二氧化钛发展应用及工艺技术模板.docx
《二氧化钛发展应用及工艺技术模板.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《二氧化钛发展应用及工艺技术模板.docx(39页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、二氧化钛发展应用及工艺一、二氧化钛性质及应用1.二氧化钛性质 31.1晶型性质. 31.2物理性质.41.3化学性质.6 1.4光学性质.81.5颜料性质. 132.二氧化钛用途. 172.1二氧化钛颜料应用. 172.1.1涂料应用172.1.2塑料应用202.1.3纸张应用. 212.1.4橡胶应用. 232.1.5化学纤维应用. 232.1.6油墨应用242.1.7化妆品应用.252.1.8医药应用252.1.9食品应用.252.1.10其它应用262.2非颜料级二氧化钛应用.262.2.1搪瓷应用.262.2.2电焊条应用.262.2.3陶瓷玻璃应用272.2.4电子陶瓷应用.272.
2、2.5冶金应用282.2.6其它应用28二、钛白粉发展1.钛白粉产业链282.钛白粉应用领域份额.283.钛白粉行情展望.293.1上六个月进出口统计.293.2中国钛白市场31三、工艺介绍1.硫酸法.352.氯化法. 383.氯化法钛白独有优势41二氧化钛应用调研一、二氧化钛性质及应用1.二氧化钛性质 1.1晶型性质二氧化钛在自然界有三种结晶形态:金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型属斜方晶系,是不稳定晶型,在650以上即转化成金红石型,所以在工业上没有实用价值。锐钛型在常温下是稳定,但在高温下要向金红石型转化。其转化强度视制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件相关。通常认为在165以下
3、几乎不进行晶型转化,超出730时转化得很快。金红石型是二氧化钛最稳定结晶形态,结构致密,和锐钛型相比有较高硬度、密度、介电常数和折光率。金红石型和锐钛型全部属于四方晶系,但含有不一样晶格,所以X射线图象也不一样,锐钛型二氧化钛衍射角在25.5,金红石型衍射角在27.5。金红石型晶体细长,呈棱形,通常是孪晶;而锐钛型通常近似规则八面体。金红石型比起锐钛型来说,因为其单位晶格由两个二氧化钛分子组成而锐钛型却是由四个二氧化钛分子组成,故其单位晶格较小且紧密,所以含有较大稳定性和相对密度,所以含有较高折射率和和介电常数及较低热传导性。二氧化钛三种同分异构体中只有金红石型最稳定,也只有金红石型可经过热转
4、换取得。天然板钛矿在650以上即转换为金红石型,锐钛矿在915左右也能转变呈金红石型。1.2物理性质1.2.1相对密度二氧化钛相对密度随其结晶形态、粒径大小、化学组分、尤其是和表面处理量大小相关,在制造过程中,随煅烧温度提升和煅烧时间延长而增加。在常见白色颜料中,二氧化钛相对密度最小,相同质量白色颜料,二氧化钛表面积最大,颜料体积最高。锐钛型二氧化钛相对密度3.83.9g/cm3,金红石型二氧化钛相对密度为4.24.3g/cm3。1.2.2熔点和沸点因为锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下全部会转变成金红石型,所以它们熔点和沸点实际上是不存在。金红石型二氧化钛熔点数值各资料记载不一致,通常认为在18
5、001875,有资料介绍在空气中熔点为183015,而在富氧中熔点为187915,熔点和二氧化钛纯度相关。金红石型二氧化钛沸点为(3200300)K。1.2.3介电常数因为二氧化钛介电常数较高,所以含有优良电学性能。在外电场作用下,其离子之间相互作用,形成了极强局部内电场。在这个内电场作用下,离子外层电子轨道发生了强烈变形,离子本身也随之发生了很大位移。二氧化钛晶型所含微量杂质等全部对介电常数影响很大。金红石型介电常数随二氧化钛晶体方向而不一样:当和C轴相平行时,测得其介电常数180;呈直角时为90;其粉末平均值为114。锐钛型二氧化钛介电常数只有48。1.2.4电导率二氧化钛含有半导体性能,
