鈦白粉

鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦（Titanium Dioxide），分子式為TiO2，相對分子質(zhì)量。

CAS 登錄號：13463-67-7 ,EINECS 登錄號：236-675-5.也稱鈦白。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，同時有較高的遮蓋力，消色力。
 

鈦白粉的主要應(yīng)用領(lǐng)域：涂料、塑料、油墨、造紙，其中涂料占60%，塑料占20%、造紙占14%，其它（含化妝品、化纖、電子、陶瓷等領(lǐng)域）占

6%。

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。

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、無機(jī)包膜、粉體均化等高新技術(shù)，通過二者的分割細(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)通過北京市科委組織的專家鑒定，被評定達(dá)到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)品被評定為高新技術(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)在國內(nèi)外均屬創(chuàng)新。
 

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、消費(fèi)成本較鈦白粉大幅度降低，產(chǎn)品成本小于鈦白粉3000-5000元/噸。

5、生產(chǎn)過程對環(huán)境無污染，符合國家可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。

性能驗(yàn)證
 

1、鈦白粉顏料對涂料對比率性能的影響

涂料的遮蓋性能是反映白色顏料性能的最直接和最關(guān)鍵的指標(biāo)，在涂料其它組分和條件相同的前提下，涂料的遮蓋力越強(qiáng)，表明顏料的遮蓋性能越強(qiáng)。

2、鈦白粉顏料對紫外光的吸收屏蔽性能   將GR復(fù)合鈦白顏料（金紅石型）與金紅石鈦白粉（R818）用水配成%的懸浮體，經(jīng)超聲波分散20分鐘后，取樣放入72型紫外與可見光分光光度計(jì)中測試其光透過率（見表4），以此來判斷產(chǎn)品對紫外光的吸收情況。   
 
鈦白粉顏料、金紅石鈦白粉分別與水組成的懸浮體對各波長單色光的透過率與規(guī)律基本一致，對波長小于400nm的紫外光透過率均極低，隨著入射光波長的增加，懸浮體的光透過率大幅度增加，至700nm已達(dá)40%以上。
 
由于懸浮體透過率的差別可近似認(rèn)為是固體物質(zhì)本身的因素所導(dǎo)致，因此認(rèn)為鈦白粉顏料與金紅石鈦白粉相比，對紫外光均有很強(qiáng)的吸收屏蔽作用。  
 
金紅石鈦白粉對紫外線的吸收屏蔽作用是其具備最佳化學(xué)穩(wěn)定性和良好的耐老化、抗粉化和抗變色性能的體現(xiàn)，鈦白粉顏料呈現(xiàn)的相似光學(xué)特性顯示了其同樣具備耐老化等光穩(wěn)定性能。
 
通過以上兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以看出：在涂料體系中使用鈦白粉顏料可限得與鈦白粉相同或相近的性能指標(biāo)；
 
鈦白粉顏料可廣泛應(yīng)用于涂料體系中，改善涂料的性能，較大幅度的降低材料的使用成本。
 
物化性質(zhì)(Physical Properties) 
 
1、TiO2(W%)：≥90； 
 
2、白度（與標(biāo)準(zhǔn)樣比）：≥98%； 
 
3、吸油量(g/100g)：≤23； 
 
4、PH值：~； 
 
5、105℃揮發(fā)份(%)：≤；
 
6、消色力（與標(biāo)準(zhǔn)樣比）：≥95%；
 
7、遮蓋力(g/m2)：≤45；  
 
8、325目篩余物：≤%；
  
9、電阻率：≥80Ω·m；  
 
10、平均粒徑：≤μ·m；  
 
11、分散性：≤22μ·m；  
 
12、水溶物(W%)：≤  
 
13、密度
 
14、沸點(diǎn)2900 ℃
 
15、熔點(diǎn)1855 ℃
 
物理性質(zhì)
 
 1）相對密度
 
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。
 
2）熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 
 
由于銳鈦型在高溫下會轉(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。在測定二氧化鈦的某些物理性質(zhì)時，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～，銳鈦型二氧化鈦為～，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。     

