当前位置:首页 > 客户服务 > 新闻资讯

钛白粉的用途、生产工艺、物理性质及光学特性

2018-05-03
客户服务
摘要:钛白粉是一种白色颜料,其主要成分是二氧化钛,说到底钛白粉也就是一种化学成分,它是公认的世界上最好的一种白色颜料。二氧化钛是一种热稳
钛白粉是一种白色颜料,其主要成分是二氧化钛,说到底钛白粉也就是一种化学成分,它是公认的世界上最好的一种白色颜料。二氧化钛是一种热稳定性极好的物质,是一种偏酸性的两性氧化物。但具有光化学活性,吸湿性不太强,在自然界有三种结晶形态:金红石型、锐钛型和板钛型。钛白粉广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品、陶瓷、搪瓷、电子、食品和医药等工业,其中涂料占比最大,约60%。

钛白粉的用途
1、油墨:油墨制造业使用的白色颜料主要是钛白粉和锌钡白两种。其中钛白粉不仅具有良好的物理化学稳定性,而且各种耐抗性好,具有较其他油墨用材料价格低等特点。
2、塑料:钛白粉在塑胶制品中的应用,除了利用它的高遮盖力、高消色力及其颜料性能外,它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能,使塑料制品免受UV光的侵袭,改善塑料制品的机械性能和电性能。
3、造纸:使用钛白粉的纸张,白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透,在相同条件下不透明度比碳酸钙、滑石粉高10倍,重量也能减轻15%~30%。所以装饰纸、圣经纸和纸币一定要使用钛白粉。
4、化妆品:钛白粉无毒,各种香粉几乎都用其代替铅白和锌白。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、白色香皂和牙膏中也可用钛白粉。
5、橡胶:钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂,又具有补强、防老化、填充作用。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。
6、涂料:涂料是由基料、颜料、溶剂和助剂等组成的粘稠悬浮液。钛白粉作为一种颜料而被用于涂料中。颜料具有遮盖、装饰能力,从而达到装饰美观的作用,同时,颜料还能增强涂膜的机械强度和附着力,可以延长涂膜使用寿命。