6、其电导率随温度上升而快速增加,而且对缺氧也很敏感。如金红石型二氧化钛在20时还是绝缘体,但加热到420时电导率增加了107倍;按化学计量组成二氧化钛(TiO2)电导率10-10s/m,而当二氧化钛失去少许氧时如TiO2电导率却有10-1s/m。电子工业常利用金红石型二氧化钛介电常数和半导体性质来生产陶瓷电容器等电子元器件。1.2.5硬度若以10分制标度莫氏硬度计时(它数值仅表示多种晶体硬度等级并不表示其真实比值),锐钛型二氧化钛硬度为5.56.0,金红石型二氧化钛为67。硬度和二氧化钛晶型结构相关,在生产中和产品纯度和煅烧温度相关,温度高轻易烧结,硬度也随之增高。正是因为金红石型二氧化钛硬度高
7、,难粉碎所以对喷丝孔磨损率较高,对辊筒磨损也较大,所以不适适用于化学纤维消光和摄影凹板印刷。1.2.6吸湿性二氧化钛虽含有亲水性,但吸湿性不太强,锐钛型吸湿性比金红石型大部分。二氧化钛吸湿性和其表面处理时处理剂性质相关,也和其比表面积大小有一定关系,比表面积大吸湿性也略高。1.2.7热稳定性二氧化钛属于热稳定性化合物,在真空下强热时会有轻微失氧现象,并伴随显出暗蓝色,该反应是可逆,冷却后会恢复到原来白色。1.3化学性质二氧化钛无毒,化学性质很稳定,常温下几乎不和其它物质发生反应,是一个偏酸性两性氧化物。和氧、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳和氨全部不起反应,也不溶于水、脂肪酸和其它有机酸及弱无机酸,
8、微溶于碱和热硝酸,只有在长时间煮沸条件下才能完全溶于浓硫酸和氢氟酸。其反应方程式以下: TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2O TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O TiO2+ H2SO4 = TiOSO4 + H2O其溶解速度和水合二氧化钛煅烧温度相关,煅烧温度越高溶解速度越慢。为了加速溶解,可在硫酸中加入硫酸铵、碱金属硫酸盐或过氧化氢。这是因为硫酸铵等加入,使硫酸沸点增高,加速了二氧化钛溶解。和酸式硫酸盐(如硫酸氢钾)或焦硫酸盐(如焦硫酸钾)共熔,可转变微可溶性硫酸氧钛或硫酸钛: TiO2+ 2KHSO4 = TiOSO4 +K2SO4 + H2O T
9、iO2+ 4K2S2O7 = Ti(SO4)2 +4K2SO4 + 2SO3能熔于碱,和强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)或碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸钾)熔融,可转化为可溶于酸钛酸盐: TiO2 + 4NaOH = Na4TiO4 + 2H2O在高温下,如有还原剂(碳、淀粉、石油焦)存在,二氧化钛能被氯气氯化成四氯化钛,其反应方程式以下:TiO2 +2C +2Cl2 = TiCl4 + 2CO这个反应就是氯化法生产钛白粉理论基础,不过此反应若无还原剂混配,即使在1800下,也不会和氯气发生氯化反应。一样二氧化钛和氯化硫蒸汽共热,或和COCl2、CCl4、SiCl4、POCl3等作用,也能被氯化成四氯化
10、钛。二氧化钛在高温下可被氢、钠、镁、铝、锌、钙及一些变价元素化合物还原成低价钛化合物,但极难还原成金属钛。如将干燥氢气通入赤热二氧化钛,可得到Ti2O3;在、15.2MPa氢气中,也只能取得TiO,不过若将金红石型钛白粉喷入等离子室中,则可和氢气反应而被还原成金属钛。反应方程式以下: 2TiO2 + H2 = Ti2O3 + H2O TiO2 + H2 = TiO+ H2O TiO2 + 2H2 = Ti + 2H2O悬浮在一些有机介质中二氧化钛,在光和空气作用下,可循环地被还原和氧化而造成介质被氧化,这种光化学活性,在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为显著。这一性质使二氧化钛成为一些反应有效催化剂
11、,它既是一些无机化合物光致氧化催化剂,又是一些有机化合物光致还原催化剂。1.4光学性质1.4.1折射率折射率是指光线经过两个在光学上不一样介质界面时,因光速度改变而使入射方向发生改变,这种现象叫做折射,光线入射角和折射角正弦比值称为折射率。折射率随物质化学组成、晶体结构和光波长不一样而改变。二氧化钛折射率在常见白色物质中是最高,甚至超出金刚石。金红石型二氧化钛因为其单位晶格较小,原子堆积密度更紧密,所以比锐钛型二氧化钛折射率高。常见白色物质折射率见下表物 质折射率物 质折射率金刚石2.47氧化锌2.02锐钛型二氧化钛2.55碱式碳酸铅2.00金红石型二氧化钛2.71碱式硫酸铅1.93硫化锌2.
