生產(chǎn)工藝
鈦白粉制造方法有兩種:硫酸法(Sulphate Process)和氯化法(Chloride Process)。其中56%為氯化法產(chǎn)
品,這種產(chǎn)品的70%以上又產(chǎn)自美國(guó)杜邦等鈦白粉大廠,其他國(guó)家包括中國(guó)的鈦白粉工廠仍以硫酸法為主。
1]硫酸法
將鈦鐵粉與濃硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)生產(chǎn)硫酸氧鈦,經(jīng)水解生成偏鈦酸,再經(jīng)煅燒、粉碎即得到鈦白粉產(chǎn)品。此
法可生產(chǎn)銳鈦型和金紅石型鈦白粉。硫酸法的優(yōu)點(diǎn)是能以?xún)r(jià)低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料,技術(shù)較成熟,設(shè)
備簡(jiǎn)單,防腐蝕材料易解決。其缺點(diǎn)是流程長(zhǎng),只能以間歇操作為主,濕法操作,硫酸、水消耗高,廢物及
副產(chǎn)物多,對(duì)環(huán)境污染大。
2]氯化法
氯化法是用含鈦的原料,以氯化高鈦渣、或人造金紅石、或天然金紅石等與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦,經(jīng)精餾
提純,然后再進(jìn)行氣相氧化;在速冷后,經(jīng)過(guò)氣固分離得到TiO2。該TiO2因吸附一定量的氯,需進(jìn)行加熱或
蒸氣處理將其移走。該工藝簡(jiǎn)單,但在1000℃或更高條件氯化,有許多化學(xué)工程問(wèn)題如氯、氯氧化物、四氯
化鈦的高腐蝕需要解決,再加上所用的原料特殊,較之硫酸法成本高。氯化法生產(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)裝置操
作的彈性不大,開(kāi)停車(chē)及生產(chǎn)負(fù)荷不易調(diào)整,但其連續(xù)工藝生產(chǎn),過(guò)程簡(jiǎn)單,工藝控制點(diǎn)少,產(chǎn)品質(zhì)量易于
達(dá)到優(yōu)的控制。再加上沒(méi)有轉(zhuǎn)窯煅燒工藝形成的燒結(jié),其TiO2原級(jí)粒子易于解聚,所以在表觀上人們習(xí)慣
認(rèn)為氯化法鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量更。氯化法優(yōu)點(diǎn)是流程短,生產(chǎn)能力易擴(kuò)大,連續(xù)自動(dòng)化程度高,能耗相
對(duì)低,“三廢”少,能得到產(chǎn)品。其缺點(diǎn)是投資大,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)材料要求高,要耐高溫、耐腐蝕
,裝置難以維修,研究開(kāi)發(fā)難度大。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
TiO2含量:≥97%
亮度:≥95%
消色力:≥100
105℃揮發(fā)物:≤0.5%
水懸浮物pH:6.0-8.0
吸油量:≤24g/100g
篩余物(0.045mm篩孔):≤0.05%
水萃取液電阻率:≥60Ω·m
金紅石含量:≥97%
包裝:25公斤多層紙袋(內(nèi)層塑料袋),或1000公斤大型袋裝。
替代品
為了解決價(jià)格高昂的成本,后來(lái)發(fā)明了高鈦粉、立德粉、鍛白粉等產(chǎn)品,但是綜合性能不如鈦白粉,運(yùn)用較
廣的高鈦粉能部分替代鈦白粉。
鈦白粉被認(rèn)為是世界上性能好的一種白色顏料,廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、
化妝品等工業(yè)。
鈦白粉(二氧化鈦)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在一般情況下與大部分物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)。在自然界中二氧化鈦有三種結(jié)晶
:板鈦型、銳鈦和金紅石型。板鈦型是不穩(wěn)定的晶型,無(wú)工業(yè)利用價(jià)值,銳鈦型(Anatase)簡(jiǎn)稱(chēng)A型,和金
紅石型(Rutile)簡(jiǎn)稱(chēng)R型,都具有穩(wěn)定的晶格,是重要的白色顏料和瓷器釉料,與其他白色顏料比較有
的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性、和化學(xué)穩(wěn)定性,特別是沒(méi)有毒性。
鈦白粉廣泛用于涂料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
涂料行業(yè)是鈦白粉的大用戶(hù),特別是金紅石型鈦白粉,大部分被涂料工業(yè)所消耗。用鈦白粉制造的涂料,
色彩鮮艷,遮蓋力高,著色力強(qiáng),用量省,品種多,對(duì)介質(zhì)的穩(wěn)定性可起到保護(hù)作用,并能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械
強(qiáng)度和附著力,防止裂紋,防止紫外線(xiàn)和水分透過(guò),延長(zhǎng)漆膜壽命。
塑料行業(yè)是第二大用戶(hù),在塑料中加入鈦白粉,可以提高塑料制品的耐熱性、耐光性、耐候性,使塑料制品
的物理化學(xué)性能得到改善,增強(qiáng)制品的機(jī)械強(qiáng)度,延長(zhǎng)使用壽命。
造紙行業(yè)是鈦白粉第三大用戶(hù),作為紙張?zhí)盍?,主要用在紙張和薄型紙張中。在紙張中加入鈦白粉,?br />
使紙張具有較好的白度,光澤好,強(qiáng)度高,薄而光滑,印刷時(shí)不穿透,質(zhì)量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經(jīng)
表面處理的銳鈦型鈦白粉,可以起到熒光增白劑的作用,增加紙張的白度。但層壓紙要求使用經(jīng)過(guò)表面處理