钛白粉生产工艺
1、将购进的钛矿砂用雷蒙机或者风扫磨等粉碎成符合工艺要求的钛矿粉,并送到储存和计量钛矿粉的料仓。
2、用浓硫酸分解钛矿,制取可溶性的钛的硫酸盐。钛铁矿的主要成分为偏钛酸铁 (!^TiO3),是一种弱酸弱碱盐,可以用强酸把它分解。用过量的酸就能使反应进行到底。由于这个反应是一个放热反应,最高温度可以达到250°C,因此必须采用高沸点的酸一硫酸才能适应这一反应。在酸分解的过程当中,矿粉当中的各种杂质大部分也被分解,生成相应的可溶性硫酸盐,并在浸取的时候与钛的可溶性盐一起进入溶液当中,形成黑钛液。为了除铁,用金属铁把钛液中的高价铁还原成亚铁,同时,为了避免亚铁的再一次氧化,还必须用过量的金属铁把定量的四价钛还原成三价钛。
3、热压滤。将钛铁矿酸解后的生成物——硫酸氧钛和硫酸钛的混样产物,不经沉降直接经普通型压滤机作热压滤处理。
4、洗渣。经过热压滤后的泥渣中还含有大量的可溶性与不可溶性的钛,为保证收率,再通过用板框压滤机压滤的办法回收其中的大部分可以溶解的钛元素,不溶性钛和其他的未溶解杂质作为废渣排掉。
5、结晶。结晶采用以下两种方式冷冻结晶和真空结晶。FeSO4溶解度受溶液的温度影响很大。因此,在组成一定的钛液中,FeSO4的溶解度随温度的降低而降低,本工序的主要目的就是使钛液的温度降低。
①冷冻结晶是利用制冷介质(液氨或者氟利昂或者溴化锂等)的蒸发带走热量,使冷冻盐水温度降低,通过盘管换热,从而使钛液的温度降低下来,造成!^SO4处于过饱和状态,过饱和的部分便以含七个结晶水的i^S04 7H20的形式结晶析出,同时带出部分结晶水,然后将其分离除去。
②根据溶液绝热蒸发的原理,利用闪蒸的方式使钛液中的水分快速绝热蒸发, 吸收钛液的热量从而使钛液的温度降低,造成I^eSO4处于过饱和状态,过饱和的部分便以含七个结晶水的FeSOJH2O的形式结晶析出,同时带出部分结晶水,然后将其分离除去。
6、钛液压滤。热压滤后的钛液当中还有一些肉眼看不到的悬浮杂质,这些杂质如果不除去的话,将会影响到成品的色相。因此,必须进行精密过滤。利用板框压滤机,并以木炭粉(或者硅藻土、珍珠岩)为助滤剂进行压滤,利用木炭粉的强吸附作用进一步除去钛液中的不溶性杂质,达到净化的目的。
7、浓缩。浓缩是为了将钛液的浓度提高到水解所要求的指标。钛液的沸点较高, 已经高于钛液水解的临界温度,因此,钛液的浓缩必须在较低温度下进行。利用溶液在真空状态下沸点降低的原理,在低温下使钛液沸腾,将钛液中的水分蒸发掉,使精滤后的钛液浓度得以提高,以符合水解要求。
8、水解。钛液的水解是二氧化钛从液相(钛液)重新转变为固相的过程。钛液具有普通离子溶液的性质,在PH值>0.5时便发生水解。更重要的是,钛液具有胶体溶液的性质。在游离酸很高的情况下,使其维持沸腾状态也会发生水解反应,这是我们制取一定应用性能和制品性能的水合二氧化钛的依据。通过控制加热的速度,使钛液按照需要的水解速度发生水解反应,生成我们需要的水和二氧化钛粒子。
9、水洗。水解后的水合二氧化钛含有硫酸以及铁、铝、锰、铜、镍、钒、铅等离子,这些离子如果随着水合二氧化钛进入转窑,经过煅烧就生成相应的氧化物,显示各种颜色,从而不同程度的污染产品,所以必须进行水洗,将它们除去。水合二氧化钛不溶于水,而硫酸以及铁、铝、锰、铜、镍、钒、铅等离子是可以溶于水的,这是进行水洗的先决条件,利用洗涤用水和水合二氧化钛中杂质离子的浓度差将杂质用水除去。水洗过程主要是防止可溶性的杂质离子转变成不溶性的杂质沉淀,因此,对洗涤水中的铁以及其它固体杂质的含量有一定的要求,不然杂质在水合二氧化钛上积聚而污染产品。
10、漂白。经过初次水洗的偏钛酸,在一定的浓度下,加入定量的浓硫酸,使部分偏钛酸与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,然后加入铝粉,把硫酸氧钛溶于水中的四价钛还原成三价钛,保持漂白以后的料液中有一定量的三价钛,把在水洗过程中又被氧化的铁离子还原为低价钛铁离子,使偏钛酸洗涤的更彻底。
11、盐处理。偏钛酸在煅烧前需要加入不同类型的添加剂,以使得在煅烧过程中, 温度适当,内部变化平稳,使成品的二氧化钛具有稳定的晶型,良好的色相、光泽,较好的着4色力、遮盖力,较低的吸油量和合适的晶粒大小、形状,以及在使用介质中良好的分散性。盐处理剂的作用如下加入钾盐,可以使产品疏松、洁白,并且降低脱硫的温度,改变煅烧的条件,提高着色力等颜料性能;加入磷酸,可以使产品质地柔软,色泽比较白,并提高产品的耐候性。
12、煅烧。煅烧是把水合二氧化钛经过脱水、脱硫转变为锐钛型二氧化钛。高温下, 将水合二氧化钛中的游离水、结合水、三氧化硫等除去,然后在高温区进行晶型的整理和转化,形成二氧化钛的颗粒料。
13、粉碎和包装。将煅烧后的有些粘结的物料进行破碎。物料在雷蒙机内,经过高速旋转的磨辊和磨环的撞击,迅速被粉碎,再经过分级叶轮的分级,粗料返回粉碎室细料进入袋滤器,经星型下料器进入螺旋送料器,送至成品料仓,进行包装后即为成品。本发明保护范围不限于上述实施方式,凡是依据本发明技术原理所作的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。


