。

5、生產過程對環境無污染,符合國家可持續發展的產業政策。
GR 複合鈦白顏料性能驗證
1、GR複合鈦白顏料對塗料對比率性能的影響

塗料的遮蓋性能是反映白色顏料性能的最直接和最關鍵的指標,在塗料其它組分和條件相同的前提下,塗料的遮蓋力越強,表明顏料的遮蓋性能越強。

2、GR複合鈦白顏料對紫外光的吸收屏蔽性能

將GR複合鈦白顏料(金紅石型)與金紅石鈦白粉(R818)用水配成0.2%的懸浮體,經超聲波分散20分鐘后,取樣放入72型紫外與可見光分光光度計中測試其光透過率(見表4),以此來判斷產品對紫外光的吸收情況。

GR複合鈦白顏料、金紅石鈦白粉分別與水組成的懸浮體對各波長單色光的透過率與規律基本一致,對波長小於400nm的紫外光透過率均極低,隨著入射光波長的增加,懸浮體的光透過率大幅度增加,至700nm已達40%以上。由於懸浮體透過率的差別可近似認為是固體物質本身的因素所導致,因此認為GR複合鈦白顏料與金紅石鈦白粉相比,對紫外光均有很強的吸收屏蔽作用。

金紅石鈦白粉對紫外線的吸收屏蔽作用是其具備最佳化學穩定性和良好的耐老化、抗粉化和抗變色性能的體現,GR複合鈦白顏料呈現的相似光學特性顯示了其同樣具備耐老化等光穩定性能。

通過以上兩項實驗可以看出:在塗料體系中使用GR複合鈦白顏料可限得與鈦白粉相同或相近的性能指標; GR複合鈦白顏料可廣泛應用於塗料體系中,改善塗料的性能,較大幅度的降低材料的使用成本。
物化性質(Physical Properties)
1、TiO2(W%):≥90;
2、白度(與標準樣比):≥98%;
3、吸油量(g/100g):≤23;
4、PH值:7.0~9.5;
5、105℃揮發份(%):≤0.5;
6、消色力(與標準樣比):≥95%;
7、遮蓋力(g/m2):≤45;
8、325目篩余物:≤0.05%;
9、電阻率:≥80Ω·m;
10、平均粒徑:≤0.30μ·m;
11、分散性:≤22μ·m;
12、水溶物(W%):≤0.5
13、密度4.23
14、沸點2900 ℃
15、熔點1855 ℃
分子式:TiO2
分子量:79.87
CAS 登錄號:13463-67-7
EINECS 登錄號:236-675-5

4 鈦白粉 -主要特性

物理性質
1)相對密度
在常用的白色顏料中,二氧化鈦的相對密度最小,同等質量的白色顏料中,二氧化鈦的表面積最大,顏料體積最高。

2)熔點和沸點
由於銳鈦型在高溫下會轉變成金紅石型,因此銳鈦型二氧化鈦的熔點和沸點實際上是不存在的。只有金紅石型二氧化鈦有熔點和沸點,金紅石型二氧化鈦的熔點為1850℃、空氣中的熔點為(1830±15)℃、富氧中的熔點為1879℃,熔點與二氧化鈦的純度有關。金紅石型二氧化鈦的沸點為為(3200±300)℃,在此高溫下二氧化鈦稍有揮發性。

3)介電常數
由於二氧化鈦的介電常數較高,因此具有優良的電學性能。在測定二氧化鈦的某些物理性質時,要考慮二氧化鈦晶體的結晶方向。銳鈦型二氧化鈦的介電常數比較低,只有48。

4)電導率
二氧化鈦具有半導體的性能,它的電導率隨溫度的上升而迅速增加,而且對缺氧也非常敏感。金紅石型二氧化鈦的介電常數和半導體性質對電子工業非常重要,可利用該性質生產陶瓷電容器等電子元器件。

