二氧化钛为什么这么便宜? 钛是稀有金属,较为

易金矿业网 2023-04-04 10:23 编辑:admin 59阅读

二氧化钛为什么这么便宜? 钛是稀有金属,较为稀少,为何二氧化钛这么便宜

钛是稀有金属,但含量可一点也不稀少。在喊笑地壳中钛的含量排名第9,在金属中仅次于铝、钠、铁等,比铅锡铜锌之类的加起来都多,也比氮磷氟氯碳这些常见的非金属多。

之所以把它归为稀有金属,只是历史上的一个误解而已穗渗谨,它含量虽高,但分布比较分散,而且金属单质提炼很困难,人们误以为它含量猜基不高。虽说后来明白了,但误会已成也就将错就错了。

二氧化钛有天然矿石(金红石),而且从其他形式(含量分布最广的是钛铁矿)提炼二氧化钛也比较容易,所以价格不高。

二氧化钛制取容易,且较稳定

钛不属于贵金属系列……

钛白粉中除了二氧化钛还有什么?

主要包括金红石和锐钛矿两种二氧化钛晶型,由于属于矿物质,其中不免含有一些其他金属氧化物,如MgO、Fe2O3、CaO等,可能这3%离有这些物质。如果非要弄清楚是什么,可以去做ICP检测(等离子体电感耦合光谱),看看到底有没有预想的物质

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钛白粉除了作为塑料助剂 还发挥着怎样的作用?

环球

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中国粉体网讯 在塑料工业当中,塑料助剂是不可或缺的成员,塑料助剂为塑料提供了更好的性能,使之能够更好地被运用于生产之中。除了作为塑料助剂,钛白粉还被广泛应用于多个行业。

钛白粉的主要应用领域:涂料、塑料、油墨、造纸,其中涂料占60%,塑料占20%、造纸占14%,其它(含化妆品、化纤、电子、陶瓷、搪瓷、焊条、合金、玻璃等领域)占6%。

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钛白粉在橡胶行业中既作为塑料助剂着色剂,又具有补强、防老化、填充作用。在白色和彩色橡胶制改此竖品中加入钛白粉,在日光照射下,耐日晒,不开裂、不变色,伸展率大及耐酸碱。橡胶用钛白粉,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。但用于汽车轮胎生产量,常加入一定量的金红石型产品,以增强抗臭氧和抗紫外线能力。

钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。由于钛白粉无毒,远比铅白优越,各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。香粉中只须加入5%-8%的钛白粉就可以得到永久白色,使香料更滑腻,有附着力、吸收力和遮盖力。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。

一、化妆品级二氧化钛分为油性和水性钛白粉。由于它化学性质稳定,折射率高、不透明度高、遮盖力高、白度好、且无毒害,被广泛应用于化妆品领域,起美容美白的功效。

性能特点:

白度高,遮盖力强。

亲水、亲油产品它克服了一般钛白粉在各自的分散体系中不易分散、易沉淀等缺陷,显著改善了它的分散性和抗沉淀性,使您的产品更加稳定和满意。

耐候性强。

与化妆品其他原料配伍性好。

用途扒答

钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。

钛白粉(二氧化钛)化学性质稳定,在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶:板钛型、锐钛和金红石型。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。

钛白粉广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。

涂料行业是钛白粉的最大用户,特别是金红石型钛白粉,大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料,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。

塑料行业是第二大用户,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。

造纸行业是钛白粉第三大用户,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,以核大满足耐光、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。

搪瓷行业是钛白粉的一个重要应用领域,搪瓷级钛白粉具有纯度高、白度好、颜色鲜、粒径均匀、很强的折射率和较高消色力,具有很强的乳浊度和不透明性,使涂搪后涂层薄、光滑和耐酸性强,在搪瓷制造工艺中能与其他材料混合均匀、不结块、易于熔制等优点。

陶瓷行业也是钛白粉的重要应用领域,陶瓷级钛白粉具有纯度高、粒度均匀、折射率高,有优良的耐高温性,在1200度高温条件下保持1小时不变灰的特性。不透明度高、涂层薄、重量轻,广泛应用于陶瓷、建筑、装饰等材料。

