钛白粉

钛白粉学名为二氧化钛（Titanium Dioxide），分子式为TiO2，相对分子质量。

CAS 登录号：13463-67-7 ,EINECS 登录号：236-675-5.也称钛白。属于惰性颜料，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料。
 

它有金红石型（Rutile R型）和锐钛型（Anatase A型）二种结构，金红石晶体结构致密，比较稳定，光学活性小，因而耐候性好，同时有较高的遮盖力，消色力。
 

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、陶瓷等领域）占

6%。

钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。

钛白粉颜料是精选结构外型和粒度分布等与钛白类似，且表面具有反应活性的无机粉体为基本原料（内核），TiO2为包膜物，应用新材料改性复合制备、无机包膜、粉体均化等高新技术，通过二者的分割细化，表面羟基化改造和机械力化学反应等方式制备而成的新型复合白色颜料，它具有与钛白粉相同或近似的物化性质，因而具有二氧化钛颜料性质。

广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨行业，可取得与使用钛白粉相同的技术性能，且较大幅度地降低原材料的使用成本。
 

钛白粉颜料的生产和应用，是解决钛白粉生产中的钛资源短缺、降低环境污染、提高钛白资源利用率的有效途径。

产品的制备和应用技术通过北京市科委组织的专家鉴定，被评定达到国际先进水平，产品被评定为高新技术产品。

性能特点

1、钛白粉颜料制备技术达到国际先进水平，包核物的选用、包核物与包膜物表面羟基化以及复合白色颜料具有与钛白粉接近或相同性能的特点在国内外均属创新。
 

2、钛白粉颜料颗粒表面呈结晶TiO2性能，晶型分金红石型和锐钛型，因此产品具有与钛白粉相同或近似的性能，如：遮盖力、白度、吸油量等。

3、钛白粉颜料与钛白粉比：产品的粒度、粒径分布更佳，复合物的异质性质及低密度，使得产品在涂料体系中使用具有更佳的分散性和适用性。

4、消费成本较钛白粉大幅度降低，产品成本小于钛白粉3000-5000元/吨。

5、生产过程对环境无污染，符合国家可持续发展的产业政策。

性能验证
 

1、钛白粉颜料对涂料对比率性能的影响

涂料的遮盖性能是反映白色颜料性能的最直接和最关键的指标，在涂料其它组分和条件相同的前提下，涂料的遮盖力越强，表明颜料的遮盖性能越强。

2、钛白粉颜料对紫外光的吸收屏蔽性能   将GR复合钛白颜料（金红石型）与金红石钛白粉（R818）用水配成%的悬浮体，经超声波分散20分钟后，取样放入72型紫外与可见光分光光度计中测试其光透过率（见表4），以此来判断产品对紫外光的吸收情况。   
 
钛白粉颜料、金红石钛白粉分别与水组成的悬浮体对各波长单色光的透过率与规律基本一致，对波长小于400nm的紫外光透过率均极低，随着入射光波长的增加，悬浮体的光透过率大幅度增加，至700nm已达40%以上。
 
由于悬浮体透过率的差别可近似认为是固体物质本身的因素所导致，因此认为钛白粉颜料与金红石钛白粉相比，对紫外光均有很强的吸收屏蔽作用。  
 
金红石钛白粉对紫外线的吸收屏蔽作用是其具备最佳化学稳定性和良好的耐老化、抗粉化和抗变色性能的体现，钛白粉颜料呈现的相似光学特性显示了其同样具备耐老化等光稳定性能。
 
通过以上两项实验可以看出：在涂料体系中使用钛白粉颜料可限得与钛白粉相同或相近的性能指标；
 
钛白粉颜料可广泛应用于涂料体系中，改善涂料的性能，较大幅度的降低材料的使用成本。
 
物化性质(Physical Properties) 
 
1、TiO2(W%)：≥90； 
 
2、白度（与标准样比）：≥98%； 
 
3、吸油量(g/100g)：≤23； 
 
4、PH值：~； 
 
5、105℃挥发份(%)：≤；
 
6、消色力（与标准样比）：≥95%；
 
7、遮盖力(g/m2)：≤45；  
 
8、325目筛余物：≤%；
  
9、电阻率：≥80Ω·m；  
 
10、平均粒径：≤μ·m；  
 
11、分散性：≤22μ·m；  
 
12、水溶物(W%)：≤  
 
13、密度
 
14、沸点2900 ℃
 
15、熔点1855 ℃
 
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  
 
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。 
   
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～，锐钛型二氧化钛为～，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。 

