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| 钛白粉是什么？为什么钛白粉如此受欢迎？ |
| 2017-10-25 |
| 钛白粉、钛白、二氧化钛等经常被提及，涂料、化纤、造纸、塑料、油墨、搪瓷、电焊条、冶金、电子工业、日用品工业等均有其身影。钛白粉是什么？为什么钛白粉如此受欢迎？ 何为钛白粉？ 钛白粉是二氧化钛( Titamium Dioxide)的商品名称，俗称钛白。它有金红石型(Rutile R型)和锐钛型(Auatase A型)二种结构，金红石晶体结构致密，比较稳定，光学活性小，因而耐候性好，同时有较高的遮盖力，消色力，因而有更好的应用性能，获得更为广泛的应用。 按生产工艺路线分为硫酸法钛白粉、氯化法钛白粉；按结晶形态分为锐钛型和金红石型二大类；按使用对象分为颜料钛白粉和特殊专用钛白粉等等。 钛白粉应用 涂料：色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的物理稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。 塑料：加入钛白粉，作为着色剂使用，还可以提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。 造纸：使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。 油墨：含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。油墨行业所用的钛白粉有金红石型，也有锐钛型。 橡胶：既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。在白色和彩色橡胶制品中加入钛白粉，在日光照射下，耐日晒，不开裂、不变色，且伸展率大及耐酸碱。橡胶用钛白粉，主要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等，一般以锐钛型为主。但用于汽车轮胎生产时，常加入一定量的金红石型产品，以增强其抗臭氧和抗紫外线能力。 化妆品：由于钛白粉无毒，远比铅白优越，所以各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。香粉中只须加入5-8%的钛白粉就可以得到永久白色，使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉。其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂、剃鬚膏和牙膏中往往也用钛白粉。 纺织和化学纤维：化纤用钛白粉主要作为消光剂。因锐钛型比金红石型软，因此一般使用锐钛型。化纤用钛白粉一般不需表面处理，但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解，需进行表面处理。 为什么钛白粉如此受欢迎？ 钛白粉的应用主要是其着色作用，优异的白度使之备受青睐！为什么呢？ 1、在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。 颜料名称 相对密度/(g/cm3) 锐钛型二氧化钛 3.8~3.9 金红石型二氧化钛 4.2~4.3 板钛型二氧化钛 4.12~4.23 碱式碳酸铅 6.8~6.9 硫酸铅 6.4~6.6 氧化锌 5.5~5.7 锌钡白 4.2~4.3 硫化锌 4.0 2、在常用的白色颜料中，二氧化钛的折射率最高，遮盖力、着色力非常好。 常用的白色颜料折射率对比 白色颜料/填料 折射率 硅藻土 1.45 二氧化硅 1.41-1.49 碳酸钙 1.63 重晶石 1.64 陶土（白土） 1.65 硅酸镁 1.65 立德粉 1.84 氧化锌 2.02 碱性碳酸白粉 1.94-2.09 氧化锑 2.09-2.29 硫化锌 2.37 锐钛型二氧化钛 2.55 金红石二氧化钛 2.73 常见白色颜料遮盖力的相对值 颜料名称 遮盖力相对值 金红石型二氧化钛 100 锐钛型二氧化钛 78 硫酸锌 38 立德粉 18 氧化锌 14 三氧化二锑 14 碳酸铅 10 硫酸铅 9 硅酸铅 8 常用白色颜料折射率与着色力对比 颜料名称 折射率 着色力(雷诺值) 金红石型二氧化钛 2.71 1650~1700 锐钛型二氧化钛 2.55 1200~1300 硫化锌 2.37 660 锌白 2.03 300 铅白 1.99 300 立德粉 1.84 260 从以上表中数据对比，可以发现钛白粉的遮盖力、着色力是绝对的优异。 金红石型与锐钛型钛白粉的比较 前文已经提及，钛白粉按照晶体结构分为金红石型（Rutile，简称R型）和锐钛型（Anatase，简称A型）。