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1.1   二氧化鈦的結(jié)構(gòu)

　　某些天然的富鈦礦石中含有豐富的二氧化鈦，但它可能以三種晶型的一種晶相存在，即銳鈦型（Anatase型，簡稱A型）、金紅石型（Rutile型，簡稱R型），和Brookite型(簡稱B型)。

二氧化鈦的晶型與生產(chǎn)所用的原料來源及制造工藝有關(guān)。如R型天然存在于金紅石礦中，A型則天然存在于銳鈦礦中，但是，在一定的條件下，A型可以轉(zhuǎn)變成R型，即：

                 （大于700^oC）

            A型                 R型

　　也就是說，在生產(chǎn)過程中，當(dāng)煅燒階段的工藝溫度超過700℃時(shí)，即使是A型的二氧化鈦也會較變成R型的二氧化鈦。

A型與R型二氧化鈦的性能的主要區(qū)別在于：

1〉    密度：R型 〉A型

2〉    硬度（Mohs hardness）R型(6.5~7.0) 〉A型(5.5)

3〉    吸收光波長范圍：R型（〈415nm） 〉A型（〈385）

4〉    白度：          A型 〉R型

5〉    遮蓋力：        R型 〉A型

6〉    耐熱性、耐候性：R型 〉A型

7〉    制造成本：      R型 〉A型

1.2        二氧化鈦的特性

1.2.1  物理性能

    二氧化鈦，分子式TiO₂，分子量79.9，白色粉末狀固體，熔點(diǎn)1800℃。當(dāng)溫度超過400℃時(shí)，二氧化鈦分子的晶格因受熱而膨脹，使顏色明顯泛黃；當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)，二氧化鈦的晶格會發(fā)生變化，形成低價(jià)的氧化鈦，從而使顏色和導(dǎo)電性發(fā)生變化。二氧化鈦的光吸收力弱，但能吸收紫外光。

1.2.2  化學(xué)性能

　　二氧化鈦的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，與大多數(shù)無機(jī)物或有機(jī)物都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。二氧化鈦是極弱的兩性氧化物，因此在特定的條件既可能呈弱酸性，也可能呈弱堿性。

1.2.3  表面性能

　　二氧化鈦粒子的表面積在0.5~300m²/g之間，根據(jù)不同的用途，可采用合適的制造工藝來生產(chǎn)具有特定表面積的產(chǎn)品。此外，二氧化鈦粒子表面是被配價(jià)鍵的水分子所飽和，并形成羥基離子。當(dāng)然，粒子表面的酸堿性取決于羥基對Ti的成鍵類型。因此，二氧化鈦粒子表面總帶有極性，其強(qiáng)弱及極性類型對二氧化鈦顏料的分散性和光化學(xué)穩(wěn)定性具有決定性的影響。

1.3        二氧化鈦的制法

    制造方法分為硫酸法與氯化法兩種。氯化法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，所得二氧化鈦的純度較高，白度好，遮蓋度高，耐光耐候性好。

　　用硫酸法可制得A型鈦白粉和R-型鈦白粉。用氯化法只能生產(chǎn)R-型鈦白粉。

　　目前世界上的二氧化鈦約三分之二是用硫酸法生產(chǎn)的，三分之一是用氯化法生產(chǎn)的。其中全球的二氧化鈦的最大生產(chǎn)商美國杜邦（DuPont）公司全部采用氯化法。美國的SCM公司和德國的Kronos Titan公司則兩種方法都有。

1.4        二氧化鈦的表面處理

　　為了提高二氧化鈦的光化學(xué)穩(wěn)定性及分散性，行之有效的方法是對二氧化鈦粒子進(jìn)行表面處理。常用的方法是在二氧化鈦生產(chǎn)的后處理工序中，添加特種化學(xué)品，使其包覆在二氧化鈦粒子表面，以改變粒子的親水或親油性來提高二氧化鈦的分散性或阻礙紫外線的吸收，防止二氧化鈦與空氣中的濕汽接觸來提高其光化學(xué)穩(wěn)定性。常用的無機(jī)處理劑是無水氧化鋁、二氧化硅和氧化鋯。主要有以下幾種方式：

① Al、Si 、Zr系

② Al、Zr體系

③ Al、Si體系

④ Al

　　經(jīng)Al處理后，可提高二氧化鈦的光澤，但耐候性較差；經(jīng)Si處理后，可提高二氧化鈦的耐候性，但光澤較低，分散性較差；經(jīng)Zr處理后，可提高二氧化鈦的結(jié)晶穩(wěn)定性。用這類添加劑處理，可明顯地提高二氧化鈦的光化學(xué)穩(wěn)定性。

