第5章 钛白粉.doc

第5章钛白粉
、种类和用途
钛白粉简介
钛白粉学名为二氧化钛,分子式为TiO2,,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)
10-11~10-12
10-11~10-12
吸油度
16~48
18~30
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:
TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)2+2H2O TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O
TiO2+ 6HF→H2TiF6+2H2O
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%,TiO2≥48%,FeO≥32%,Fe2O3<10%,泥浆胶体<10%,93%浓硫酸。
辅助生产原材料
还原剂