钛白粉是由钛矿石经过硫酸法或氯化法得到的白色粉末状固体,被认为是世界上性能做好的一种白色颜料。钛白粉是指表面经过无机或有机处理的二氧化钛,以克服二氧化钛原有应用缺陷,具有最佳的不透明度、最佳白度、光泽度、优异的耐候性、遮盖力、分散性等无力、化学性能,广泛用于涂料、塑料、造纸、橡胶和油墨等工业领域和食品领域。
钛白粉按照用于分为颜料级和非颜料级两种。颜料级钛白粉以白色颜料为主要使用目的,按照结晶状态,可进一步分为锐钛型钛白粉(A型)和金红石型钛白粉(R型),其中金红石型钛白粉具有更好的化学稳定性,主要用于高级室外涂料、光乳胶涂料、高级纸张和橡胶材料。
锐钛型钛白粉具有白度高、折射率高、与成纤聚合物折射率相差较大,无毒无害,生产成本低且原料来源广泛等优点,可作为添加剂在消光棉纶纤维的生产中被应用。
非颜料级钛白粉以纯度为主要目的,分为搪瓷级、陶瓷级、电焊级和电子级等多种类型,其耐高温性和光学性质发挥主要作用。
硫酸法是世界上最早的工业化生产钛白粉的方法,工艺主要有以下几个方面:钛矿原料的粉碎与酸解、TiOSO4的分离与纯化、TiOSO4的水解形成不溶性偏钛酸、水洗、漂白、煅烧与粉碎、表面处理等。
优点:硫酸法可用来生产金红石型和锐钛矿型两种钛白粉,工艺技术成熟,设备简单,原材料要求低、价格便宜且丰富。
缺点:在于原材料的消耗较大、利用率低、副产物多,环境污染严重,工艺流程复杂,随着技术的不断革新,此种生产方法不断被企业所淘汰。
氯化法是目前工业生产中使用广泛的一种生产钛白粉的方法。氯化法的出现不仅能够生产高质量的钛白粉,也解决了硫酸法工艺流程长的问题,减少了工业三废排放量,有利于环境保护,同时此种方法容易实现自动化生产,符合现代化企业的生产要求。
钛白粉的应用
涂料、造纸和塑料是钛白粉三大主要的应用领域,其他的应用领域还有油墨、化纤、化妆品、橡胶、食品工业和医药等。而非颜料用钛白粉的用途主要在搪瓷、陶瓷、电容器、焊条、催化剂领域以及需要二氧化钛光学性能,但不需要其遮盖性能的纳米钛白领域。
- 涂料
目前涂料是钛白粉最大的应用领域,涂料行业所消费的TiO2占二氧化钛颜料总消费量的58%~60%。钛白粉也是涂料工业中用量最多的一种颜料,大概占涂料着色剂成本的一半,在涂料原料成本中占10%~25%。涂料作为一种化工先材料产品,近年来得到极大的发展,行业总产量2018年达到1759.8万t。
- 塑料
塑料目前是二氧化钛颜料的第二大用户,占世界二氧化钛总需求量的18%~20%。二氧化钛在塑料中加入量会随其品种和应用场合而不同,一般为0.5%~5%之间。目前塑料产品每年产量在6000万t以上,对钛白粉的用量约60万t。钛白粉所具有的优异的耐候性、遮盖力、分散性等物理、化学性能,极大地满足并适应了塑料工业制品对钛白粉性能、质量方面的生产标准要求。
- 造纸
造纸工业占钛白粉总消耗量的11%,钛白粉在造纸工业中的应用和塑料生产工业极为相似,都是作为基本颜料来使用。造纸工业中,钛白粉还可以作为填料使用。用来改善纸张的光学性能,以便更好的提升其不透明度,包括改进其亮度、白度与平滑度、均匀度等。
不同类型钛白粉在造纸领域性能对比
纸品分类 | 金红石型 | 锐钛型 | 备注 |
装饰纸 | √ | 抗老化要求高 | |
高灰分纸张 | √ | 锐钛型钛白粉的遮盖力达不到要求 | |
低灰分纸张 | √ | 要求有很好的不透明度 | |
造币纸 | √ | 要求很好的不透明度 |
- 油墨
钛白粉的白度质量有保证,抗水性强、遮盖力较大,同时耐候性、耐热性以及化学性质都非常的稳定。在油墨行业中,钛白粉是必要的生产材料。钛白粉在油墨中不仅有提高光泽度和美观度的功能,还能改善油墨的性质,例如提高机器设备的灵敏程度、加强抗腐蚀能力、
- 色母粒
色母粒是近代开发的,应用于塑料等体系的着色产品,其原理是把颜料超常量载附于树脂中,制得着色用聚合复合物,主要组成包括:树脂、颜料、分散剂等。色母粒技术发展的核心是颜料、分散剂和树脂的项目兼容,目标是提高色母粒中颜料含量和着色效果,关键在于提高颜料在色母中的分散性。钛白粉在色母粒等行业中有着较为广泛的应用,尤其在一些高端的色母粒行业中,是必备的着色原料之一。
- 化纤
化学纤维行业(特别是锐钛型)是钛白粉另一个重要的应用领域。由于化纤行业分子排列整齐,纤维表面光滑,具有刺眼的光泽,呈现半透明状态,因此需在纺丝前加入消光剂,而二氧化钛是合成纤维行业最理想的消光材料。
- 脱硝催化剂
脱硝催化剂泛指应用在电厂SCR脱硝系统上的催化剂,在SCR反应中,会使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度条件下发生化学反应。
从世界范围来看,全球钛白粉的有效产能约720万吨,CR10(有效产能排名前10d的公司)占比65%,主要集中在北美、西欧、日本。
文章来源:中国粉体网