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| 钛白粉是什麽？爲什麽钛白粉如此受歡迎？ |
| 2017-10-25 |
| 钛白粉、钛白、二氧化钛等經常被提及，塗料、化纖、造紙、塑料、油墨、搪瓷、電焊條、冶金、電子工業、日用品工業等均有其身影。钛白粉是什麽？爲什麽钛白粉如此受歡迎？ 何爲钛白粉？ 钛白粉是二氧化钛( Titamium Dioxide)的商品名稱，俗稱钛白。它有金紅石型(Rutile R型)和銳钛型(Auatase A型)二種結構，金紅石晶體結構致密，比較穩定，光學活性小，因而耐候性好，同時有較高的遮盖力，消色力，因而有更好的應用性能，獲得更爲廣泛的應用。 按生產工藝路線分爲硫酸法钛白粉、氯化法钛白粉；按結晶形態分爲銳钛型和金紅石型二大類；按使用對象分爲顔料钛白粉和特殊專用钛白粉等等。 钛白粉應用 塗料：色彩鮮豔，遮盖力高，着色力強，用量省，品種多，對介質的物理穩定性可起到保護作用，並能增強漆膜的機械強度和附着力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過，延長漆膜壽命。 塑料：加入钛白粉，作爲着色劑使用，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性能得到改善，增強制品的機械強度，延長使用壽命。 造紙：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。造紙用钛白粉一般使用未經表面處理的銳钛型钛白粉，可以起到荧光增白劑的作用，增加紙張的白度。 油墨：含有钛白粉的油墨耐久不變色，表面潤濕性好，易于分散。油墨行業所用的钛白粉有金紅石型，也有銳钛型。 橡膠：既作爲着色劑，又具有補強、防老化、填充作用。在白色和彩色橡膠制品中加入钛白粉，在日光照射下，耐日曬，不開裂、不變色，且伸展率大及耐酸堿。橡膠用钛白粉，主要用于汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等，一般以銳钛型爲主。但用于汽車輪胎生產時，常加入一定量的金紅石型当前產品，以增強其抗臭氧和抗紫外線能力。 化妆品：由于钛白粉無毒，遠比鉛白優越，所以各種香粉幾乎都用钛白粉來代替鉛白和鋅白。香粉中只須加入5-8%的钛白粉就可以得到永久白色，使香料更滑膩，有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛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钛白粉。 紡織和化學纖維：化纖用钛白粉主要作爲消光劑。因銳钛型比金紅石型軟，因此一般使用銳钛型。化纖用钛白粉一般不需表面處理，但某些特殊品種爲了降低二氧化钛的光化學作用，避免纖維在二氧化钛光催化的作用下降解，需進行表面處理。 爲什麽钛白粉如此受歡迎？ 钛白粉的應用主要是其着色作用，優異的白度使之備受青睐！爲什麽呢？ 1、在常用的白色顔料中，二氧化钛的相對密度最小，同等質量的白色顔料中，二氧化钛的表面積最大，顔料體積最高。 顔料名稱 相對密度/(g/cm3) 銳钛型二氧化钛 3.8~3.9 金紅石型二氧化钛 4.2~4.3 板钛型二氧化钛 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 鋅钡白 4.2~4.3 硫化鋅 4.0 2、在常用的白色顔料中，二氧化钛的折射率最高，遮盖力、着色力非常好。 常用的白色顔料折射率對比 白色顔料/填料 折射率 矽藻土 1.45 二氧化矽 1.41-1.49 碳酸鈣 1.63 重晶石 1.64 陶土（白土） 1.65 矽酸鎂 1.65 立德粉 1.84 氧化鋅 2.02 堿性碳酸白粉 1.94-2.09 氧化锑 2.09-2.29 硫化鋅 2.37 銳钛型二氧化钛 2.55 金紅石二氧化钛 2.73 常見白色顔料遮盖力的相對值 顔料名稱 遮盖力相對值 金紅石型二氧化钛 100 銳钛型二氧化钛 78 硫酸鋅 38 立德粉 18 氧化鋅 14 三氧化二锑 14 碳酸鉛 10 硫酸鉛 9 矽酸鉛 8 常用白色顔料折射率與着色力對比 顔料名稱 折射率 着色力(雷諾值) 金紅石型二氧化钛 2.71 1650~1700 銳钛型二氧化钛 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 從以上表中數據對比，可以發現钛白粉的遮盖力、着色力是絕對的優異。 金紅石型與銳钛型钛白粉的比較 前文已經提及，钛白粉按照晶體結構分爲金紅石型（Rutile，簡稱R型）和銳钛型（Anatase，簡稱A型）。他們的區別在哪裏呢？ 