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| 鈦白粉是什么？為什么鈦白粉如此受歡迎？ |
| 2017-10-25 |
| ? 鈦白粉、鈦白、二氧化鈦等經(jīng)常被提及，涂料、化纖、造紙、塑料、油墨、搪瓷、電焊條、冶金、電子工業(yè)、日用品工業(yè)等均有其身影。鈦白粉是什么？為什么鈦白粉如此受歡迎？ 何為鈦白粉？ 鈦白粉是二氧化鈦( Titamium Dioxide)的商品名稱，俗稱鈦白。它有金紅石型(Rutile R型)和銳鈦型(Auatase A型)二種結(jié)構(gòu)，金紅石晶體結(jié)構(gòu)致密，比較穩(wěn)定，光學(xué)活性小，因而耐候性好，同時有較高的遮蓋力，消色力，因而有更好的應(yīng)用性能，獲得更為廣泛的應(yīng)用。 按生產(chǎn)工藝路線分為硫酸法鈦白粉、氯化法鈦白粉；按結(jié)晶形態(tài)分為銳鈦型和金紅石型二大類；按使用對象分為顏料鈦白粉和特殊專用鈦白粉等等。 鈦白粉應(yīng)用 涂料：色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強(qiáng)，用量省，品種多，對介質(zhì)的物理穩(wěn)定性可起到保護(hù)作用，并能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)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：加入鈦白粉，作為著色劑使用，還可以提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化學(xué)性能得到改善，增強(qiáng)制品的機(jī)械強(qiáng)度，延長使用壽命。 造紙：使紙張具有較好的白度，光澤好，強(qiáng)度高，薄而光滑，印刷時不穿透，質(zhì)量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經(jīng)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。 油墨：含有鈦白粉的油墨耐久不變色，表面潤濕性好，易于分散。油墨行業(yè)所用的鈦白粉有金紅石型，也有銳鈦型。 橡膠：既作為著色劑，又具有補(bǔ)強(qiáng)、防老化、填充作用。在白色和彩色橡膠制品中加入鈦白粉，在日光照射下，耐日曬，不開裂、不變色，且伸展率大及耐酸堿。橡膠用鈦白粉，主要用于汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運(yùn)動器材等，一般以銳鈦型為主。但用于汽車輪胎生產(chǎn)時，常加入一定量的金紅石型產(chǎn)品，以增強(qiáng)其抗臭氧和抗紫外線能力。 化妝品：由于鈦白粉無毒，遠(yuǎn)比鉛白優(yōu)越，所以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、防曬霜、皂片、白色香皂、剃鬚膏和牙膏中往往也用鈦白粉。 紡織和化學(xué)纖維：化纖用鈦白粉主要作為消光劑。因銳鈦型比金紅石型軟，因此一般使用銳鈦型。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(xué)作用，避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解，需進(jìn)行表面處理。 為什么鈦白粉如此受歡迎？ 鈦白粉的應(yīng)用主要是其著色作用，優(yōu)異的白度使之備受青睞！為什么呢？ 1、在常用的白色顏料中，二氧化鈦的相對密度最小，同等質(zhì)量的白色顏料中，二氧化鈦的表面積最大，顏料體積最高。 顏料名稱 相對密度/(g/cm3) 銳鈦型二氧化鈦 3.8~3.9 金紅石型二氧化鈦 4.2~4.3 板鈦型二氧化鈦 4.12~4.23 堿式碳酸鉛 6.8~6.9 硫酸鉛 6.4~6.6 氧化鋅 5.5~5.7 鋅鋇白 4.2~4.3 硫化鋅 4.0 2、在常用的白色顏料中，二氧化鈦的折射率最高，遮蓋力、著色力非常好。 常用的白色顏料折射率對比 白色顏料/填料 折射率 硅藻土 1.45 二氧化硅 1.41-1.49 碳酸鈣 1.63 重晶石 1.64 陶土（白土） 1.65 硅酸鎂 1.65 立德粉 1.84 氧化鋅 2.02 堿性碳酸白粉 1.94-2.09 氧化銻 2.09-2.29 硫化鋅 2.37 銳鈦型二氧化鈦 2.55 金紅石二氧化鈦 2.73 常見白色顏料遮蓋力的相對值 顏料名稱 遮蓋力相對值 金紅石型二氧化鈦 100 銳鈦型二氧化鈦 78 硫酸鋅 38 立德粉 18 氧化鋅 14 三氧化二銻 14 碳酸鉛 10 硫酸鉛 9 硅酸鉛 8 常用白色顏料折射率與著色力對比 顏料名稱 折射率 著色力(雷諾值) 金紅石型二氧化鈦 2.71 1650~1700 銳鈦型二氧化鈦 2.55 1200~1300 硫化鋅 2.37 660 鋅白 2.03 300 鉛白 1.99 300 立德粉 1.84 260 從以上表中數(shù)據(jù)對比，可以發(fā)現(xiàn)鈦白粉的遮蓋力、著色力是絕對的優(yōu)異。 金紅石型與銳鈦型鈦白粉的比較 前文已經(jīng)提及，鈦白粉按照晶體結(jié)構(gòu)分為金紅石型（Rutile，簡稱R型）和銳鈦型（Anatase，簡稱A型）。他們的區(qū)別在哪里呢？ 