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颜料级和非颜料级钛白粉用途大全

更新时间:2018-06-15 12:21:43 点击数:1302

钛白粉TiO2是一种性能最为优异的白色颜料,广泛应用于国民经济的各个领域。迄今为止,凡是着白色或浅色的工业制品中都缺少不了钛白粉TiO2,有些非着色的产品中也含有钛白粉TiO2,钛白粉TiO2几乎应用于各种工业部门。但是从世界范围来说,其最主要的应用领域是涂料、塑料和纸张,消费结构如下:涂料58%~60%;塑料18%~20%;纸张13%~14%;搪瓷、陶瓷、玻璃、合金、焊条、橡胶、纤维、油墨、化妆品等行业占8%~10%。

一、颜料级钛白粉的应用

1、涂料

涂料(coating)是以有机溶剂为溶剂的油漆(paint)和以水为溶剂的水性漆以及无溶剂型的粉末和光固化涂料等的总称,它是由颜料、油料、漆料(树脂)、溶剂和催干剂等组成的粘稠悬浮液,涂布在物体表面受空气的氧化和溶剂的挥发而形成一层坚韧的涂膜而对物体起到装饰和防护的作用。就涂料而言,人们一般泛指的是油漆,严格地讲油漆是指加入了颜料的色漆,而涂料是指涂在表面后能形成连续膜的任何一种材料,当然包括油漆在内。

涂料是钛白粉的最大用户,全球涂料工业所消费的TiO2占二氧化钛颜料总消费量的58%~60%,我国的此项消费比例更高一些,约为60%~65%左右,年均需用钛白粉8万吨(96~98年数据)。钛白粉是涂料工业中用量最多的一种颜料,占涂料着色剂成本的一半,在涂料工业中的消费量占涂料工业消费各种颜料总量的90%。

在涂料用白色颜料中,以钛白粉的性能最好,用钛白粉生产出的涂料不仅色彩鲜艳、遮盖力高、着色力强、耐候性好、耗油量也比较低,并能增强涂膜的附着力和机械强度、延长涂料的使用寿命。钛白粉在涂料中的最重要的作用是它的高遮盖力使涂膜不透明。

工业涂料的服务范围很广,包括汽车、船舶、建筑、木器和金属家俱、家用电器、卷材涂装、玩具、日用品等。1999年我国涂料总产量约226万吨,仅次于美国、日本,居世界第三位.。涂料中50%为建筑涂料,而建筑涂料中乳胶漆约占30%~40%,年需用钛白粉4.5~6万吨。近年来由于我国交通业的高速发展,汽车漆和路标漆的用量也较大。

2、塑料

塑料是二氧化钛颜料的第二大用户,占世界二氧化钛总需求量的18%~20%。二氧化钛在塑料中的加入量随其品种和应用场合而异,一般在0.5%~5%之间。

钛白粉在塑料制品中的应用,除了利用它的高遮盖力、消色力以及与其他颜料拼用性能好外,它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能以使塑料制品免受UV光的侵袭,改善塑料制品的机械强度和电性能。几乎所有热固性和热塑性的塑料中都使用它,聚烯烃类(主要是低密度的聚乙烯)、聚苯乙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯苯乙烯的共聚物)、聚氯乙烯等。它既可以与树脂粉末干混合,也可以与含增塑剂的液体相混合,还有一些是把钛白粉先经过中间工厂制成色母料后再使用。因此,对用于塑料的二氧化钛的性质要求主要是粒径细、粒径分布均匀,以增强对短波长光线的反射能力和制取色相更好的塑料制品。另外,二氧化钛颜料必须具有良好的耐热性能以及高分散性。所以用于塑料的二氧化钛一般都经过无机包膜和有机包膜处理,与涂料系统一样,户外塑料用二氧化钛应为金红石型,其它可以用锐钛型。

3、纸张

从世界范围来说,纸张是二氧化钛颜料的第三大用户,在美国是第二大用户。纸张中添加二氧化钛的目的主要是赋予纸张不透明度和白度,其次是改进纸张的平滑度和机械性能,增强弹性、减少吸湿性,提高光泽和可印刷性能。高级纸张和薄型纸(字典、画报、杂志封面、计算机、钞票、复印机纸和装饰用纸等)中一定要使用钛白粉,使用钛白粉的纸张白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透,在相同条件下不透明度比碳酸钙、滑石粉高10倍,重量也能减轻15%~30%,有些包装纸加入钛白粉后甚至可以不漂白。

纸张用二氧化钛应以锐钛型为主,因为它具有色调明显偏兰底相。户外纸张应使用金红石型产品。造纸工业用的二氧化钛主要品质要求细粒径,具有高度的水分散性和良好的遮盖力以及与纸张纤维的结合力,杂质含量少(特别是铁含量),白度等。锐钛型二氧化钛一般不需经过表面处理。

造纸工业中使用的二氧化钛有两种方式,一种是以填充剂的形式直接加到纸浆中,另一种是做成涂料后涂在纸张上面。在美国特种纸张中钛白粉的用量(TiO2的质量比)如下:刊物印刷用胶版纸1%~4%;书面及课本纸4%~8%;薄型纸6%~10%;层压装潢纸10%~25%;冷冻食品包装用蜡纸5%~10%;一般粘合纸合书写纸0%~1%。