常用的有機(jī)處理劑是胺，醇或酯類，它們可改善二氧化鈦的分散性。

當(dāng)然，經(jīng)表面處理后的二氧化鈦會降低其光學(xué)性能，如白度降低，粒徑變大，著色力會下降。

1.5        二氧化鈦顏料的特性

1.5.1  白度

　　二氧化鈦顏料的白度主要取決于晶型、純度及粒子大小，因A型吸收較短波長的紫外線，故偏蘭相（R型偏黃相），白度高于R型；二氧化鈦的含量越高，白度也就越高，故氯化法二氧化鈦顏料的白度高于硫酸法的產(chǎn)品；未經(jīng)表面處理的二氧化鈦顏料的白度高于表面處理過的顏料；顏料的粒子越細(xì)小，分布越均勻，平均粒徑分布范圍越窄，其白度也越高。

1.5.2  遮蓋力

　　遮蓋力的高低與粒子的粒徑及光波波長有關(guān)。粒徑大小與遮蓋力呈非線性關(guān)系，即遮蓋力隨著粒徑的減小而增加，當(dāng)粒徑達(dá)到某一值時(shí)，遮蓋力達(dá)到最大；而粒徑繼續(xù)變小時(shí)，遮蓋力也漸漸變�。ù藭r(shí)透明性增加）。二氧化鈦顏料的粒徑為0.2μm時(shí)，其遮蓋力達(dá)到最大。因此，在實(shí)用條件下，所用二氧化鈦的粒子直徑越小，其遮蓋力就越高。

1.5.3  著色力

　　白顏料的著色力可用其opacity即不透明度來表示。Opacity越高，其著色力就越高。而opacity又與二氧化鈦顏料的反射指數(shù)有關(guān)。反射指數(shù)越高，著色力就越高。如R型鈦白粉的反射指數(shù)為2.70，A型的反射指數(shù)為2.55，因此，R型著色力高于A型。

1.5.4  分散性

　　二氧化鈦顏料是否具有良好的分散性取決于其制造工藝。若分散介質(zhì)為有機(jī)相，則經(jīng)有機(jī)處理的二氧化鈦因改善了其親油性，提高了被有機(jī)相的潤濕性，從而改善了分散性。在后續(xù)的應(yīng)用加工中僅需較低的剪切力就可便其分散。

1.5.5  光化學(xué)穩(wěn)定性（耐光與耐候性）

　　由于二氧化鈦會吸收紫外線，故在其分子晶格中就會出現(xiàn)一個(gè)電子空穴和一個(gè)電子，自由電子會遷移至二氧化鈦粒子的表面，與表面吸附的水分發(fā)生作用而產(chǎn)生活性氧自由基，從而誘導(dǎo)了聚合體（或連結(jié)料）的光化學(xué)降介作用，使聚合物變成“灰色”。因此，通過采用表面處理，特別是用無機(jī)處理劑，使二氧化鈦粒子表面涂上一層致密的涂層（有機(jī)處理劑結(jié)構(gòu)較疏松，效果不明顯）而使顏料粒子表面隔絕空氣，從而可提高其耐光與耐候性。

1.6        二氧化鈦的用途

　　二氧化鈦?zhàn)鳛轭伭�，主要�?yīng)用于涂料、塑料、橡膠、紙板及紙張、油墨等行業(yè)中。特別是在涂料和塑料中，二氧化鈦不僅作為白顏料使用，而且還常與彩色著色劑并用，因其良好的光散射性和遮蓋力，是彩色顏料的最佳稀釋劑。

    二氧化鈦?zhàn)鳛樘盍�，主要用于搪瓷、玻璃、陶瓷等生產(chǎn)中。

1.7        二氧化鈦的主要生產(chǎn)商及其商品牌號

　　主要生產(chǎn)企業(yè)分布在南美、西歐及東南亞，產(chǎn)量較大的有：

　　杜邦（DuPont）、SCM、KronosTitan、Bayer、石原產(chǎn)業(yè)（日本），其商品牌號有數(shù)千種。典型的牌號列舉如下：

Du Pont公司

Kronos Titan公司

SCM公司

石原產(chǎn)業(yè)

一般來說，同一系列中不同的牌號，均表明其制造工藝或產(chǎn)品性能有所不同。從而也有其最適的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，在選用二氧化鈦顏料時(shí)，仔細(xì)了解其制造工藝，產(chǎn)品特性及適用范圍，對更有效、更合理、更經(jīng)濟(jì)地使用二氧化鈦顏料是大有益處的。

那是納米級的。