1、金紅石與銳鈦型鈦白粉的物性 物性 金紅石型 銳鈦型 結(jié)晶系 四方晶系 四方晶系 相對密度 3.9~4.2 3.8~4.1 折射率 2.76 2.55 莫氏硬度 6-7 5.5-6 電容率 114 31 熔點(diǎn) 1858 高溫時轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型 吸油度 16～48 18～30 著色強(qiáng)度 1650~1900 1200~1300 顆粒大小 0.2~0.3 0.3 2、金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉對比 金紅石型鈦白粉的晶型結(jié)構(gòu)為菱形，折射率為2.75.銳鈦型鈦白粉的晶型結(jié)構(gòu)為錐形，折射率為2.55。前面的折射率對比可知，金紅石型鈦白粉的折射率較高，因而也具有較高的著色力。如果以金紅石型鈦白粉的著色力為100%作為基準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示銳鈦型鈦白粉的著色力僅為78-83%。所以金紅石型鈦白粉具有較高的著色力。在塑料、涂料著色時，使用金紅石型鈦白粉可降低添加量，或提高著色力。 在白色色光的色相方面，由于金紅石型鈦白粉在紫光區(qū)的反射率比較低，因此，金紅石型鈦白粉有偏黃色調(diào)。相對而言，銳鈦型鈦白粉，由于在紫光-紫外光區(qū)域內(nèi)的反射率比較高，銳鈦型鈦白粉具有較純正的白色色光。 對白色色母粒及白色漿的用戶而言，金紅石型鈦白粉有偏黃色調(diào)是很不受歡迎的，給人的感覺是比較陳舊的。尤其對各類用于精細(xì)印刷的高品質(zhì)包裝膜來說，偏黃底色將使精細(xì)印刷圖像的鮮艷度、層次感下降。許多廠家在生產(chǎn)白色母粒和白色漿的過程中加入藍(lán)色顏料進(jìn)行調(diào)色，希望以藍(lán)色顏料的加入，補(bǔ)救金紅石型鈦白粉的偏黃底色問題。最常用的藍(lán)色顏料是群青。藍(lán)色顏料不能完全解決偏黃問題，隨著研究發(fā)現(xiàn)，金紅石鈦白粉分散度越高，其白度越高，偏黃色調(diào)就越低。 影響鈦白粉遮蓋力和白度的因素 1、鈦白粉中有害雜質(zhì)的種類和含量，即使含量甚微，也會對白度產(chǎn)生明顯的影響，如鐵、鉻、鈷、鈰、銅、錳、釩、鉛等。雜質(zhì)的有害影響，不僅由于混入雜質(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成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、鈦白粉顆粒的形狀、大小和粒度分布都會對白度產(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0.1μm時，晶體則是透明的；當(dāng)粒徑太大時，即使產(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。 3、鈦白粉的折射率是白色顏料中最高的。因此，從理論上來說，它的遮蓋力也是最高的。但是二氧化鈦顆粒大小、顆粒結(jié)構(gòu)和分散程度影響其遮蓋力。在大于可見光半波波長的范圍內(nèi)，粒徑越細(xì)，分散性越大，則遮蓋力越大。但它有一定的限度。當(dāng)平均粒徑為0.2μm時，遮蓋力最大，小于可見光波長一半時，則由于晶體對光的透明性使遮蓋力反而下降。因此，粒徑過大過小都不好。 鈦白粉的生產(chǎn)工藝 鈦白粉生產(chǎn)工藝有兩種：硫酸法、氯化法。大部分為硫酸法生產(chǎn)，國內(nèi)氯化法生產(chǎn)鈦白粉的廠家很少。兩者對比如下： 硫酸法 氯化法 原料 鈦精礦、酸融性鈦渣 人造（或天然）金紅石、高鈦渣 產(chǎn)品類型 銳鈦型，金紅石型 金紅石型 生產(chǎn)技術(shù) 應(yīng)用時間長，資料完備，易于掌握并采用，但在水解和煅燒階段需進(jìn)行精確控制以確保鈦白粉所需的最佳粒度。 技術(shù)較新，氯化氧化技術(shù)需很多技術(shù)訣竅，僅少數(shù)公司向外提供TiCL4氧化技術(shù)。 產(chǎn)品質(zhì)量 可與氯化法鈦白媲美，通過工藝控制，完善包膜技術(shù)縮小了與氯化法產(chǎn)品的差距。 產(chǎn)品純度高，質(zhì)量較好，但產(chǎn)品由于微量吸附氯和HCL，具有腐蝕性，在某些應(yīng)用領(lǐng)域受限。 其他主要原材料 硫酸，煙氣、黃鐵礦、有色金屬冶煉副產(chǎn)品獲得通常都比較便宜，生產(chǎn)商的成本隨硫磺原料的價格波動而變化。 氯氣價格隨能耗成本和其生產(chǎn)燒堿的需用情況而變化。大部分氯氣可循環(huán)利用，但是對使用低品位原料配礦的公司，氯氣要多出10倍以上。 污染和廢物處理 以鈦鐵礦、高鈦渣為原料，一般每生產(chǎn)1噸鈦白粉產(chǎn)生8噸濃度為20%廢液，廢酸已有較好的濃縮回收和中和處理方式。 以金紅石為原料，廢物排放量低，但生產(chǎn)商要承擔(dān)廢物處理重任。使用低品位原料，每生產(chǎn)1噸鈦白粉可生產(chǎn)高達(dá)1.6噸含氯氣和鹽酸的FeCL3，目前采用深井填埋處理方式，對環(huán)境有危害。 工廠安全 主要危害來自于熱濃硫酸的處理，液體儲存較易，泄漏容易處理 來源于氯氣和高溫下的TiCL4氣體，氣體的泄漏對周圍環(huán)境危害嚴(yán)重，儲存要求高。 綜上所述，鈦白粉具有廣泛的使用價值，了解鈦白粉能更好的使用并發(fā)揮其性能。 |