7）热稳定性 

 二氧化钛属于热稳定性好的物质。
   
8) 粒度  

钛白粉粒度分布是一个综合性的指标，它严重影响钛白粉颜料性能和产品应用性能，因此，对于遮盖力和分散性的讨论可直接从粒度分布上进行分析。     

 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。

二氧化钛(或称钛白粉)广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性体，其它用途还包括陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物、印刷油墨、屋顶铺粒和焊剂。

据统计，2006年全球二氧化钛需求达460万吨，其中涂料行业占58%、塑料行业占23%、造纸10%、其他9%。

钛白粉既可用钛铁矿、金红石制取，也可用钛渣制取   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。 编辑本段制造方法  

为了解决价格高昂的成本，后来发明了立德粉，锻白粉等产品，但是综合性能远不如钛白粉，只能部分替代钛白粉。  

 轻质碳酸钙：  

狭义的讲，是指符合国际GB4794、结晶为纺锤体的碳酸钙产品，即指用化学方法生产的沉淀（轻质）碳酸钙。

在乳胶漆中添加轻质碳酸钙，可使涂料获得较高的干遮盖力（对比率），良好的附着力和防酶性，改进悬浮性。

但能提供钙离子，尤其是碱性较大的轻质碳酸钙产品，故应注意避免同易与钙离子作用的化学品混用，以妨涂料在贮存期间产生粗粒子。  

 重质碳酸钙：      

重质碳酸钙是以天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳为原料，用机械的方法将其磨碎，并达到一定的细度。

产品质地不纯，白度随原料不同颇有差别。

颗粒粗糙无规则，密度较大易沉淀，粒度分布宽。

在乳胶漆中使用重质碳酸钙可以改善涂料的悬浮性和漆膜平滑度，提高附着力和妨霉性，降低漆膜起泡和开裂现象。  

煅烧高岭土：      煅烧高岭土原矿主要产地在华北的产煤区，属沉积型，是由与煤层共生的硬质高岭土经多次研磨及高温煅烧而成。

经过这样的加工，煅烧高岭土分子失去了结晶水，呈现蓬松的多孔片状结构。

故其白度较高，干遮盖力优良，吸油量较高，悬浮性较好。

乳胶漆中添加经精细加工的高岭土所获得的涂料和涂膜的性能会使我们觉得高岭土不仅仅是一种普通填料，它可以成为功能性填料来提高涂料的品质。

这些好处包括：  

（1）由于其六边形晶体结构折射率高，大大提高涂膜的对比率（干遮盖力）并提供优良的色延展性。  

（2）高岭土的扁平性质可在涂料流动性与流平性之间提供良好的平衡。

扁平粒子也倾向于漆膜表面平行排列，可有效阻止水分的渗透，使涂膜耐洗刷性和抗污染性得到改善，对发黏的漆膜来说，扁平粒子可改善涂料的抗压黏性。

（3）高岭土是亲水性的，故易于分散，颗粒容重较小，悬浮性能良好。  

（4）具有较窄的胶态粒子分布范围，倾向于使涂料黏度不发生变化，并能提供满足要求的流变性和触变性（高剪高流和低剪低流），因而涂膜比较丰满，并能改善颜料的浮色和发花的弊端。  