 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。

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   鈦白粉被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。  

鈦白粉(二氧化鈦)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在一般情況下與大部分物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)。

在自然界中二氧化鈦有三種結(jié)晶：板鈦型、銳鈦和金紅石型。

板鈦型是不穩(wěn)定的晶型，無工業(yè)利用價(jià)值，銳鈦型(Anatase)簡稱A型，和金紅石型(Rutile)簡稱R型，都具有穩(wěn)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(yōu)越的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性、和化學(xué)穩(wěn)定性，特別是沒有毒性。  

鈦白粉廣泛用于涂料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。  

涂料行業(yè)是鈦白粉的最大用戶，特別是金紅石型鈦白粉，大部分被涂料工業(yè)所消耗。

用鈦白粉制造的涂料，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。  

塑料行業(yè)是第二大用戶，在塑料中加入鈦白粉，可以提高塑料制品的耐熱性、耐光性、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。  

造紙行業(yè)是鈦白粉第三大用戶，作為紙張?zhí)盍希饕迷诟呒壖垙埡捅⌒图垙堉小?br />
在紙張中加入鈦白粉，可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。

但層壓紙要求使用經(jīng)過表面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。  

紡織和化學(xué)纖維行業(yè)是鈦白粉的另一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。

化纖用鈦白粉主要作為消光劑。

由于銳鈦型比金紅型軟，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。 編輯本段制造方法  

為了解決價(jià)格高昂的成本，后來發(fā)明了立德粉，鍛白粉等產(chǎn)品，但是綜合性能遠(yuǎn)不如鈦白粉，只能部分替代鈦白粉。  

 輕質(zhì)碳酸鈣：  

狹義的講，是指符合國際GB4794、結(jié)晶為紡錘體的碳酸鈣產(chǎn)品，即指用化學(xué)方法生產(chǎn)的沉淀（輕質(zhì)）碳酸鈣。

在乳膠漆中添加輕質(zhì)碳酸鈣，可使涂料獲得較高的干遮蓋力（對比率），良好的附著力和防酶性，改進(jìn)懸浮性。

但能提供鈣離子，尤其是堿性較大的輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品，故應(yīng)注意避免同易與鈣離子作用的化學(xué)品混用，以妨涂料在貯存期間產(chǎn)生粗粒子。  

 重質(zhì)碳酸鈣：      

重質(zhì)碳酸鈣是以天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼為原料，用機(jī)械的方法將其磨碎，并達(dá)到一定的細(xì)度。

產(chǎn)品質(zhì)地不純，白度隨原料不同頗有差別。

顆粒粗糙無規(guī)則，密度較大易沉淀，粒度分布寬。

在乳膠漆中使用重質(zhì)碳酸鈣可以改善涂料的懸浮性和漆膜平滑度，提高附著力和妨霉性，降低漆膜起泡和開裂現(xiàn)象。  

煅燒高嶺土：      煅燒高嶺土原礦主要產(chǎn)地在華北的產(chǎn)煤區(qū)，屬沉積型，是由與煤層共生的硬質(zhì)高嶺土經(jīng)多次研磨及高溫煅燒而成。

經(jīng)過這樣的加工，煅燒高嶺土分子失去了結(jié)晶水，呈現(xiàn)蓬松的多孔片狀結(jié)構(gòu)。

故其白度較高，干遮蓋力優(yōu)良，吸油量較高，懸浮性較好。

乳膠漆中添加經(jīng)精細(xì)加工的高嶺土所獲得的涂料和涂膜的性能會使我們覺得高嶺土不僅僅是一種普通填料，它可以成為功能性填料來提高涂料的品質(zhì)。