钛白粉主要成分是二氧化钛的白色粉末,无毒,无臭,不溶于水、有派郑机酸和弱无机酸,微溶于碱

制备纳米 TiO 2 粉体的物理法主要有溅射,热蒸发法及激光蒸发法。物理法制备纳米粒子是最早的方法,它的优点是设备相对来说比较简单,易于操作和易于对粒子进行分析,能制备高纯粒子,还可制备薄膜和涂层。它的产量较大,但成本较高。

2.2化学法

制备纳米 TiO 2 粉体的化学方法主要有液相法和气相法。液相法包括沉淀法、溶胶 ―― 凝胶法和 W/O 微乳液法;气相法主要有 TiCl 4 气相氧化法。液相法反应周期长,三废量较大,虽然能首先得到非晶态粒子,高温下发生晶型转变,但煅烧过程极易导致粒子烧结或团聚;气相氧化法具有成本低、原料来源广等特点,能快速形成锐钛型、金红石型或混合晶型 TiO 2 粒子,后处理简单,连续化程度高。但此法对技术和设备要求较高。

2.2.1均匀沉淀法制备纳米TiO 2

纳米颗粒从液相中析出并形成包括两个过程:一是核的形成过程,称为成核过程;另一是核的长大过程,称为生长过程。当成核速率小于生长速率时,有利于生成大而少的粗粒子;当成核速率大于生长速率时,有利于纳米颗粒的形成。因而,为了获得纳米粒子必须保证成核速率大于生长速率,即保证反应在较高的过饱和度下进行。

均匀沉淀法制备纳米 TiO 2 是利用 CO(NH 2 ) 2 在溶液中缓慢地、均匀地释放出 OH - 。其基本原理主要包括下列反应:

CO(NH 2 ) 2 +3H 2 O=2NH 3 ・H 2 O+CO 2 ↑ NH 3 ・H 2 O=NH 4 + +OH - TiO 2+ +2OH - =TiO(OH) 2 ↓ TiO(OH) 2 =TiO 2 +H 2 O

在这种方法中,不是加入溶液的沉淀剂直接与 TiOSO 4 发生反应,而是通过化学反应使沉淀在整个溶液中缓慢地生成。向溶液中直接添加沉淀剂,易造成沉淀剂的局部浓度过高,使沉淀中夹有杂质。而在均匀沉淀法中,由于沉淀剂是通过化学反应缓慢生成的,因此,只要控制好生成沉淀剂的速度,就可避免浓度不均匀现象,使过饱和度控制在适当范围内,从而控制粒子的生长速度,获得粒度均匀、致密、便尘郑颂于洗涤、纯度高的纳米粒子。该法生产成本低,生产工艺简单,便于工业化生产。

2.2.2溶胶――凝胶法

溶胶 ―― 凝胶法是制备纳米粉体的一种重要方法。它具有其独特的优点,其反应中各组分的混合在分子间进行,因而产物的粒径小、均匀性高;反应过程易于控制,可得到一些用其他方法难以得到的产物丛核,另外反应在低温下进行,避免了高温杂相的出现,使产物的纯度高。但缺点是由于溶胶 ―― 凝胶法是采用金属醇盐作原料,其成本较高,其该工艺流程较长,而且粉体的后处理过程中易产生硬团聚。 采用溶胶 ―― 凝胶法制备纳米 TiO 2 粉体,是利用钛醇盐为原料。原先通过水解和缩聚反应使其形成透明溶胶,然后加入适量的去离子水后转变成凝胶结构,将凝胶陈放一段时间后放入烘箱中干燥。待完全变成干凝胶后再进行研磨、煅烧即可得到均匀的纳米 TiO 2 粉体。有关化学反应如下: 在溶胶 ―― 凝胶法中,最终产物的结构在溶液中已初步形成,且后续工艺与溶胶的性质直接相关,因而溶胶的质量是十分重要的。醇盐的水解和缩聚反应是均相溶液转变为溶胶的根本原因,控制醇盐水解缩聚的条件是制备高质量溶胶的关键。因此溶剂的选择是溶胶制备的前提。同时,溶液的 pH 值对胶体的形成和团聚状态有影响,加水量的多少会影响醇盐水解缩聚物的结构,陈化时间的长短会改变晶粒的生长状态,煅烧温度的变化对粉体的相结构和晶粒大小的影响。总之,在溶胶 ―― 凝胶法制备 TiO 2 粉体的过程中,有许多因素影响粉体的形成和性能。因此应严格控制好工艺条件,以获得性能优良的纳米 TiO 2 粉体。