（5）化学惰性强，晶体光轴角小，晶形排列有序度高，这些都将显著地增加涂层对紫外线屏蔽能力。

瓷土（高岭土）粒子形态绝大部分是薄片状，或六角形片状物。

用途最广的品种粒径大约10um。

所有品种的瓷土都具有不同程度的亲水性，化学上都是中性，非煅烧品种的吸油量为25-44，煅烧品种为48-58，亮度为80%-92%反射值。

瓷土填料每加仑体积大约重磅，比碳酸钙大约少1磅。

由于其片状体能增强涂膜机械力，所以瓷土能赋予涂膜柔软性。

如果用于房屋涂料，抗粉化性比滑石粉更强。

瓷土已广泛地应用于金属底漆，以提高其打磨性能。

煅烧瓷土在室内平光墙面漆和需要平整涂膜的涂料中用量不断增加。

这类品种的粒径极细，用于彩色半光和有光涂料中能降低浮色和漂浮倾向。

在溶剂型涂料中，有些品种瓷土容易沉底结块，但经过煅烧和表面处理后的品种可克服上述弊端。  

滑石粉：    

 滑石粉是一种天然的水合硅酸镁，以片状和纤维状集合体或致密块状混合物形式。

滑石粉系经挑选的天然矿物研磨而成。

外观成白色，珍珠光泽，并具特有的干润滑性，以及绝缘性和耐热性。

在乳胶漆中添加滑石粉能改善涂膜的柔韧性（纤维状颗粒的作用）。

降低漆膜的渗水性（片状颗粒的作用），在介质水的存在下，由于其羟基（–OH）的作用可提高漆膜的附着力，赋予涂料一定的触变性而减弱颜料的沉降。

此外，滑石粉颗粒的羽毛状构型则有助于增强漆膜的机械强度。

为硅酸镁盐类矿物滑石族滑石，主要成分为含水硅酸镁，经粉碎后，用盐酸处理，水洗，干燥而成。    

滑石主要成分是滑石含水的硅酸镁，分子式为Mg₃[Si4O10](OH)2。

滑石属单斜晶系。

晶体呈假六方或菱形的片状，偶见。

通常成致密的块状、叶片状 、放射状、纤维状集合体。

无色透明或白色，但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色；

解理面上呈珍珠光泽。硬度1，比重～。  

 滑石具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，如果Fe2O3的含量很高则会减低它的绝缘性。

硅灰石：      硅灰石的主要成分为偏硅酸钙。

硅灰石属三斜晶系，呈针状或纤维状。

外观白色，具有较大的碱性，低的吸油率和吸湿后较低的膨胀性能。

乳胶漆中添加硅灰石能提供如下性能。  

（1）增加白色涂料明亮的色调，并长时间地保持这种色调。

（2）改善涂料的流平性，提高漆膜耐磨性。

这是因为硅灰石具有片状和纤维状结构，在漆膜中薄片相叠，增加漆膜封闭能力。  

（3）起钛白粉增量剂作用。

这是因为硅灰石粉在实际使用中，总是以聚集体形式存在，这些附聚粒子是如此的小，以至于乳液聚合物无法进入这种聚集体之中。

当漆膜干燥后，这些充满空气的微小空隙被保留下来，结果，提高了钛白粉的散射力，从而提高了遮盖力。

这就是理论上所谓的“微泡遮盖力”或“空气遮盖力”。

（4）较强的反射紫外线能力，因而能提高漆膜的耐老化性能。

（5）提高漆膜防腐蚀能力

空心玻璃微珠：  

一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微珠更小，导热性更差。

主要应用前景是油罐火灾的扑灭。

空心玻璃微珠是一种尺寸微小的空心玻璃球体，属无机非金属材料。

典型粒径范围10-180微米，堆积密度克/立方厘米,具有质轻、低导热、隔音、高分散、电绝缘性和热稳定性好等优点,是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型轻质材料。      

空心玻璃微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型材料，该产品的主要成分是硼硅酸盐，粒度为10-250微米、壁厚为1-2微米的空心球体。

该产品具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点，经过特殊处理，具有亲油、憎水性能，非常容易分散于树脂等有机材料中。

空心玻璃微珠广泛用于玻璃钢、人造大理石、人造玛瑙等复合材料中，具有明显的减轻重量和隔音保温效果，使制品具有很好的抗龟裂性能和再加工性能。

在航空、航天、新型高速列车、豪华游艇、隔热涂料、保龄球等领域得到广泛应用，并起到了独特的良好作用。

 特点 颜色纯白    

可广泛用于任何对外观颜色有要求的制品中。  

比重轻体积大    

空心玻璃微珠的密度约是传统填充料微粒密度的十几分之一，填充后可大大减轻产品的基重，替代及节省更多的生产用树脂，降低产品成本。  

具有有机改性（亲油性）表面    

空心玻璃微珠润湿分散容易，可填充于大多数热固热塑性树脂中，如聚酯、环氧树脂、聚氨酯等。

高分散、流动性好    

由于空心玻璃微珠是微小圆球，在液体树脂中要比片状、针状或不规则形状的填料更具有较好的流动性，所以充模性能优异。

更重要的是这种小微珠是各向同性的，因此不会产生因取向造成不同部位收缩率不一致的弊病，保证了产品的尺寸稳定，不会翘曲。  

隔热、隔音、绝缘、吸水率低    空心玻璃微珠的内部是稀薄的气体，所以它具有隔音、隔热的特性，是做为各种保温、隔音产品的极佳填充剂。

空心玻璃微珠的隔热特性还可用于保护产品经受急热和急冷条件之间交替变化而引起的热冲击。

较高的比电阻，极低的吸水率使其可广泛用于加工生产电缆绝缘材料。  

吸油率低    

球体的微粒决定了其有最小的比表面积及低吸油率，使用过程中可大大减少树脂的用量，即使在高添加量的前提下粘度也不会增大很多，大大改善了生产操作条件，可使生产效率提高10％～20％。