5)硬度
按莫氏硬度十分制標度,金紅石型二氧化鈦為6~6.5,銳鈦型二氧化鈦為5.5~6.0,因此在化纖消光中為避免磨損噴絲孔而採用銳鈦型。

6)吸濕性
二氧化鈦雖有親水性,但其吸濕性不太強,金紅石型較銳鈦型為小。二氧化鈦的吸濕性與其表面積的大小有一定關係,表面積大,吸濕性高,還與表面處理與性質有關。

7)熱穩定性
二氧化鈦屬於熱穩定性好的物質。

8) 粒度
鈦白粉粒度分佈是一個綜合性的指標,它嚴重影響鈦白粉顏料性能和產品應用性能,因此,對於遮蓋力和分散性的討論可直接從粒度分佈上進行分析。

影響鈦白粉粒度分佈的因素較為複雜,首先是水解原始粒徑的大小,通過控制和調節水解工藝條件,使原始粒徑在一定範圍內。其次是煅燒溫度,偏鈦酸在煅燒的過程中,粒子經歷一個晶型轉化期和成長期,控制適宜的溫度,使成長粒子在一定範圍內。最後就是產品的粉碎,通常對雷蒙磨的改造和分析器轉速的調節,控制粉碎質量,同時可以採用其它粉碎設備,例如:萬能磨、氣流粉碎機和錘磨裝置。
晶體性質

  二氧化鈦在自然界有三種結晶形態:金紅石型、銳鈦型和板鈦型。板鈦型屬斜方晶系,是不穩定的晶型,在650℃以上即轉化成金紅石型,因此在工業上沒有實用價值。銳鈦型在常溫下是穩定的,但在高溫下要向金紅石型轉化。其轉化強度視製造方法及煅燒過程中是否加有抑制或促進劑等條件有關。一般認為在165℃以下幾乎不進行晶型轉化,超過730℃時轉化得很快。金紅石型是二氧化鈦最穩定的結晶形態,結構緻密,與銳鈦型相比有較高的硬度、密度、介電常數與折光率。金紅石型和銳鈦型都屬於四方晶系,但具有不同的晶格,因而X射線圖象也不同,銳鈦型二氧化鈦的衍射角位於25.5°,金紅石型的衍射角位於27.5°。金紅石型的晶體細長,呈棱形,通常是孿晶;而銳鈦型一般近似規則的八面體。   金紅石型比起銳鈦型來說,由於其單位晶格由兩個二氧化鈦分子組成而銳鈦型卻是由四個二氧化鈦分子組成,故其單位晶格較小且緊密,所以具有較大的穩定性和相對密度,,因此具有較高的折射率和和介電常數及較低的熱傳導性。二氧化鈦的三種同分異構體中只有金紅石型最穩定,也只有金紅石型可通過熱轉換獲得。天然板鈦礦在650℃以上即轉換為金紅石型,銳鈦礦在915℃左右也能轉變呈金紅石型。 

化學性質
二氧化鈦的化學性質極為穩定,是一種偏酸性的兩性氧化物。常溫下幾乎不與其他元素和化合物反應,對氧、氨、氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫都不起作用,不溶於水、脂肪,也不溶於稀酸及無機酸、鹼,只溶於氫氟酸。但在光作用下,鈦白粉可發生連續的氧化還原反應,具有光化學活性。 這一種光化學活性,在紫外線照射下銳鈦型鈦白粉尤為明顯,這一性質使鈦白粉即使某些無機化合物的光敏氧化催化劑,又是某些有機化合物光敏還原催化劑。

應急處理:隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿一般作業工作服。避免揚塵,小心掃起,置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。

二氧化鈦(或稱鈦白粉)廣泛用於各類結構表面塗料、紙張塗層和填料、塑料及彈性體,其它用途還包括陶瓷、玻璃、催化劑、塗布織物、印刷油墨、屋頂鋪粒和焊劑。據統計,2006年全球二氧化鈦需求達460萬噸,其中塗料行業佔58%、塑料行業佔23%、造紙10%、其他9%。鈦白粉既可用鈦鐵礦、金紅石製取,也可用鈦渣製取。鈦白粉生產工藝有兩種:即硫酸鹽工藝和氯化物工藝,硫酸鹽法的技術比氯化物法簡單,可以用品位低和比較便宜的礦物。目前世界上約有47%產能採用硫酸鹽工藝,53%產能為氯化物工藝。