2.2.3反胶团或W/O微乳液法

反胶团或 W/O 微乳液法是近十年发展起来的一种新方法。该法设备简单,操作容易,并可人为控制合成颗粒的大小,在超细颗粒,尤其是纳米粒子的制备方面有独特优点。 反胶团是指表面活性剂溶解在有机溶剂中,当其浓度超过 CMC (临界胶束浓度)后,形成亲水极性头朝内,疏水链朝外的液体颗粒结构。反胶团内核可增溶水分子,形成水核,颗粒直径小于 100 ? 时,称为反胶团,颗粒直径介于 100~2 000 nm时,称为 W/O 型微乳液。 反胶团或微乳液体系一般由表面活性剂,助表面活性剂,有机溶剂和 H 2 O 四部分组成。它是一个热力学稳定体系,其水核相当于一个“微型反应器”,这个“微型反应器”具有很大的界面,在其中可以增溶各种不同的化合物,是非常好的化学反应介质。反胶团或微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的,随增水量的增加而增大。因此,在水核内进行化学反应制备超微颗粒时,由于反应物被限制在水核内,最终得到的颗粒粒径将受水核大小的控制。 反胶团或微乳液法制备纳米 TiO 2 是利用 TBP (磷酸三丁酯)为萃取剂,煤油作稀释剂,在室温下萃取金属钛离子,同时控制条件使其形成有机相的反胶团溶液,将该溶液在室温下以氨水反萃,控制氨水用量和浓度,将得到的沉淀物洗涤干燥焙烧,即获得纳米 TiO 2 粉体。 反胶团或微乳液法可利用胶团大小来控制微粒尺寸,在纳米粒子制备中具有潜在优势,但这种方法刚刚起步,有许多基础研究要做,反胶团或微乳的种类、微观结构与颗粒制备的选择性之间的规律尚需探索,更多的用于超微颗粒合成的新反胶团或微乳液体系需要寻找。

2.2.4 TiCl 4 气相氧化法

气相法制备纳米 TiO 2 比较典型的是 TiCl 4 气相氧化法。该法以氮气作 TiCl 4 的载气,以氧气作氧化剂,在高温管式气溶胶反应器中进行氧化反应,经气固分离,获得纳米 TiO 2 粉体。在此过程中,停留时间和反应温度对 TiO 2 的粒径和晶型有影响。 其反应原理: 气相反应器中,反应物的消耗对粒子成核速率的影响比对生长速率的影响大,因为成核速率对体系中产物单体过饱和度更加敏感。随着反应进行,过饱和度迅速降低。反应初期以成核为主,而在反应后期成核终止,以表面生长为主。通常在高温下反应速率极快,延长停留时间,只是延长了粒子生长时间,因此产物粒径增大,比表面积减小。同时,停留时间延长,锐钛分子簇有足够时间转变成金红石分子簇,使金红石含量增大。另外,气相反应器中,超微粒子形成过程包括气相化学反应、表面反应、均相成核、非均相成核、凝并和聚集或烧结等步骤。在高温下气相反应速率非常快,以致温度变化对成核速率的影响已不显著,而温度升高,粒子表面单分子外延和表面反应速率加快;同时气体分子平均自由度增大,粒子之间碰撞加剧,颗粒凝并速率增大,粒子间易发生凝并长大。另外由于反应器中初生粒子相当细小,颗粒边界表面能很大,小粒子极易逐渐扩散,融合形成大粒子,从而降低表面能,反应温度越高,晶界扩散速率越快,烧结驱动力越大,从而导致粒子比表面积减小、粒径增大。

钛白粉主要成分为二氧化钛,分子式为TiO2是一种多晶化合物,其他都是一些杂志,其质点呈规则排列,具有格子构造,二氧化钛的相对密度最小。钛白粉的生产工艺有硫酸法和氯化法两种工艺路线。

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,这一性质使钛白粉既是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。

物理特性

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,因此锐钛型运悉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℃,熔点与二氧化钛的亮陵纯度有关。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旁键乎性质时,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。

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