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如何区别锐钛型钛白粉与金红石型钛白粉
发布时间:2013-5-23  阅读次数:3053  字体大小: 【】 【】【

简介

二氧化钛为白色粉末,无毒,化学性质非常不活泼,常温下几乎不与其它元素或化合物反应,对O2 、H2S、SO2 、CO2 、NH3等都是稳定的。不溶于水、脂肪酸、有机酸、弱无机酸,微溶于碱和热硝酸,只有在浓硫酸或氢氟酸中长时间煮沸才 可完全溶解。在高温下可被氢、氨、钛等还原成低价氧化钛。二氧化钛具有高消色力、高遮盖力、高反射率、低比重等优越的颜料性能,是白色颜料中最好的一种。金红石型二氧化钛的晶格比锐钛型二氧化钛的晶格致密,比较稳定,具有较好的耐候性、耐水性和不易变黄,不粉化的特点,但白度稍低,适用于制造室外用颜料。锐钛型二氧化钛的晶格空间较大,相对不稳定,耐候性差,容易泛黄,容易粉化,但白度较高,适用于制造室内用颜料。锐钛型二氧化钛在915℃可转化为金红石型二氧化钛。

金红石型钛白粉与锐钛型钛白粉的(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
+ h( ?( ?% u. J+ _" k* F1 [$ d2 e    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。
* t( K9 m: m2 \6 V8 J, [  [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
& _: _: }! S2 q, c) Q4 r3 t    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。
4 S8 L5 G/ Y( m; F6 f6.       吸湿性
$ ?% U& V, M4 Q$ N5 _' _+ X- }/ q    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
: v; y. \. @; O# h# r8 w7.       热稳定性
- E5 c  {+ K/ Y; J8 N& N9 c7 l. i二氧化钛属于热稳定性好的物质。

化学性质
" X$ @: ]# T: v$ n/ V/ S* h    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反应,对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用,不溶于水、脂肪,也不溶于稀酸及无机酸、碱,只溶于氢氟酸。但在光作用下,钛白粉可发生连续的氧化还原反应,具有光化学活性。 这一种光化学活性,在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为明显,这一性质使钛白粉即使某些无机化合物的光敏氧化催化剂,又是某些有机化合物光敏还原催化剂。
( d" T, B" m& K6 @- L- P' s金红石型要比锐钛型的耐粉化性、保光性好。然而,纯 TiO2(锐钛型二氧化钛)颗粒表面在有水汽和氧气的存在下是光化学活泼的,而非生来就是光化学稳定的。纯TiO2甚至可促进在其颗粒周围基料的降解。因此有必要首先将TiO2本身光稳定化。该稳定性的大小可以通过对其进行不同无机氧化物的种类及份量控制而得。即对 TiO2进行无机包膜处理。使在TiO2颗粒周围表面和有机树脂之间形成一道屏蔽网不再促进(减少)有机树脂的降解。


$ l2 g) U' O5 K; u$ T# {3 ?; K钛白化学名称为二氧化钛(TiO2),是白色颜料中最好的一种。金红石型钛白与锐钛型钛白相比有如下特长:
    (1)折光指数高:金红石型折光指数为2.71,锐钛型折光指数为2.52。因而前者的遮盖力、光泽度均优于后者。
5 W3 E( [5 f' {% _+ T6 N3 j9 F   (2)晶体结构不同 金红石型晶体结构致密,比数稳定,光化学活性小,因而耐侯性好。
     无论是金红石型还就是锐钛型钛白粉,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。但是在小于可见光范围如300—400纳米的紫外光波长范围内,两种不同晶型的所表现出的性能却有着很大的差别。对于金红石(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,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。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。

  S7 \$ e. L2 Y) U. W4 l
, `. p, D5 F: ]' L4 ]; S3 N* i锐钛型钛白粉应用范围:

    在市场上来说:生产塑料/ 水墨/ 大众化印花胶浆/ 年画/ 涂布等行业中。锐钛型钛白粉还是很吃香的。锐钛型钛白粉价格底,也有一定的白度,只不过是在生产中,要研磨,有或者是经高温技术生产让锐钛型钛白粉分散力强点,才能达到理想的状态。所以说:两者也占有一定的市场。

金红石型钛白粉应用范围
了解了以上金红石型钛白粉与锐钛型钛白粉性能区别后,其实在它们的应用过程中,还有一点应该考虑到的,椐笔者这么多年从事钛白粉销售中了解到,生产厂家在用钛白粉的时候,在成本问题上用那一个也有想法的。金红石型钛白粉大部分都是生产高档的产品。好像说:生产涂料用钛白粉 油墨用钛白粉 塑料漆 木器漆 以及高档的印花胶浆一定会选用金经石型钛白粉。只有是金红石型钛白粉才能给高档产品漂亮的遮盖力。高的光泽度。分散过程中,也会省时省力。