的金紅石型鈦白粉,以滿(mǎn)足耐光、耐熱的要求。
鈦白粉還是油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的油墨耐久不變色,表面潤(rùn)濕性好,易于分散。油
墨行業(yè)所用的鈦白粉有金紅石型,也有銳鈦型。
紡織和化學(xué)纖維行業(yè)是鈦白粉的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。化纖用鈦白粉主要作為消光劑。由于銳鈦型比金紅型
軟,一般使用銳鈦型?;w用鈦白粉一般不需表面處理,但某些特殊品種為了降低二氧化鈦的光化學(xué)作用,
避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解,需進(jìn)行表面處理。
搪瓷行業(yè)是鈦白粉的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域,搪瓷級(jí)鈦白粉具有純度高、白度好、顏色鮮、粒徑均勻、很強(qiáng)的折
射率和較高消色力,具有很強(qiáng)的乳濁度和不透明性,使涂搪后涂層薄、光滑和耐酸性強(qiáng),在搪瓷制造工藝中
能與其他材料混合均勻、不結(jié)塊、易于熔制等優(yōu)點(diǎn)。
陶瓷行業(yè)也是鈦白粉的重要應(yīng)用領(lǐng)域,陶瓷級(jí)鈦白粉具有純度高、粒度均勻、折射率高,有優(yōu)良的耐高溫性
,在1200℃高溫條件下保持1小時(shí)不變灰的特性。不透明度高、涂層薄、重量輕,廣泛應(yīng)用于陶瓷、建筑、裝
飾等材料。
涂料行業(yè)狀況
1、數(shù)量多規(guī)模小
由于涂料生產(chǎn)具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各地鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)和外企迅速進(jìn)入
涂料行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),如今全國(guó)8000多家涂料企業(yè)主要集中在長(zhǎng)三角、珠三角和環(huán)渤海地區(qū)。其中,“
洋品牌”和國(guó)內(nèi)較大規(guī)模的生產(chǎn)廠家,市場(chǎng)定位在中產(chǎn)品,處于市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位,引導(dǎo)涂料消費(fèi)趨勢(shì)。其
它國(guó)內(nèi)眾多中小涂料企業(yè),則以生產(chǎn)中低檔涂料產(chǎn)品為主,處于市場(chǎng)追隨地位。
2、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)大
3、國(guó)內(nèi)品牌與國(guó)外品牌存在一定差距
4、產(chǎn)品不足低質(zhì)量產(chǎn)品過(guò)剩
5、涂料需求不減
1、鈦白粉顏料對(duì)涂料對(duì)比率性能的影響
涂料的遮蓋性能是反映白色顏料性能的直接和關(guān)鍵的指標(biāo),在涂料其它組分和條件相同的前提下,涂料
的遮蓋力越強(qiáng),表明顏料的遮蓋性能越強(qiáng)。
2、鈦白粉顏料對(duì)紫外光的吸收屏蔽性能
將GR復(fù)合鈦白顏料(金紅石型)與金紅石鈦白粉(R818)用水配成0.2%的懸浮體,經(jīng)超聲波分散20分鐘后,
取樣放入72型紫外與可見(jiàn)光分光光度計(jì)中測(cè)試其光透過(guò)率,以此來(lái)判斷產(chǎn)品對(duì)紫外光的吸收情況。
鈦白粉顏料、金紅石鈦白粉分別與水組成的懸浮體對(duì)各波長(zhǎng)單色光的透過(guò)率與規(guī)律基本一致,對(duì)波長(zhǎng)小于
400nm的紫外光透過(guò)率均極低,隨著入射光波長(zhǎng)的增加,懸浮體的光透過(guò)率大幅度增加,至700nm已達(dá)40%以上
。由于懸浮體透過(guò)率的差別可近似認(rèn)為是固體物質(zhì)本身的因素所導(dǎo)致,因此認(rèn)為鈦白粉顏料與金紅石鈦白粉
相比,對(duì)紫外光均有很強(qiáng)的吸收屏蔽作用。
金紅石鈦白粉對(duì)紫外線(xiàn)的吸收屏蔽作用是其具備佳化學(xué)穩(wěn)定性和良好的耐老化、抗粉化和抗變色性能的體
現(xiàn),鈦白粉顏料呈現(xiàn)的相似光學(xué)特性顯示了其同樣具備耐老化等光穩(wěn)定性能。
通過(guò)以上兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以看出:在涂料體系中使用鈦白粉顏料可限得與鈦白粉相同或相近的性能指標(biāo); 鈦白粉
顏料可廣泛應(yīng)用于涂料體系中,改善涂料的性能,較大幅度的降低材料的使用成本。
晶型介紹
1、金紅石型鈦白粉:結(jié)合硫酸法金紅石型鈦白粉生產(chǎn)質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn),集合無(wú)機(jī)包膜、有機(jī)處理、鹽處理、煅
燒控制、水解與產(chǎn)品應(yīng)用等方面的創(chuàng)新研究,采用的色相與粒徑控制,鋯硅鋁磷多元無(wú)機(jī)包膜和新型的
有機(jī)處理技術(shù)。開(kāi)發(fā)的新一代通用型(偏水性)金紅石鈦白粉,適用于各種建筑涂料、工業(yè)漆、防腐漆
、油墨、粉末涂料等行業(yè)。
2、銳鈦型鈦白粉:銳鈦型鈦白粉,即A型鈦白粉,鈦白粉有金紅石(Rutile)和銳鈦型(Anatase)兩種晶型
。銳鈦型鈦白粉是一種優(yōu)良的白色粉末顏料,具有良好的光散射能力,因而白度好,著色力高,遮蓋力強(qiáng),
強(qiáng)同時(shí)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和較好的耐候性,無(wú)味,對(duì)人體無(wú)刺激作用,廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域,
如涂料、塑料、造紙及油墨等。