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鈦白粉

更新時間:2015-06-15  作者:carsonwang

鈦白粉
鈦白粉,主要成分為二氧化鈦(TiO2)的白色顏料。學名為,分子式為TiO2是一種多化合物,其質點呈規則排列,具有格子構造。.在塗料體係中使用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係中,塗料的性能,較大幅度地降低材料的使用。
一、   主要特征
1. 物理性質
a)  
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,二氧化鈦的表麵積最大,顏料體積最高。
b)   和
由於銳鈦型在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。隻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。
c)   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,隻有48。
d)   電導率
二氧化鈦具有的性能,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,可利用該性質生產等電子元器件。
e)  
按十分製標度,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采用銳鈦型。
f)   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麵積的大小有一定關係,表麵積大,吸濕性高,還與與性質有關。
g)   熱穩定性
二氧化鈦屬於熱穩定性好的物質。
h)   粒度
鈦白粉粒度分布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布上進行分析。
影響鈦白粉粒度分布的因素較為複雜,首先是水解原始粒徑的大小,通過控製和調節水解工藝條件,使原始粒徑在一定範圍內。其次是煆燒溫度,偏鈦酸在煆燒的過程中,粒子經曆一個晶型轉化期和成長期,控製適宜的溫度,使成長粒子在一定範圍內。最後就是產品的粉碎,通常對的改造和分析器轉速的調節,控製粉碎質量,同時可以采用其它粉碎設備,例如:萬能磨、氣流粉碎機和錘磨裝置。
2. 晶體
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。板鈦型屬斜方晶係,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煆燒過程中是否加有抑製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,結構致密,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係,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麵體。
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隻有金紅石型最穩定,也隻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。
3. 化學性質
二氧化鈦的化學性質極為穩定,是一種偏酸性的。常溫下幾乎不與其他和化合物反應,對氧、氨、氮、硫化氫、二氧化碳、都不起作用,不溶於水、脂肪,也不溶於稀酸及、堿,隻溶於。但在光作用下,鈦白粉可發生連續的,具有光化學活性。 這一種光化學活性,在紫外線照射下尤為明顯,這一性質使鈦白粉即使某些無機化合物的光敏氧化,又是某些有機化合物光敏還原催化劑。
應急處理:隔離泄漏汙染區,限製出入。建議應急處理人員戴(全麵罩),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麵塗料、紙張塗層和、塑料及彈性體,其它用途還包括、玻璃、催化劑、塗布、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,其中塗料行業占58%、塑料行業占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。如今世界上約有47%產能采用硫酸鹽工藝,53%產能為氯化物工藝。
4. 識別方法
a)   物理方法:
最簡單的方法是比較手感,假鈦白粉較滑,真鈦白粉較澀。
水衝,手上沾點鈦白粉,假的容易衝掉,真的不容易衝掉。
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)。
b)   化學方法:
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。
摻了:加入稀硫酸或鹽酸,有臭雞蛋氣味。
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:
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。
選擇一個透明樹脂,比如透明ABS+0.5%的鈦白粉,透光率,透光率越低,鈦白粉越真。
5. 製備方法
鈦白粉製造方法有兩種:法和法。
其中56%為氯化法產品,這種產品的70%以上又產自美國杜邦等鈦白粉大廠,其他國家包括中國的鈦白粉工廠仍以硫酸法為主。
a)   硫酸法
將鈦與濃硫酸進行酸解反應生產,經水解生成偏鈦酸,再經煆燒、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,隻能以間歇操作為主,濕法操作,硫酸、水消耗高,廢物及副產物多,對環境汙染大。
b)   氯化法
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;在速冷後,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,工藝控製點少,產品質量易於達到最優的控製。再加上沒有轉窯煆燒工藝形成的燒結,其TiO2原級粒子易於解聚,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。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,裝置難以維修,研究開發難度大。
二、   成分結構
它有型和銳鈦型二種結構,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,消色力。
三、   應用領域
鈦白粉的主要應用領域:、、、造紙,其中塗料占60%,塑料占20%、造紙占14%,其它(含化妝品、化纖、電子、陶瓷、搪瓷、焊條、合金、玻璃等領域)占6%。
油墨中鈦白粉。
鈦白粉在行業中既作為,又具有補強、防老化、填充作用。在白色和彩色中加入鈦白粉,在日光照射下,耐日曬,不開裂、不變色,伸展率大及耐酸堿。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。香粉中隻須加入5%-8%的鈦白粉就可以得到永久白色,使更滑膩,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、、皂片、白色香皂和牙膏中也可用鈦白粉。一、化妝品級二氧化鈦分為油性和水性鈦白粉。由於它化學性質穩定,折射率高、不透明度高、遮蓋力高、白度好、且無毒害,被廣泛應用於化妝品領域,起美容美白的功效。
u  性能特點:
1.     白度高,遮蓋力強。
2.     親水、親油產品它克服了一般鈦白粉在各自的分散中不易分散、易沉澱等缺陷,顯著改善了它的分散性和抗沉澱性,使您的產品更加穩定和滿意。
3.     耐候性強。
4.     與化妝品其他原料配伍性好。
u  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)性質穩定,在一般情況下與大部分物質不發生反應。在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、、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,大部分被塗料工業所消耗。用鈦白粉製造的塗料,色彩鮮豔,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。
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麵處理的銳鈦型鈦白粉,可以起到的作用,增加紙張的白度。但層壓紙要求使用經過表麵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,表麵潤濕性好,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麵處理,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,需進行表麵處理。
搪瓷行業是鈦白粉的一個重要應用領域,具有純度高、白度好、顏色鮮、粒徑均勻、很強的折射率和較高消色力,具有很強的乳濁度和不透明性,使塗搪後塗層薄、光滑和耐酸性強,在搪瓷製造工藝中能與其他材料混合均勻、不結塊、易於熔製等優點。
陶瓷行業也是鈦白粉的重要應用領域,具有純度高、粒度均勻、折射率高,有優良的耐高溫性,在1200度高溫條件下保持1小時不變灰的特性。不透明度高、塗層薄、重量輕,廣泛應用於陶瓷、建築、裝飾等材料。
鈦白粉:


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