钛白粉的物理性质   
1、相对密度   
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。   
2、熔点和沸点   
由于锐钛型在高温下会转变成金红石型,因此锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点,金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点为(1830±15)℃、富氧中的熔点为1879℃,熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为为(3200±300)℃,在此高温下二氧化钛稍有挥发性。   
3、介电常数   
由于二氧化钛的介电常数较高,因此具有优良的电学性能。在测定二氧化钛的某些物理性质时,要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低,只有48。   
4、电导率   
二氧化钛具有半导体的性能,它的电导率随温度的上升而迅速增加,而且对缺氧也非常敏感。金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质对电子工业非常重要,可利用该性质生产陶瓷电容器等电子元器件。   
5、硬度   
按莫氏硬度十分制标度,金红石型二氧化钛为6~6.5,锐钛型二氧化钛为5.5~6.0,因此在化纤消光中为避免磨损喷丝孔而采用锐钛型。   
6、吸湿性   
二氧化钛虽有亲水性,但其吸湿性不太强,金红石型较锐钛型为小。二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系,表面积大,吸湿性高,还与表面处理与性质有关。   
7、热稳定性   
二氧化钛属于热稳定性好的物质。   
8、粒度   
钛白粉粒度分布是一个综合性的指标,它严重影响钛白粉颜料性能和产品应用性能,因此,对于遮盖力和分散性的讨论可直接从粒度分布上进行分析。


钛白粉的光学特性
一、遮盖力和着色强度
1、涂料的遮盖能力可以定义为其遮盖背景对比颜色的能力。遮盖效应主要是由于二氧化钛导的散射,或由于有色物质的存在而引起的吸收或这两种原因以使入射光强度减退时,就出现遮盖现象。下图表示完全和不完全的遮盖。

 

2、着色强度也是严格测定二氧化钛在油漆中散射光效率的一种方法,只要白色或有色颜料不发生絮凝作用,着色强度总是与覆盖能力相平行的。当白色油漆用绿色、蓝色或黑色颜料着色到反射率大约50%成60%时,着色强度就表示二氧化钛的光散作用,相对于有色颜料的光吸收能力。当二氧化钛或有色颜料都不发生絮凝作用时,有最大覆盖能力的二氧化钛就使浅色油漆呈现最浅的颜色和最大的反射率。为了确实肯定絮凝作用不会得出使人误解的着色强度效果,应对浅色油漆进行指触试验。这种试验很简单,就是在部分将干未干浅色油漆样板上进行手指摩擦试验。
二、光泽
1、对经室外暴晒或老化了的涂层进行原始光泽及光泽保留度之分级,一般也使用仪器在入射光一个或几个角度测量镜面反射率。基本上,光泽是树脂基料的一种性质。但是,要认识基料的光泽性,就必须避免在油漆膜含有足以产生显微表面粗糙的颜料粒子(往往称为微粒)。要选择适当的二氧化钛品级,颜料分散的正确配方,正确的研磨方式以及设计得好的研磨步骤,这些条件对达到最后光泽度起很大作用,还有烤漆在制造,储存应用和固化期中会遇到各种条件都能影响最后光泽。

 

2、在研磨中块状物(聚集物和附聚物)、被粉碎成二氧化钛和基料的均匀混合物。而这些块状物是在制造、包装和储存期间由许多个别的的二氧化钛粉子组成。好的研磨分散,不但可以消除不理想的粗粒子,而且有助于达到最大覆盖能力、光泽度和均匀底彩。有三个重点必须注意的是:
①分散期中小不管操作情形如何,钛白粉各个粒子并未破裂。它们经由松散的块状物中破裂出来,被此分开。
②“分散“一词通常意义义模糊:自己务必了解清楚,如,某些颜料分散问题实际是在表面活性剂使用不当的问题,结果使颜色均匀性差,或在不同剪切速下(例如刷子相对于滚筒)使用油漆时,使剪切/强度均匀性不好。
③细度计是日常用以判断这些系统的分数程度的简单仪器。钛白粉在油性漆料内的分散通常取决于剪切速度、被研磨物的粘度以及与基料的润湿时间和程度。

