第5章钛白粉选编.doc

第 5章钛白粉 钛白粉的性质、种类和用途 钛白粉简介钛白粉学名为二氧化钛,分子式为 TiO 2,相对分子质量 ,属于惰性颜料,被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料,因同分异构体的不同决定了产品的晶型不同,二氧化钛有锐钛型、板钛型和金红石型三种晶型,不同的晶型有着不同的物理和化学性能。其中有工业利用价值的是锐钛型和金红石型。板钛型是不稳定的晶型, 无工业利用价值,锐钛型(Anatase) 简称 A型,和金红石型(Rutile) 简称 R 型,都具有稳定的晶格,是重要的白色颜料和瓷器釉料, 与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性,特别是没有毒性。 二氧化钛的物理性质自然界存在三种结晶形态:金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型不稳定,尚没有工业用途。金红石型和锐钛型都属于四方晶系,但因晶型不同,所以有不同的晶体习性。金红石型是细长的成对的孪生晶体,每个金红石晶胞含有两个二氧化钛分子,以两个棱边相连。而锐钛型则以八面体的形式出现,氧位于八面体的顶角,每个锐钛晶胞含有四个二氧化钛分子,以八个棱边相接。图 5-1 不同钛白晶型的晶胞图表 5-1 二氧化钛的物理性质物性金红石型锐钛型结晶系四方晶系四方晶系相对密度 ~ ~ 折射率 莫氏硬度 6-7 -6 熔点(℃)1858 高温时转变为金红石型晶格常数 , , 电导率( S/m ) 10 -11 ~10 -1210 -11 ~10 -12 吸油度 16~4818~30 着色强度 1650~1900 1200~1300 颗粒大小(微米) ~ 二氧化钛的化学性质二氧化钛的化学性质极为稳定,是一种偏酸性的两性氧化物,常温下几乎不与其他元素和化合物作用,对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用。也不溶于水、稀酸、脂肪酸和其他有机酸及弱无机酸,只微溶于氢氟酸, 在长时间高温煮沸下才溶于浓硫酸,微溶于碱和热硝酸。二氧化钛对酸的作用是微弱的,在热硫酸中的溶解速度随着水合二氧化钛煅烧温度的提高而降低,一般情况下,煅烧温度超过 1000 ℃就很难溶于热硫酸和盐酸,而煅烧温度低于 700 ℃, 15min 左右就能溶于浓硫酸。但是如果加入过氧化氢、硫酸铵或碱金属的硫酸盐,溶解速度可加快。化学反应式如下: TiO 2 +2H 2 SO 4→ Ti(SO 4) 2 +2H 2O TiO 2 +H 2 SO 4→ TiOSO 4 +H 2O TiO 2+6 HF → H 2 TiF 6+2H 2O 对于金红石型二氧化钛,在浓硫酸中溶解时不能超过 225 ℃,因为超过 225 ℃会在其表面形成一层硫酸盐,影响其内部固体的继续溶解,二氧化钛在各种不同酸中的溶液,可以通过它的水合物—偏钛酸和正钛酸来制取,相比较起来,水合二氧化钛在硝酸中溶解速度快,在硫酸中慢,在盐酸中最快。 钛白粉的主要用途涂料行业是钛白粉的最大用户。其中,金红石型钛白粉,大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制作的涂料,色彩鲜艳,遮盖力高,着色力强,用量省,品种多,对介质的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。钛白粉在塑料行业中的应用最为广泛。在塑料中加入钛白粉,可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、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。造纸行业也是钛白粉的消费大户。作为纸张填料,主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉,可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,但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉,以满足耐光、耐热的要求。钛白粉还是高级油墨中不可缺少的白色颜料。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。纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要作为消光剂,由于锐钛型比金红型软,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。 原材料及其规格要求 主要生产原材料钛铁矿粉:粉碎要求:矿粉细度小,粒度分布窄而均匀, 325 目过筛小于 10% , TiO 2≥48% , FeO ≥32% , Fe 2O 3 <10% ,泥浆胶体<10% ,93% 浓硫酸。 辅助生产原材料还原剂:铁粉或铁屑,通常要