這些好處包括：  

（1）由于其六邊形晶體結(jié)構(gòu)折射率高，大大提高涂膜的對比率（干遮蓋力）并提供優(yōu)良的色延展性。  

（2）高嶺土的扁平性質(zhì)可在涂料流動性與流平性之間提供良好的平衡。

扁平粒子也傾向于漆膜表面平行排列，可有效阻止水分的滲透，使涂膜耐洗刷性和抗污染性得到改善，對發(fā)黏的漆膜來說，扁平粒子可改善涂料的抗壓黏性。

（3）高嶺土是親水性的，故易于分散，顆粒容重較小，懸浮性能良好。  

（4）具有較窄的膠態(tài)粒子分布范圍，傾向于使涂料黏度不發(fā)生變化，并能提供滿足要求的流變性和觸變性（高剪高流和低剪低流），因而涂膜比較豐滿，并能改善顏料的浮色和發(fā)花的弊端。  

（5）化學(xué)惰性強(qiáng)，晶體光軸角小，晶形排列有序度高，這些都將顯著地增加涂層對紫外線屏蔽能力。

瓷土（高嶺土）粒子形態(tài)絕大部分是薄片狀，或六角形片狀物。

用途最廣的品種粒徑大約10um。

所有品種的瓷土都具有不同程度的親水性，化學(xué)上都是中性，非煅燒品種的吸油量為25-44，煅燒品種為48-58，亮度為80%-92%反射值。

瓷土填料每加侖體積大約重磅，比碳酸鈣大約少1磅。

由于其片狀體能增強(qiáng)涂膜機(jī)械力，所以瓷土能賦予涂膜柔軟性。

如果用于房屋涂料，抗粉化性比滑石粉更強(qiáng)。

瓷土已廣泛地應(yīng)用于金屬底漆，以提高其打磨性能。

煅燒瓷土在室內(nèi)平光墻面漆和需要平整涂膜的涂料中用量不斷增加。

這類品種的粒徑極細(xì)，用于彩色半光和有光涂料中能降低浮色和漂浮傾向。

在溶劑型涂料中，有些品種瓷土容易沉底結(jié)塊，但經(jīng)過煅燒和表面處理后的品種可克服上述弊端。  

滑石粉：    

 滑石粉是一種天然的水合硅酸鎂，以片狀和纖維狀集合體或致密塊狀混合物形式。

滑石粉系經(jīng)挑選的天然礦物研磨而成。

外觀成白色，珍珠光澤，并具特有的干潤滑性，以及絕緣性和耐熱性。

在乳膠漆中添加滑石粉能改善涂膜的柔韌性（纖維狀顆粒的作用）。

降低漆膜的滲水性（片狀顆粒的作用），在介質(zhì)水的存在下，由于其羥基（–OH）的作用可提高漆膜的附著力，賦予涂料一定的觸變性而減弱顏料的沉降。

此外，滑石粉顆粒的羽毛狀構(gòu)型則有助于增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度。

為硅酸鎂鹽類礦物滑石族滑石，主要成分為含水硅酸鎂，經(jīng)粉碎后，用鹽酸處理，水洗，干燥而成。    

滑石主要成分是滑石含水的硅酸鎂，分子式為Mg?[Si4O10](OH)2。

滑石屬單斜晶系。

晶體呈假六方或菱形的片狀，偶見。

通常成致密的塊狀、葉片狀 、放射狀、纖維狀集合體。

無色透明或白色，但因含少量的雜質(zhì)而呈現(xiàn)淺綠、淺黃、淺棕甚至淺紅色；

解理面上呈珍珠光澤。硬度1，比重～。  

 滑石具有潤滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、絕緣性、熔點(diǎn)高、化學(xué)性不活潑、遮蓋力良好、柔軟、光澤好、吸附力強(qiáng)等優(yōu)良的物理、化學(xué)特性，由于滑石的結(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的，所以具有易分裂成鱗片的趨向和特殊的滑潤性，如果Fe2O3的含量很高則會減低它的絕緣性。