12、37硫酸钡1.64氧化锑2.20滑石粉1.571.4.2散射力光散射即漫反射,是白色颜料最关键物理性质之一,又是形成白色颜料关键光学效应着色力(消色力)和遮盖力物理原因。散射光关键包含反射光、折射光和衍射光。影响光散射力原因较大有以下多个方面:(1)折射率光散射能力大小取决于颜料和基料(载色剂)折射率之差,其关系可用弗莱斯公式表示以下: R=(n1-n2)2/(n1+n2)2式中R为相对反射率,n2为颜料折射率,n1为基料折射率。颜料和基料折射率之差越大,反射率就越大,体系中散射能力也就越高。因为二氧化钛在全部白色颜料中折射率最高,所以它对光散射能力也最大。(2)粒径涂料中大部分漆料(树脂)折
13、射率在1.451.60之间。当光散射力最大时,颜料粒径D和入射光波长、颜料折射率n1、漆料折射率n2之间关系,可用下式表示: D=2(n1-n2)可见光波长为400700nm,二氧化钛粒子在可见光波长范围内,通常最适宜粒径范围在0.150.35m。所以不管是锐钛型二氧化钛还是金红石型二氧化钛,全部应将粒径控制在0.150.35m为好,这么才能取得最高散射力,其颜色也更白。(3)分散性不管光学性能有多好二氧化钛颜料,最终全部要看它是否能以微细颜料,粒子形式均匀地分散到介质中,颜料中任何过多凝聚、聚集和絮凝颗粒,全部会对光散射能力产生不良影响。两种不一样晶型二氧化钛中,因为金红石型折射率比锐钛型高
14、,所以在有机介质中,金红石型散射力要比锐钛型高20%。涂层中颜料粒子对光线散射力决定性影响原因是粒子粒径和体系中颜料体积浓度(pigment volume concentration,简称PVC)。二氧化钛颜料粒子平均粒径和粒径分布是由生产工艺决定,而二氧化钛颜料在应用体系中颗粒粒径则取决于颜料分散过程及分散效率。1.4.3光泽度光泽是大家肉眼对物体表面所反射光线强度感觉,是一个观察者主观效应。物体光泽度是指物质对投射来光线反射能力,反射能力越强光泽度越大。尽管在实际应用中颜料只是涂料组分一个,颜料本身也并无光泽,涂膜才有光泽,不过颜料特征却能影响涂膜光泽。因为二氧化钛现有高反射率(可达成标准
15、氧化镁96%98%)又有高不透明度,所以经它着色后材料色调鲜明。涂膜中应用二氧化钛颜料关键原因是利用其不透明度和白度。影响二氧化钛颜料成膜后光泽度关键原因是它粒径和分散性,假如二氧化钛粒径很细并能均匀地分散到漆料中,则涂膜表面光滑平整,能折射出镜面般光泽;假如二氧化钛颜料粒径过粗,则其涂膜就会显得粗糙,光泽度就会降低,并会带有其它底色,着色后色调发暗。当然,假如应用体系中含有絮凝剂就会使颜料粒子絮凝造成涂膜表面不平整而对光泽不利。1.4.4耐候性耐候性是指含有二氧化钛颜料有机介质(如涂膜)暴露在日光下,在氧气和水分存在条件下抵御紫外线侵蚀,抵御大气作用,避免发生黄变、失光和粉化能力。耐候性关键
16、取决于颜料光学性质和化学组成,也和暴露在自然光下条件相关。因为二氧化钛晶格缺点,使得它在日光尤其是紫外线照射及水等催化剂作用下被还原为不稳定三氧化钛,同时释放出初生态氧,这个氧使作为漆基有机物氧化,发生高分子断链和降解,变成可溶性或易挥发物质而破坏了漆膜连续性。工业生产中为了改善二氧化钛漆膜耐候性,在偏钛酸煅烧前添加少许盐处理剂,或对其进行包膜处理以堵塞其光活化点,隔绝二氧化钛和光(紫外线)直接接触。1.4.5光色互变现象含有氧化铁、氧化镍、氧化铬等杂质二氧化钛在阳光照射下会变为褐色,离开阳光后仍恢复原色;或在氧化气氛中,将二氧化钛加热到200600,二氧化钛会变成黄褐色,冷却后又恢复原色,这