1、金紅石與銳钛型钛白粉的物性 物性 金紅石型 銳钛型 結晶系 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 1858 高溫時轉變爲金紅石型 吸油度 16～48 18～30 着色強度 1650~1900 1200~1300 顆粒大小 0.2~0.3 0.3 2、金紅石型钛白粉與銳钛型钛白粉對比 金紅石型钛白粉的晶型結構爲菱形，折射率爲2.75.銳钛型钛白粉的晶型結構爲錐形，折射率爲2.55。前面的折射率對比可知，金紅石型钛白粉的折射率較高，因而也具有較高的着色力。如果以金紅石型钛白粉的着色力爲100%作爲基准，實驗數據顯示銳钛型钛白粉的着色力僅爲78-83%。所以金紅石型钛白粉具有較高的着色力。在塑料、塗料着色時，使用金紅石型钛白粉可降低添加量，或提高着色力。 在白色色光的色相方面，由于金紅石型钛白粉在紫光區的反射率比較低，因此，金紅石型钛白粉有偏黃色調。相對而言，銳钛型钛白粉，由于在紫光-紫外光區域內的反射率比較高，銳钛型钛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，金紅石型钛白粉有偏黃色調是很不受歡迎的，給人的感覺是比較陳舊的。尤其對各類用于精細印刷的高品質包裝膜來說，偏黃底色將使精細印刷圖像的鮮豔度、層次感下降。許多廠家在生產白色母粒和白色漿的過程中加入藍色顔料進行調色，希望以藍色顔料的加入，補救金紅石型钛白粉的偏黃底色問題。最常用的藍色顔料是群青。藍色顔料不能完全解決偏黃問題，隨着研究發現，金紅石钛白粉分散度越高，其白度越高，偏黃色調就越低。 影響钛白粉遮盖力和白度的因素 1、钛白粉中有害雜質的種類和含量，即使含量甚微，也會對白度產生明顯的影響，如鐵、铬、钴、铈、銅、錳、钒、鉛等。雜質的有害影響，不僅由于混入雜質本身的顯色作用，而且由于雜質離子，尤其是重金屬離子的存在，使钛白粉晶格曲線扭成變形失去對稱性而發生作用。金紅石型钛白粉對雜質的影響更爲敏感，如氧化鐵在金紅石型钛白粉中的含量大于0.003%時，就會呈現色彩，而在銳钛型钛白粉中的含量要大于0.009%才會發生色彩反應。 2、钛白粉顆粒的形狀、大小和粒度分布都會對白度產生影響。钛白粉的顆粒形狀要求外形輪廓光滑，不帶棱角，因爲帶棱角的表面會減弱對光的反射。粒子大小應控制在0.2~0.4μm之間。即相當于可見光的波長範圍（0.4~0.7μm）的一半，這樣才能獲得高的光散射能力，使其顔色顯得更白。其粒徑小于0.1μm時，晶體則是透明的；當粒徑太大時，即使当前產品中含有少量（0.1%~2%）粒徑爲0.5μm以上的大粒子，就會降低顆粒對光的散射能力，就可能對顔料性能產生非常有害的影響。對于粒徑分布，則要求均勻，分布帶要狹窄。 3、钛白粉的折射率是白色顔料中最高的。因此，從理論上來說，它的遮盖力也是最高的。但是二氧化钛顆粒大小、顆粒結構和分散程度影響其遮盖力。在大于可見光半波波長的範圍內，粒徑越細，分散性越大，則遮盖力越大。但它有一定的限度。當平均粒徑爲0.2μm時，遮盖力最大，小于可見光波長一半時，則由于晶體對光的透明性使遮盖力反而下降。因此，粒徑過大過小都不好。 钛白粉的生產工藝 钛白粉生產工藝有兩種：硫酸法、氯化法。大部分爲硫酸法生產，國內氯化法生產钛白粉的廠家很少。兩者對比如下： 硫酸法 氯化法 原料 钛精礦、酸融性钛渣 人造（或天然）金紅石、高钛渣 当前產品類型 銳钛型，金紅石型 金紅石型 生產技術 應用時間長，資料完備，易于掌握並采用，但在水解和煅燒階段需進行精確控制以確保钛白粉所需的最佳粒度。 技術較新，氯化氧化技術需很多技術诀窍，僅少數公司向外提供TiCL4氧化技術。 当前產品質量 可與氯化法钛白媲美，通過工藝控制，完善包膜技術縮小了與氯化法当前產品的差距。 当前產品純度高，質量較好，但当前產品由于微量吸附氯和HCL，具有腐蝕性，在某些應用領域受限。 其他主要原材料 硫酸，煙氣、黃鐵礦、有色金屬冶煉副当前產品獲得通常都比較便宜，生產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燒堿的需用情況而變化。大部分氯氣可循環利用，但是對使用低品位原料配礦的公司，氯氣要多出10倍以上。 汙染和廢物處理 以钛鐵礦、高钛渣爲原料，一般每生產1噸钛白粉產生8噸濃度爲20%廢液，廢酸已有較好的濃縮回收和中和處理方式。 以金紅石爲原料，廢物排放量低，但生產商要承擔廢物處理重任。使用低品位原料，每生產1噸钛白粉可生產高達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境危害嚴重，儲存要求高。 綜上所述，钛白粉具有廣泛的使用價值，了解钛白粉能更好的使用並發揮其性能。 |