鈦白粉性質(zhì)及應(yīng)用-沈陽(yáng)佳美機(jī)械許工 18540392785
鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦( Titanium Dioxide),分子式為TiO2,相對(duì)分子質(zhì)量79.90。屬于惰性顏料,被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料。它有金紅石型(Rutile R型)和銳鈦型(Anatase 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(shí)有較高的遮蓋力,消色力。
基本介紹
鈦白粉顏料是精選結(jié)構(gòu)外型和粒度分布等與鈦白類似,且表面具有反應(yīng)活性的無(wú)機(jī)粉體為基本原料(內(nèi)核),TiO2為包膜物,應(yīng)用新材料改性復(fù)合制備、無(wú)機(jī)包膜、粉體均化等高新技術(shù),通過(guò)二者的分割細(xì)化,表面羥基化改造和機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)等方式制備而成的新型復(fù)合白色顏料,它具有與鈦白粉相同或近似的物化性質(zhì),因而具有二氧化鈦顏料性質(zhì)。廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、橡膠、油墨行業(yè),可取得與使用鈦白粉相同的技術(shù)性能,且較大幅度地降低原材料的使用成本。
????鈦白粉顏料的生產(chǎn)和應(yīng)用,是解決鈦白粉生產(chǎn)中的鈦資源短缺、降低環(huán)境污染、提高鈦白資源利用率的有效途徑。產(chǎn)品的制備和應(yīng)用技術(shù)通過(guò)北京市科委組織的專家鑒定,被評(píng)定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,產(chǎn)品被評(píng)定為安徽省高新技術(shù)產(chǎn)品。
性能特點(diǎn)
????1、鈦白粉顏料制備技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,包核物的選用、包核物與包膜物表面羥基化以及復(fù)合白色顏料具有與鈦白粉接近或相同性能的特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外均屬首創(chuàng)。
????2、鈦白粉顏料顆粒表面呈結(jié)晶TiO2性能,晶型分金紅石型和銳鈦型,因此產(chǎn)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、鈦白粉顏料與鈦白粉比:產(chǎn)品的粒度、粒徑分布更佳,復(fù)合物的異質(zhì)性質(zhì)及低密度,使得產(chǎn)品在涂料體系中使用具有更佳的分散性和適用性。
????4、生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境無(wú)污染,符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。
物理性質(zhì)
1)相對(duì)密度
????在常用的白色顏料中,二氧化鈦的相對(duì)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。
????2)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)
????由于銳鈦型在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)變成金紅石型,因此銳鈦型二氧化鈦的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)實(shí)際上是不存在的。只有金紅石型二氧化鈦有熔點(diǎn)和沸點(diǎn),金紅石型二氧化鈦的熔點(diǎn)為1850℃、空氣中的熔點(diǎn)為(1830±15)℃、富氧中的熔點(diǎn)為1879℃,熔點(diǎn)與二氧化鈦的純度有關(guān)。金紅石型二氧化鈦的沸點(diǎn)為為(3200±300)℃,在此高溫下二氧化鈦稍有揮發(fā)性。
????3)介電常數(shù)
????由于二氧化鈦的介電常數(shù)較高,因此具有優(yōu)良的電學(xué)性能。在測(cè)定二氧化鈦的某些物理性質(zhì)時(shí),要考慮二氧化鈦晶體的結(jié)晶方向。銳鈦型二氧化鈦的介電常數(shù)比較低,只有48。
????4)電導(dǎo)率
????二氧化鈦具有半導(dǎo)體的性能,它的電導(dǎo)率隨溫度的上升而迅速增加,而且對(duì)缺氧也非常敏感。金紅石型二氧化鈦的介電常數(shù)和半導(dǎo)體性質(zhì)對(duì)電子工業(yè)非常重要,可利用該性質(zhì)生產(chǎn)陶瓷電容器等電子元器件。
????5)硬度
????按莫氏硬度十分制標(biāo)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。
????6)吸濕性
????二氧化鈦雖有親水性,但其吸濕性不太強(qiáng),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(guān)系,表面積大,吸濕性高,還與表面處理與性質(zhì)有關(guān)。
????7)熱穩(wěn)定性
????二氧化鈦屬于熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)。
????8) 粒度
????鈦白粉粒度分布是一個(gè)綜合性的指標(biāo),它嚴(yán)重影響鈦白粉顏料性能和產(chǎn)品應(yīng)用性能,因此,對(duì)于遮蓋力和分散性的討論可直接從粒度分布上進(jìn)行分析。