17、种现象称为光色互变现象。发生这种现象原因是因为二氧化钛光化学活性。二氧化钛在日光照射下,吸收400nm以下紫外光后所释放出来氧,使这些杂质氧化,形成高价氧化物,停止照射,高价氧化物又转化为低价氧化物而恢复原来颜色。1.5颜料性能颜料性能和光学性质亲密相关,前者是后者具体表现形式,二氧化钛作为颜料基础颜料性质如白度、遮盖力、消色力、耐候性等全部是其光学作用结果。1.5.1遮盖力(Hiding power,亦称不透明度opacity)二氧化钛最突出颜料性质就是有极强遮盖力,它是一个颜料能遮蔽被涂物体表面底色能力,表示为刚达成完全遮蔽时,单位重量涂料所能涂覆底材面积,或刚达成完全遮蔽时单位底材所需涂
18、料重量。影响遮盖力关键原因是颜料晶体本身折射率、粒径及其粒径分布及其分散性能,其光学本质是颜料和周围介质折射率之差造成。颜料遮盖力和折射率之间关系可用下式表示: HPm20.16(np-nb)2式中HP遮盖力; np颜料折射率; nb展色剂(基料)折射率;m为Lorentz指数,m=0.4(np-nb)。从上式能够看出,当颜料折射率和基料折射率相等时涂膜就是透明;颜料折射率大于基料折射率,涂膜就呈不透明,二者差距越大,涂膜不透明度就越高,颜料遮盖力就越强。因为不一样基料(展色剂)折射率相差不大,所以通常情况下由基料不一样而引发遮盖力差异也不大,颜料遮盖力关键取决于其本身折射率大小,二氧化钛是全
19、部常见白色物质中折射率最大,故它遮盖力最高。当然颜料遮盖力还和颜料粒径、粒径分布及其分散性能相关。1.5.2着色力(Tinting strength)和消色力(Reducing power,Whiteing power,Achromatic)颜料着色力是指它加入到一个涂料中以后能改变该种涂料色彩并展现本身色彩能力。有时为了区分着色颜料和白色颜料,把着色颜料着色能力称为着色力,而把白色颜料着色能力称为消色力。中国现行国家标准对二氧化钛颜料评价采取是和标样相比较方法,是在特制含有群青蓝色浆料中加入定量二氧化钛制成浆料,再和标准二氧化钛制成浆料进行色彩比较,并以%表示,称为相对消色力。国外商业上有时
20、习常见雷诺值(Renolds)表示颜料消色力,方法是将碳黑或群青和油加入等量标样和试样中,直到二者明度一致时,依据试样中所加入着色剂量,在已标定指数表中读取对应数值。着色力是颜料对光吸收和散射结果,不过对二氧化钛这种白色颜料来说,因为其对光吸收很小,所以它消色力仅是散射系数函数。二氧化钛在白色颜料中折射率最高,所以其消色力也高于其它白色颜料。同遮盖力一样,二氧化钛消色力和其颜料粒径、粒径分布和分散性相关。1.5.3白度白度就是物质对可见光吸收和反射两部分之比,它又综合了亮度和色调两种光学效果。依据Kubelka-Munk理论,无限厚涂膜(不透明膜)亮度或反射率R和颜料对光吸收系数K和散射系数S
21、有以下函数关系: K/S =1-(1- R )/2 R 由上式可知R和K/S成反比,K降低,S增大,白度和亮度就增大。影响二氧化钛白度原因是复杂,在钛白粉生产中,含有实际意义是二氧化钛中杂质含量和粒径和粒径分布。所以为了提升白度,除了尽可能地降低杂质含量,提升化学纯度,避免二氧化钛晶格出现缺点来降低K外,同时还要调整和控制二氧化钛粒径和粒径分布,增强其分散性,提升S。白度通常是以颜色指数(color index,简称CI)表示。经过测定二氧化钛颜料在红(G)、绿(G)、蓝(B)光下反射值,按下式进行计算:颜色指数 CI=(R-B)/G计算后若为正值,表示颜料呈黄相;负值表示呈蓝相。1.5.4吸
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 氧化 发展 应用 工艺技术 模板
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。