他们的区别在哪里呢？ 1、金红石与锐钛型钛白粉的物性 物性 金红石型 锐钛型 结晶系 四方晶系 四方晶系 相对密度 3.9~4.2 3.8~4.1 折射率 2.76 2.55 莫氏硬度 6-7 5.5-6 电容率 114 31 熔点 1858 高温时转变为金红石型 吸油度 16～48 18～30 着色强度 1650~1900 1200~1300 颗粒大小 0.2~0.3 0.3 2、金红石型钛白粉与锐钛型钛白粉对比 金红石型钛白粉的晶型结构为菱形，折射率为2.75.锐钛型钛白粉的晶型结构为锥形，折射率为2.55。前面的折射率对比可知，金红石型钛白粉的折射率较高，因而也具有较高的着色力。如果以金红石型钛白粉的着色力为100%作为基准，实验数据显示锐钛型钛白粉的着色力仅为78-83%。所以金红石型钛白粉具有较高的着色力。在塑料、涂料着色时，使用金红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，由于金红石型钛白粉在紫光区的反射率比较低，因此，金红石型钛白粉有偏黄色调。相对而言，锐钛型钛白粉，由于在紫光-紫外光区域内的反射率比较高，锐钛型钛白粉具有较纯正的白色色光。 对白色色母粒及白色浆的用户而言，金红石型钛白粉有偏黄色调是很不受欢迎的，给人的感觉是比较陈旧的。尤其对各类用于精细印刷的高品质包装膜来说，偏黄底色将使精细印刷图像的鲜艳度、层次感下降。许多厂家在生产白色母粒和白色浆的过程中加入蓝色颜料进行调色，希望以蓝色颜料的加入，补救金红石型钛白粉的偏黄底色问题。最常用的蓝色颜料是群青。蓝色颜料不能完全解决偏黄问题，随着研究发现，金红石钛白粉分散度越高，其白度越高，偏黄色调就越低。 影响钛白粉遮盖力和白度的因素 1、钛白粉中有害杂质的种类和含量，即使含量甚微，也会对白度产生明显的影响，如铁、铬、钴、铈、铜、锰、钒、铅等。杂质的有害影响，不仅由于混入杂质本身的显色作用，而且由于杂质离子，尤其是重金属离子的存在，使钛白粉晶格曲线扭成变形失去对称性而发生作用。金红石型钛白粉对杂质的影响更为敏感，如氧化铁在金红石型钛白粉中的含量大于0.003%时，就会呈现色彩，而在锐钛型钛白粉中的含量要大于0.009%才会发生色彩反应。 2、钛白粉颗粒的形状、大小和粒度分布都会对白度产生影响。钛白粉的颗粒形状要求外形轮廓光滑，不带棱角，因为带棱角的表面会减弱对光的反射。粒子大小应控制在0.2~0.4μm之间。即相当于可见光的波长范围（0.4~0.7μm）的一半，这样才能获得高的光散射能力，使其颜色显得更白。其粒径小于0.1μm时，晶体则是透明的；当粒径太大时，即使产品中含有少量（0.1%~2%）粒径为0.5μm以上的大粒子，就会降低颗粒对光的散射能力，就可能对颜料性能产生非常有害的影响。对于粒径分布，则要求均匀，分布带要狭窄。 3、钛白粉的折射率是白色颜料中最高的。因此，从理论上来说，它的遮盖力也是最高的。但是二氧化钛颗粒大小、颗粒结构和分散程度影响其遮盖力。在大于可见光半波波长的范围内，粒径越细，分散性越大，则遮盖力越大。但它有一定的限度。当平均粒径为0.2μm时，遮盖力最大，小于可见光波长一半时，则由于晶体对光的透明性使遮盖力反而下降。因此，粒径过大过小都不好。 钛白粉的生产工艺 钛白粉生产工艺有两种：硫酸法、氯化法。大部分为硫酸法生产，国内氯化法生产钛白粉的厂家很少。两者对比如下： 硫酸法 氯化法 原料 钛精矿、酸融性钛渣 人造（或天然）金红石、高钛渣 产品类型 锐钛型，金红石型 金红石型 生产技术 应用时间长，资料完备，易于掌握并采用，但在水解和煅烧阶段需进行精确控制以确保钛白粉所需的最佳粒度。 技术较新，氯化氧化技术需很多技术诀窍，仅少数公司向外提供TiCL4氧化技术。 产品质量 可与氯化法钛白媲美，通过工艺控制，完善包膜技术缩小了与氯化法产品的差距。 产品纯度高，质量较好，但产品由于微量吸附氯和HCL，具有腐蚀性，在某些应用领域受限。 其他主要原材料 硫酸，烟气、黄铁矿、有色金属冶炼副产品获得通常都比较便宜，生产商的成本随硫磺原料的价格波动而变化。 氯气价格随能耗成本和其生产烧碱的需用情况而变化。大部分氯气可循环利用，但是对使用低品位原料配矿的公司，氯气要多出10倍以上。 污染和废物处理 以钛铁矿、高钛渣为原料，一般每生产1吨钛白粉产生8吨浓度为20%废液，废酸已有较好的浓缩回收和中和处理方式。 以金红石为原料，废物排放量低，但生产商要承担废物处理重任。使用低品位原料，每生产1吨钛白粉可生产高达1.6吨含氯气和盐酸的FeCL3，目前采用深井填埋处理方式，对环境有危害。 工厂安全 主要危害来自于热浓硫酸的处理，液体储存较易，泄漏容易处理 来源于氯气和高温下的TiCL4气体，气体的泄漏对周围环境危害严重，储存要求高。 综上所述，钛白粉具有广泛的使用价值，了解钛白粉能更好的使用并发挥其性能。 |