5 鈦白粉 -生產工藝

  鈦白粉生產方法主要有硫酸法和氯化法。 
  硫酸法是用鈦精礦或酸溶性鈦渣與硫酸反應進行酸解反應,得到硫酸氧鈦溶液,經水解得到偏鈦酸沉澱;再進入轉窯煅燒產出TiO2。硫酸法以間歇法操作為主,生產裝置彈性大,利於開停車及負荷調整。但其工藝複雜,需要近二十幾道工藝步驟,每一工藝步驟必須嚴格控制,才能生產出最好質量的鈦白粉產品,並滿足顏料的最優性能。硫酸法既可生產銳鈦型產品,又可生產金紅石型產品。 
  氯化法是用含鈦的原料,以氯化高鈦渣、或人造金紅石、或天然金紅石等與氯氣反應生成四氯化鈦,經精餾提純,然後再進行氣相氧化;在速冷后,經過氣固分離得到TiO2。該TiO2因吸附一定量的氯,需進行加熱或蒸氣處理將其移走。該工藝簡單,但在1000℃或更高條件氯化,有許多化學工程問題如氯、氯氧化物、四氯化鈦的高腐蝕需要解決,再加上所用的原料特殊,較之硫酸法成本高。氯化法生產為連續生產,生產裝置操作的彈性不大,開停車及生產負荷不易調整,但其連續工藝生產,過程簡單,工藝控制點少,產品質量易於達到最優的控制。再加上沒有轉窯煅燒工藝形成的燒結,其TiO2原級粒子易於解聚,故所所以在表觀上人們習慣認為氯化法鈦白粉產品的質量更優異.
        世界上第二大鈦白粉生產商——美國千禧化學公司日前表示,未來幾年全球鈦白粉需求增速將超過產能增長速度,從而推動鈦白粉裝置開工率升高,預計2010-2011年世界鈦白粉開工率達到90%左右。萊昂德爾化學公司無機化學品副總裁Gary Cianfichi在巴塞羅那最近召開歐洲鈦白粉年會上表示,全球鈦白粉開工率已由2004年的90%以上降低至目前的87%-88%水平,預計未來市場將進一步轉好,未來5年需求增速平均為2.8%/年,而供應增速僅為1.9%/年。目前世界鈦白粉產能已由2005年的400萬噸/年增加至530萬噸/年,且主要集中在中國,據估計中國鈦白粉產能已達75萬噸/年。
        新增產能很少,主要有萊昂德爾公司的投資2000萬美元的法國Thann超細鈦白粉項目,Tronox和Kumba Resources公司50/50比例的合資公司Tiwest計劃投資3500-4500萬美元對位於澳大利亞Kwinana生產廠擴能4-5萬噸/年,計劃2009年之前完工。亨茲曼化學公司目前正在對英國Greatham投資8000萬美元新建一座5萬噸/年鈦白粉廠,將採用Icon技術。杜邦公司已經與中國方面簽訂協議,在2010年之前在中國東營建設一座20萬噸/年新廠。
         去年亞洲和歐洲鈦白粉價格相對穩定,去年美國鈦白粉價格上漲了10%-16%,今年一季度美國市場交貨價格為2300-2400美元/噸,歐洲價格為1900-2000歐元/噸,亞太地區現貨價格2200-2300美元/噸。

6 鈦白粉 -用途

鈦白粉被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料,廣泛應用於塗料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業。
鈦白粉(二氧化鈦)化學性質穩定,在一般情況下與大部分物質不發生反應。在自然界中二氧化鈦有三種結晶:板鈦型、銳鈦和金紅石型。板鈦型是不穩定的晶型,無工業利用價值,銳鈦型(Anatase)簡稱A型,和金紅石型(Rutile)簡稱R型,都具有穩定的晶格,是重要的白色顏料和瓷器釉料,與其他白色顏料比較有優越的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性、和化學穩定性,特別是沒有毒性。

鈦白粉廣泛用於塗料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫藥、食品等行業。

塗料行業是鈦白粉的最大用戶,特別是金紅石型鈦白粉,大部分被塗料工業所消耗。用鈦白粉製造的塗料,色彩鮮艷,遮蓋力高,著色力強,用量省,品種多,對介質的穩定性可起到保護作用,並能增強漆膜的機械強度和附著力,防止裂紋,防止紫外線和水分透過,延長漆膜壽命。

塑料行業是第二大用戶,在塑料中加入鈦白粉,可以提高塑料製品的耐熱性、耐光性、耐候性,使塑料製品的物理化學性能得到改善,增強製品的機械強度,延長使用壽命。

造紙行業是鈦白粉第三大用戶,作為紙張填料,主要用在高級紙張和薄型紙張中。在紙張中加入鈦白粉,可使紙張具有較好的白度,光澤好,強度高,薄而光滑,印刷時不穿透,質量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經表面處理的銳鈦型鈦白粉,可以起到熒光增白劑的作用,增加紙張的白度。但層壓紙要求使用經過表面處理的金紅石型鈦白粉,以滿足耐光、耐熱的要求。

