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礦物簡介
鈦白粉學名為二氧化鈦（ Titanium Dioxide），分子式為TiO2，相對分子質量79.90。CAS 登錄號：13463-67-7 ,EINECS 登錄號：236-675-5.也稱鈦白。屬于惰性顏料，被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料。
二氧化鈦分子量為79.9，是一種化學性質十分穩定的兩性（偏酸性）氧化物。無毒，常溫下幾乎不與其他物質發生反應，對氧、氮、氨、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳都是穩定的，不溶于水、稀酸、脂肪酸、有機酸和弱無機酸，微溶于堿和熱硝酸，只有在長時間煮沸條件下，才能完全溶于濃硫酸和氫氟酸。
性質結構
二氧化鈦是多晶形化合物，自然界存在三種晶形結構：金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型。它們的晶體性質存在差異。三者結構的共同點是，其結構都是由[TiO6]八面體組成。而它們結構的區別在于：它們結構中的[TiO6]八面體分別共兩棱、三棱和四棱。表1為二氧化鈦三種晶型的晶體特征。
表1 二氧化鈦的晶體特征
| 二氧化鈦晶型 |
晶系 |
晶型 |
單位晶格中分子數/個 |
晶格常數/nm |
| a |
b |
c |
| 金紅石型 |
四方 |
針形 |
2 |
0.4584 |
|
0.2953 |
| 銳鈦礦型 |
四方 |
錐形 |
4 |
0.3776 |
|
0.9486 |
| 板鈦礦型 |
斜方 |
板形 |
8 |
0.545 |
0.918 |
0.515 |
板鈦礦型屬于斜方晶系。只存在于自然界的礦物中，數量很少。它的晶形不穩定，當加熱到650℃以上時，會直接轉化為金紅石型，目前工業上沒有應用。銳鈦礦型屬于四方晶系，在低溫下很穩定，但在溫度達到610℃時，開始緩慢轉化為金紅石型，730℃高速轉化，915℃可完全轉化為金紅石型。金紅石型也屬于四方晶系，是細長的成對孿生晶體，性質最為穩定，即使在高溫下也不發生轉化和分解。圖1為金紅石型TiO2和銳鈦礦型TiO2的晶體結構圖。表2為三者的物理常數。
圖1 TiO2的兩種晶體結構圖
表2二氧化鈦的物理常數、
| 性質 |
金紅石型 |
銳鈦礦型 |
板鈦礦型 |
| 折射率 |
2.71 |
2.52 |
— |
| 密度(g/cm3) |
4.2 ~ 4.3 |
3.8 ~ 3.9 |
4.12 ~ 4.23 |
| 莫氏硬度 |
6 ~ 7 |
5.5 ~ 6.0 |
5.5 ~ 6.0 |
| 熱導率[W/(cm•K)] |
0.620 |
1.80 |
— |
| 耐光性 |
很好 |
差 |
— |
| 介電常數 |
114 |
48 |
78 |
| 熔點(℃) |
1858 |
變成金紅石型 |
變成金紅石型 |
| 沸點(℃) |
3200±300 |
— |
— |
| 比熱容(25℃)[J/(g•K)] |
0.71 |
0.71 |
— |
用途作用
鈦白粉（化學成分是TiO2）是一種白色的無機顏料，由于它具有折射指數高、著色力強、遮蓋力大、分散度及耐候性好等優點，被認為是目前世界上性能最好的一種白色無機顏料和重要的精細化工材料。廣泛用于涂料、塑料、造紙、橡膠、化纖、油墨和搪瓷等工業領域。
（1）涂料
涂料工業是鈦白粉的第一大用戶，特別是金紅石型鈦白粉，市場最大，約占鈦白粉消費量的50%以上。尤其是這幾年隨著汽車工業和建筑業的發展，涂料工業不僅從數量上需要更多的鈦白，而且對質量和品種也提出更高要求。例如，在油漆中使用的鈦白粉，其分散性對涂料的性能有決定性作用。因此，生產分散性好的漿狀鈦白是一個重要發展方向。
在涂料生產中使用鈦白作為顏料，不僅可以大大減少顏料的用量，而且用鈦白粉生產出的涂料遮蓋力高、著色力強、色彩鮮艷、耐候性好，并且能保護介質的物理穩定性，增強漆膜的機械強度和附著力，防止裂紋和裂縫，用時還能防止紫外線及水分穿透，延長漆膜的壽命，被廣泛用于白漆和色漆的生產中，是室外用漆的必需原料。
（2）塑料