硅灰石：      硅灰石的主要成分為偏硅酸鈣。

硅灰石屬三斜晶系，呈針狀或纖維狀。

外觀白色，具有較大的堿性，低的吸油率和吸濕后較低的膨脹性能。

乳膠漆中添加硅灰石能提供如下性能。  

（1）增加白色涂料明亮的色調(diào)，并長時間地保持這種色調(diào)。

（2）改善涂料的流平性，提高漆膜耐磨性。

這是因?yàn)楣杌沂哂衅瑺詈屠w維狀結(jié)構(gòu)，在漆膜中薄片相疊，增加漆膜封閉能力。  

（3）起鈦白粉增量劑作用。

這是因?yàn)楣杌沂墼趯?shí)際使用中，總是以聚集體形式存在，這些附聚粒子是如此的小，以至于乳液聚合物無法進(jìn)入這種聚集體之中。

當(dāng)漆膜干燥后，這些充滿空氣的微小空隙被保留下來，結(jié)果，提高了鈦白粉的散射力，從而提高了遮蓋力。

這就是理論上所謂的“微泡遮蓋力”或“空氣遮蓋力”。

（4）較強(qiáng)的反射紫外線能力，因而能提高漆膜的耐老化性能。

（5）提高漆膜防腐蝕能力

空心玻璃微珠：  

一種經(jīng)過特殊加工處理的玻璃微珠，其主要特點(diǎn)是密度較玻璃微珠更小，導(dǎo)熱性更差。

主要應(yīng)用前景是油罐火災(zāi)的撲滅。

空心玻璃微珠是一種尺寸微小的空心玻璃球體，屬無機(jī)非金屬材料。

典型粒徑范圍10-180微米，堆積密度克/立方厘米,具有質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、隔音、高分散、電絕緣性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),是近年來發(fā)展起來的一種用途廣泛、性能優(yōu)異的新型輕質(zhì)材料。      

空心玻璃微珠是近年來發(fā)展起來的一種用途廣泛、性能優(yōu)異的新型材料，該產(chǎn)品的主要成分是硼硅酸鹽，粒度為10-250微米、壁厚為1-2微米的空心球體。

該產(chǎn)品具有質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、強(qiáng)度高和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過特殊處理，具有親油、憎水性能，非常容易分散于樹脂等有機(jī)材料中。

空心玻璃微珠廣泛用于玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙等復(fù)合材料中，具有明顯的減輕重量和隔音保溫效果，使制品具有很好的抗龜裂性能和再加工性能。

在航空、航天、新型高速列車、豪華游艇、隔熱涂料、保齡球等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并起到了獨(dú)特的良好作用。

 特點(diǎn) 顏色純白    

可廣泛用于任何對外觀顏色有要求的制品中。  

比重輕體積大    

空心玻璃微珠的密度約是傳統(tǒng)填充料微粒密度的十幾分之一，填充后可大大減輕產(chǎn)品的基重，替代及節(jié)省更多的生產(chǎn)用樹脂，降低產(chǎn)品成本。  

具有有機(jī)改性（親油性）表面    

空心玻璃微珠潤濕分散容易，可填充于大多數(shù)熱固熱塑性樹脂中，如聚酯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。

高分散、流動性好    

由于空心玻璃微珠是微小圓球，在液體樹脂中要比片狀、針狀或不規(guī)則形狀的填料更具有較好的流動性，所以充模性能優(yōu)異。

更重要的是這種小微珠是各向同性的，因此不會產(chǎn)生因取向造成不同部位收縮率不一致的弊病，保證了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定，不會翹曲。  

隔熱、隔音、絕緣、吸水率低    空心玻璃微珠的內(nèi)部是稀薄的氣體，所以它具有隔音、隔熱的特性，是做為各種保溫、隔音產(chǎn)品的極佳填充劑。

空心玻璃微珠的隔熱特性還可用于保護(hù)產(chǎn)品經(jīng)受急熱和急冷條件之間交替變化而引起的熱沖擊。

較高的比電阻，極低的吸水率使其可廣泛用于加工生產(chǎn)電纜絕緣材料。  

吸油率低    

球體的微粒決定了其有最小的比表面積及低吸油率，使用過程中可大大減少樹脂的用量，即使在高添加量的前提下粘度也不會增大很多，大大改善了生產(chǎn)操作條件，可使生產(chǎn)效率提高10％～20％。