生产方法:

二氧化钛生产有硫酸法和氯化法。硫酸法的原料钛铁矿贮量丰富,设备简单,技术比较成熟,这些都是硫酸法的优点,但硫酸法工序多,流程长,三废严重。每生产1吨二氧化钛就产生3.5~4吨副产七水硫酸亚铁和8~9吨废稀硫酸,这些都是硫酸法的缺点。有些工厂使用高品位钛渣作原料以硫酸法生产二氧化钛可避免产生硫酸亚铁副产品。氯化法采用闭路气相氯化生成四氯化钛,进一步气相氧化成二氧化钛。工序短、三废少和产品质量优异,这些都是氯化法的优点,但氯化法所需原料金红石矿源缺乏,氯化法生产技术难度大,被高度垄断,这些都是氯化法的缺点。有些工厂用钛铁矿富集制取人造金红石来解决氯化法原料的缺乏问题。硫酸法和氯化法分别简述如下:

(1)硫酸法:将粉碎研磨到一定细度的钛铁矿粉在催化剂氧化锑存在下,在酸解器中加入浓硫酸,用压缩空气搅拌,用直接蒸汽加热进行酸解反应,使钛铁矿粉充分溶解,发生的化学反应如下:

FeTiO3+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O

FeTiO3+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+2H2O

2FeTiO3+7H2SO4→Fe2(SO4)3+2Ti(SO4)2+7H2O

用水浸取以上酸解反应物,同时加入铁屑使溶液中的高价铁还原为低价铁,发生的化学反应如下:

Fe2(SO4)3+Fe→3FeSO4

然后沉降除去杂质。为了加速沉淀,加入硫化铁,使生成的硫化锑与未分解的杂质凝聚沉降。静置沉降分离后,将上层澄清液送往冷冻器,冷冻至3~5℃后,析出硫酸亚铁结晶。过滤得到副产品硫酸亚铁和硫酸钛溶液。硫酸钛溶液减压浓缩到规定的浓度,放入水解器内,在不断搅拌下,加入适量的晶种,以蒸汽加热水解成为偏钛酸。其反应式如下:

Ti(SO4)2+H2O→TiOSO4+H2SO4

TiSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4

过滤出偏钛酸,水洗后,按不同品种控制不同浆液浓度,加入不同处理剂进行盐处理,过滤洗涤。根据不同品种,调整回转窑的煅烧温度,将偏钛酸定量地加入到回转窑内进行煅烧。放出的三氧化硫废气用水喷淋吸收,得到的二氧化钛冷却后,经粉碎机粉碎,再经分级水选,表面处理,然后经喷雾干燥得到颜料用二氧化钛。

(2)氯化法:金红石或高钛渣与石油焦按100∶30~33配比投料,粉碎至160目以下,送入氯化炉中。氯气由炉底筛板上的小孔均匀进入,在850℃左右反应生成四氯化钛气体,由炉顶排出。发生的化学反应如下:

2TiO2+3C+4Cl2→2TiCl4+CO2+2CO

由氯化炉出来的四氯化钛气体进入两个串联的隔板除尘器,再进入两组串联的冷凝器。将四氯化钛气体冷却到沸点温度136℃以下,得到四氯化钛溶液。蒸馏四氯化钛溶液,将四氯化钛在衬有耐火砖的反应器中氧化,生成二氧化钛。其反应如下:

TiCl4+O2→TiO2+2Cl2

反应温度控制在1300℃以上,四氯化钛在气相氧化过程中首先生成锐钛型二氧化钛,然后在高温下向金红石型转化,可添加适量的晶型转化剂三氯化铝以加快转化速度。生成的二氧化钛经水选、洗涤和干燥得到成品二氧化钛。

主要作用一个是涂料,一个是光催化,生成臭氧。尤其是纳米量级的钛白粉粉末,很多涉及到了臭氧除菌。至于性质吗,既然都叫钛白粉了,肯定是白色的。两种晶形:金红石和锐态,前者更稳定,也应用得更广泛。通过烧结,锐态可以变成金红石结构。也可以通过在合成过程中掺杂,比如说Al,达到金红石结构。

 

锐钛型钛白粉 | 金红石型钛白粉 | 立德粉 | 硫酸钡 | 碳酸镁

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