塑料工業是目前鈦白粉的第二大用戶，是近幾年增長最快的領域。年平均增長率高達6%。在塑料中，顏料的遮蓋力、亮度、顏色效應、防止紫外光降解等性質尤為重要。在塑料制品中添加鈦白粉，除了利用鈦白粉的遮蓋力、消色能力外，還能提高塑料制品的耐熱性、耐光性和耐候性能以使塑料制品免受紫外光的降解。由于塑料要吸收大量的紫外線，而鈦白粉具有紫外線吸收劑的作用，鈦白粉能吸收紫外線光譜，并能轉換紫外線光譜的能量為熱能。因為電子的轉移，在鈦白粉的晶體表面生成“活化點”。當大氣中的氧滲入聚合物的膜時，就易被“活化點”的電子化學吸收而產生新生態氧，使聚合物發生氧化作用而老化，而經過表面處理的鈦白粉，就能起到對氧的隔絕作用，從而延長塑料的使用壽命。充填鈦白顏料的塑料比充填其他礦物顏料的塑料更能經受長期在紫外光中的暴露，且金紅石型鈦白優于銳鈦礦型鈦白。一般金紅石型用于戶外塑料，銳鈦礦型主要用于室內。塑料中應用鈦白時，分散性尤為重要，一般都要將二氧化鈦進行無機包膜和有機包膜處理以提高其分散性。應用鈦白最多的是聚烯烴類，其次是聚氯乙烯和工程樹脂。
（3）造紙
從世界范圍來說，紙張是鈦白粉的第三大用戶。在造紙中，鈦白是紙張的重要填料，主要用于高級紙張和薄型紙張。鈦白的添加可以提高紙張的不透明度、平滑度、光澤度和白度，增強彈性，減少吸濕性和提高印刷性能。數據顯示，全球紙張和紙板產量每年在3×108t以上，但在紙張中添加的鈦白量僅4.5×105t，平均用量只有1.4kg/t紙。造紙用鈦白粉要用白度高的鈦白，一般使用未經表面處理的銳鈦礦型鈦白粉，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過表面處理的金紅石型鈦白粉，以滿足耐光、耐熱的要求。
（4）橡膠
鈦白粉是橡膠的一種很好的著色劑，具有補強、防老化、填充等作用。因為它的物理化學性能穩定，顆粒小，不含錳、銅、鎘、鈷等雜質，不會損壞硫化過程，由于其著色力和遮蓋力高，使用少量的鈦白粉即能達到最好的著色效果，而對制品的伸長率和彎曲性能都沒有影響。同時抗曬性能極強，用鈦白粉制成的白色和彩色橡膠制品在日光照射下，耐暴曬、不龜裂、老化慢、強度高、伸展率大、不易褪色等特點，并且有耐酸堿的性能。在硅橡膠加入二氧化鈦，可提高橡膠的耐熱性和穩定性。因此在橡膠工業中少不了鈦白粉。橡膠用鈦白粉，主要用于汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等，一般使用銳鈦礦型為主，但用于汽車輪胎，常加入一定量金紅石型鈦白粉，以便增強其抗臭氧和抗紫外線能力。
橡膠用鈦白，要求它具有較好的耐熱性，硫化加熱時（110～170℃）不泛黃，對硫黃和其他配合劑不起反映，銅、錳、鈷、硅、鈣、鎂等雜質含量低。
（5）化學纖維
化學纖維表面光滑，有一定的透明度，在光線照射下，反射光線很強，使纖維具有肉眼看起來不愉快的強烈光澤。由于鈦白粉具有折射率高、著色力強、遮蓋力大、白度高、顆粒細而均勻、分散性好、化學穩定性好、不易發生變化、不影響纖維的拉力和染色，且耐光性和耐候性好，所以是一種優良的消光劑。在有一定透明度的化學纖維中加入鈦白粉后，可使其具有永久的消光作用，對其強度和拉伸性能又無影響，還會增加化纖織物的棉毛感，其白度和色光都很好，印染后其色澤美麗、鮮艷。
化纖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作用，避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解，需進行表面處理。
（6）油墨
在油墨生產中，顏料對油墨的質量起著關鍵作用，二氧化鈦應用于油墨是由于二氧化鈦具有顆粒細、遮蓋力強、消色力高、流動性小、耐酸堿、耐光、耐熱等優點，是高級油墨中不可缺少的白色顏料，用二氧化鈦制成的油墨，耐久不變色、表面濕性好、易分散。
油墨使用的鈦白，外觀要純白，耐光不黃泛，表面潤濕性好，易于分散。根據油墨品種不同，可選擇銳鈦礦型鈦白或金紅石型鈦白。
（7）其它
鈦白粉對紫外線具有極強的反射和散射作用，可用于防曬化妝品。此外，鈦白粉還用于電焊條、光催化劑、搪瓷、陶瓷、皮革、蠟筆、食品、醫藥和化學試劑等。
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