????影響鈦白粉粒度分布的因素較為復(fù)雜,首先是水解原始粒徑的大小,通過(guò)控制和調(diào)節(jié)水解工藝條件,使原始粒徑在一定范圍內(nèi)。其次是煅燒溫度,偏鈦酸在煅燒的過(guò)程中,粒子經(jīng)歷一個(gè)晶型轉(zhuǎn)化期和成長(zhǎng)期,控制適宜的溫度,使成長(zhǎng)粒子在一定范圍內(nèi)。最后就是產(chǎn)品的粉碎,通常對(duì)雷蒙磨的改造和分析器轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),控制粉碎質(zhì)量,同時(shí)可以采用其它粉碎設(shè)備,例如:萬(wàn)能磨、氣流粉碎機(jī)和錘磨裝置。
化學(xué)性質(zhì)
????二氧化鈦的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)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(yīng),對(duì)氧、氨、氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫都不起作用,不溶于水、脂肪,也不溶于稀酸及無(wú)機(jī)酸、堿,只溶于氫氟酸。但在光作用下,鈦白粉可發(fā)生連續(xù)的氧化還原反應(yīng),具有光化學(xué)活性。 這一種光化學(xué)活性,在紫外線照射下銳鈦型鈦白粉尤為明顯,這一性質(zhì)使鈦白粉即使某些無(wú)機(jī)化合物的光敏氧化催化劑,又是某些有機(jī)化合物光敏還原催化劑。
????應(yīng)急處理:隔離泄漏污染區(qū),限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿一般作業(yè)工作服。避免揚(yáng)塵,小心掃起,置于袋中轉(zhuǎn)移至安全場(chǎng)所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。
????二氧化鈦(或稱鈦白粉)廣泛用于各類結(jié)構(gòu)表面涂料、紙張涂層和填料、塑料及彈性體,其它用途還包括陶瓷、玻璃、催化劑、涂布織物、印刷油墨、屋頂鋪粒和焊劑。據(jù)統(tǒng)計(jì),2006年全球二氧化鈦需求達(dá)460萬(wàn)噸,其中涂料行業(yè)占58%、塑料行業(yè)占23%、造紙10%、其他9%。鈦白粉既可用鈦鐵礦、金紅石制取,也可用鈦渣制取。鈦白粉生產(chǎn)工藝有兩種:即硫酸鹽工藝和氯化物工藝,硫酸鹽法的技術(shù)比氯化物法簡(jiǎn)單,可以用品位低和比較便宜的礦物。目前世界上約有47%產(chǎn)能采用硫酸鹽工藝,53%產(chǎn)能為氯化物工藝。
生產(chǎn)工藝
????鈦白粉生產(chǎn)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(yīng)進(jìn)行酸解反應(yīng),得到硫酸氧鈦溶液,經(jīng)水解得到偏鈦酸沉淀;再進(jìn)入轉(zhuǎn)窯煅燒產(chǎn)出TiO2。硫酸法以間歇法操作為主,生產(chǎn)裝置彈性大,利于開(kāi)停車及負(fù)荷調(diào)整。但其工藝復(fù)雜,需要近二十幾道工藝步驟,每一工藝步驟必須嚴(yán)格控制,才能生產(chǎn)出最好質(zhì)量的鈦白粉產(chǎn)品,并滿足顏料的最優(yōu)性能。硫酸法既可生產(chǎn)銳鈦型產(chǎn)品,又可生產(chǎn)金紅石型產(chǎn)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(yīng)生成四氯化鈦,經(jīng)精餾提純,然后再進(jìn)行氣相氧化;在速冷后,經(jīng)過(guò)氣固分離得到TiO2。該TiO2因吸附一定量的氯,需進(jìn)行加熱或蒸氣處理將其移走。該工藝簡(jiǎn)單,但在1000℃或更高條件氯化,有許多化學(xué)工程問(wèn)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(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)裝置操作的彈性不大,開(kāi)停車及生產(chǎn)負(fù)荷不易調(diào)整,但其連續(xù)工藝生產(chǎn),過(guò)程簡(jiǎn)單,工藝控制點(diǎn)少,產(chǎn)品質(zhì)量易于達(dá)到最優(yōu)的控制。再加上沒(méi)有轉(zhuǎn)窯煅燒工藝形成的燒結(jié),其TiO2原級(jí)粒子易于解聚,故所所以在表觀上人們習(xí)慣認(rèn)為氯化法鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量更優(yōu)異。
應(yīng)用領(lǐng)域
????鈦白粉在橡膠行業(yè)中既作為著色劑,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(kāi)裂、不變色,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(dòng)器材等,一般以銳鈦型為主。但用于汽車輪胎生產(chǎn)量,常加入一定量的金紅石型產(chǎn)品,以增強(qiáng)抗臭氧和抗紫外線能力。 鈦白粉在化妝品中應(yīng)用也日趨廣泛。由于鈦白粉無(wú)毒,遠(yuǎn)比鉛白優(yōu)越,各種香粉幾乎都用鈦白粉來(lái)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(jué)。其他各種香料、防曬霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用鈦白粉。一、化妝品級(jí)二氧化鈦分為油性和水性鈦白粉。由于它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,折射率高、不透明度高、遮蓋力高、白度好、且無(wú)毒害,被廣泛應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域,起美容美白的功效。 性能特點(diǎn) 1.白度高,遮蓋力強(qiáng)。 2.親水、親油產(chǎn)品它克服了一般鈦白粉在各自的分散體系中不易分散、易沉淀等缺陷,顯著改善了它的分散性和抗沉淀性,使您的產(chǎn)品更加穩(wěn)定和滿意。 3.耐候性強(qiáng)。 4.與化妝品其他原料配伍性好。