 

三、耐粉化性和保光性
1、油漆涂料的耐候性、光泽之下降是由于组成漆膜的有机树脂表面在经受了阳光、潮气、温度变化和环境污染后出现了光化学降解、而这些有机树脂通常都是高分子聚合物,它们都对光化学侵蚀敏感。随着时间的推移而降解为一种低分子含氧易溶物,能从漆膜表面冲洗掉。这—过程引起漆膜表面粗糙而使光泽下降。当这一漆膜表面有机基料被冲洗掉的程度增加时,钛白粉和其它体质填料便会凸露到表面而形成一种看上去朦嚓嚓白乎乎的外表。这就是所谓的漆膜表面粉化。换句话说,粉化并不是指钛白粉本身粉化(它本来就是粉末,根本无所谓粉化不粉化的),而是指其所处的周围有机介质的粉化。当粉化出现后,有机树脂漆膜表面的完整性受到了破坏,这又会加速粉化的进—步发展而形成并不希望的恶性循环。粉化对于色漆来说,问题尤为严重。因为一直发展下去会使原色的色品度(色调)下降,颜色变谈(褪色),光泽下降。在这种情况下,我们强建议选用具有强抗粉化性能的钛白粉规格。

 

2、无论足金红石型还足锐钛型钛白粉,在可见光波长范围内(400—700nm)、它们对光线的反射率都很高,因而都具有很好的白度。见下图。但是在小于可见光范围如300—400纳米的紫外光波长范围内,两种不同晶型的钛白粉所表现出的性能却有着很大的差别。对于金红石钛白粉(红线)在具有很强杀伤力的UV—A波段内(350—400nm)它对紫外线的反射率要远远低于蓝色的锐钛型钛白粉,换句话说、它对紫外线的吸收率要大大地高于蓝色的锐钛型钛白粉。在这种情况下,它周围的成膜物有机树脂身上所要分担的紫外光线就要少得多,那么这些有机物的使用寿命也就要长。这就是为什么我们通常所说的金红石型钛自粉的耐候性要比锐钛型好很多之原因所在,这些特性都是天生的。

 

3、这方面做的比较好的,一些进口的大牌钛白粉都比较好。像石原的R-930。石原的R-930是采用硫酸法生产的抗粉化金红石型二氧化钛颜料。晶格被氧化锌固定,用铝化合物后处理。在生产过程中控制去除粗粒子,使粒度分布均匀。因此它具有极高的光泽度,超凡的遮盖力和着色力且易分散。在硫酸法金红石型二氧化钛颜料中,该牌的耐久性最好。R-930用途广泛,特别适用于高耐久性工业涂料。


钛白粉上市公司有哪些?
1、龙蟒佰利:龙蟒佰利联集团股份有限公司是一家专业从事化学原料及化学制品制造业的公司。公司主要经营钛白粉、锆制品和硫酸铝等产品的生产与销售,主要产品为钛白粉系列产品、锆制品和硫酸铝等。
2、中核钛白:中核华原钛白股份有限公司主营钛白粉产品的生产、销售及服务,03年4月公司获得了自营进出口权。公司主要产品包括:金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉系列、七水硫酸亚铁产品;主要消费群体为:涂料(含油漆)行业、造纸行业和塑料和橡胶行业等。
3、天原集团:以氯碱产业为核心,下游延伸空间广阔,宜宾天原集团股份有限公司主营业务为生产和销售多型号聚氯乙烯树脂(PVC)、离子膜烧碱和水合肼及其他氯碱产品,并围绕基础氯碱产业上下游延伸开展其他业务。
4、安纳达:钛白粉与磷酸铁双主业推动,公司前景广阔。安徽安纳达钛业股份有限公司主要从事钛白粉产品的生产和销售,主要产品为钛白粉系列产品。公司控股子公司铜陵纳源从事磷酸铁产品的生产和销售,主要产品为磷酸铁系列产品。