鈦白粉還是高級油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的油墨耐久不變色,表面潤濕性好,易於分散。油墨行業所用的鈦白粉有金紅石型,也有銳鈦型。

紡織和化學纖維行業是鈦白粉的另一個重要應用領域。化纖用鈦白粉主要作為消光劑。由於銳鈦型比金紅型軟,一般使用銳鈦型。化纖用鈦白粉一般不需表面處理,但某些特殊品種為了降低二氧化鈦的光化學作用,避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解,需進行表面處理。

鈦白粉在橡膠行業中既作為著色劑,又具有補強、防老化、填充作用。在白色和彩色橡膠製品中加入鈦白粉,在日光照射下,耐日晒,不開裂、不變色,伸展率大及耐酸鹼。橡膠用鈦白粉,主要用於汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等,一般以銳鈦型為主。但用於汽車輪胎生產量,常加入一定量的金紅石型產品,以增強抗臭氧和抗紫外線能力。

鈦白粉在化妝品中應用也日趨廣泛。由於鈦白粉無毒,遠比鉛白優越,各種香粉幾乎都用鈦白粉來代替鉛白和鋅白。香粉中只須加入5%-8%的鈦白粉就可以得到永久白色,使香料更滑膩,有附著力、吸收力和遮蓋力。在水粉和冷霜中鈦白粉可減弱油膩及透明的感覺。其他各種香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用鈦白粉。

用鈦白粉製得的瓷釉透明度強,具有質量小、抗衝擊力強、機械性能好、色彩鮮艷、不易污染等特點。食品和醫藥用鈦白粉為純度很高、重金屬含量低、遮蓋力強的鈦白粉。

7 鈦白粉 -識別鈦白粉最簡單有效的方法

物理方法:

  1、最簡單的方法是比較手感,假鈦白粉較滑,真鈦白粉較澀

  2、水沖,手上沾點鈦白粉,假的容易衝掉,真的不容易衝掉

  3、取一杯清水,丟鈦白粉進去,浮上來的為真,沉澱下去的為假(如果是活化改性的產品就不靈了呵呵)。

  化學方法:

  1、摻了輕鈣或重鈣:加入稀硫酸或鹽酸,有氣泡可以使澄清石灰水變渾濁,因為碳酸鈣會與酸反應產生二氧化碳

  2、摻了立德粉:加入稀硫酸或鹽酸,有臭雞蛋氣味

  3、做成乳膠漆,加鐵紅,顏色深,說明遮蓋力差的為假或質量很差的鈦白粉。
  

另外還有兩個比較好的方法:

1. 利用同樣的PP+30%GF+5%PP-G-MAH+0.5%鈦白粉,強度越低,鈦白粉(金紅石)越真。

2.選擇一個透明樹脂,比如透明ABS+0.5%的鈦白粉,測量透光率,透光率越低,鈦白粉越真。

8 鈦白粉 -製造方法

鈦白粉製造方法也有兩種:硫酸法(Soleplate Process)和氯化法(Chloride Process)。
 
硫酸法
是將鈦鐵粉與濃硫酸進行酸解反應生產硫酸亞鈦,經水解生成偏鈦酸,再經煅燒、粉碎即得到鈦白粉產品。此法可生產銳鈦型和金紅石型鈦白粉。硫酸法的優點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料,技術較成熟,設備簡單,防腐蝕材料易解決。其缺點是流程長,只能以間歇操作為主,濕法操作,硫酸、水消耗高,廢物及副產物多,對環境污染大。
 
氯化法
氯化法是將金紅石或高鈦渣粉料與焦炭混合後進行高溫氯化生產四氯化鈦,經高溫氧化,再經過濾、水洗、乾燥、粉碎得到鈦白粉產品。氯化法只能生產金紅石型產品。氯化法優點是流程短,生產能力易擴大,連續自動化程度高,能耗相對低,「三廢」少,能得到優質產品。其缺點是投資大,設備結構複雜,對材料要求高,要耐高溫、耐腐蝕,裝置難以維修,研究開發難度大。

相關詞條

       金紅石型鈦白粉
       二氧化鈦
       銳鈦型鈦白粉
搪瓷級鈦白粉
       陶瓷級鈦白粉
       焊條級鈦白粉
       玻璃級鈦白粉
       電子陶瓷級鈦白粉
       合金級鈦白粉
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