4、橡胶

钛白粉在橡胶中除了用作着色剂外,还有补强、填充、防老化的作用,并可使其在硫化过程中不泛黄,不龟裂,伸屈率大,并具有耐酸碱的性能。在硅橡胶中加入钛白,还可以改变橡胶的耐热性和稳定性。橡胶用二氧化钛必须具备一定的耐热性,硫化加热时不泛黄,不与其它配合剂、促进剂、防老剂反应,稳定性好。对二氧化钛的杂质如Cu、Mn、Si、Ca、Mg含量须严加控制。

橡胶工业用的钛白粉,主要用于汽车轮胎(特别是轿车胎的白色外侧),以及胶鞋(旅游鞋、球鞋、跑鞋等)、橡胶地板、手套、雨衣运动器材(如批秒千毫微、网球高尔夫球的外层都含有钛白粉)等。使用钛白粉比立德粉可少用2/3~3/4。

5、化学纤维

钛白粉(特别是锐钛型)的另一个重要的应用领域是化学纤维行业。化学纤维特别是合成纤维,由于其分子排列整齐,纤维表面较光滑,具有刺眼的光泽并呈半透明状态,所以在纺丝前要加入消光剂消光。由于颜料与纤维的折射率相差越大其消光效果越明显,而二氧化钛在所有白色颜料里的折射率最高,所以钛白粉是合成纤维最理想的消光材料。虽然金红石型的折射率比锐钛型高,但它没有锐钛型那样软,金红石型的颗粒硬容易磨损喷丝孔和切丝刀,因此一般都使用锐钛型。

钛白粉在纤维中消光时,可分为内消光和外消光两种,内消光是把钛白粉在纺丝前加到原液里或聚合时加到树脂中;外消光是把钛白粉分散在某种有机粘合剂种,作为包覆剂和钝化剂用于部分纺织品种,如人造纤维、塔夫绸等。大部分化纤钛白粉是在内消光中用,内消光的使用量一般在0.2%~2%之间,常用量为0.3%(半消光)。如化学纤维专用二氧化钛AH-105具有良好的均匀的粒径和较窄粒度分布,极佳的睡醒分散性能及分散稳定性、柔和优良的蓝色色相,尤其易分散于乙二醇中,并且在乙二醇中分散后极少有粗大粒子(长径大于5μm)存在,同时具有良好的遮盖性能,近中性的酸碱度和极少量有害杂质,不仅可以保证在化学纤维生产中极少的二次凝聚现象产生或良好的白度和色相。

6、油墨

油墨是由色料(包括颜料合染料)、填料、助剂和展色剂等组成的一种粘性流体。在油墨生产中,颜料对油墨的质量起到关键的作用。

因为油墨在使用时的厚度比一般涂料的涂层薄得多,对钛白粉的要求是既要有高的遮盖力,又要颜料体积浓度高(PVC有时高达55%),在这种情况下,白色颜料中只有钛白粉具有遮盖力大、消色力高、颗粒细、耐稀酸稀碱、耐光、耐热、不易泛黄、憎水性好、流动性小、不溶于展色剂且能均匀分散在展色剂中,所以是高级白色油墨和浅色油墨不可缺少的色料。目前印刷报纸、书籍、画片和印铁、印金属、印瓷、印橡胶、印塑料和印无线电半导体的电路板等都要用它,其它如画线笔、油彩、美术颜料、蜡笔、打字修改液用的钛白粉也属于油墨用钛白粉的范畴。

7、其它

颜料级钛白粉的其它用途还有皮革用的着色油膏;文教用品中的美术颜料、油彩、蜡笔、铅笔等;化妆品合医药、食品添加剂等等。

二、非颜料级二氧化钛的应用

1、搪瓷

搪瓷是非颜料级二氧化钛最大的用户之一。在搪瓷釉料或珐琅的硼酸盐玻璃中加入二氧化钛,由于其折射率高,所得到的瓷釉乳浊度最强、不易结块、容易与其它材料混熔,在冷却结晶时能形成适当的晶粒,从而获得最大的不透明度。钛珐琅涂层可使搪瓷做得很薄。厚度仅为氧化锑珐琅的1/3~1/4,因此所制得的搪瓷制品重量轻、抗弯、耐压、冲击力强、机械性能好、色彩鲜艳、不易玷污。

2、电焊条

电焊条是国防、机械、化工、冶金、矿山、造船、汽车、拖拉机、农机、建筑、修配等工业必不可少的焊接加工的主要原料。钛白粉是焊条工业的主要原料之一,占焊条总产量70%以上的钛型、钛钙型和钛铁矿型等三种类型的电焊条的药皮,都要用钛白粉。所以其常年需要量大,质量要求高。

二氧化钛是电焊条表层药皮中的主要成分,它是焊药的良好的造渣剂、脱氧剂、稀释剂、粘结剂和稳定剂。用它制成的电焊条的熔渣熔点低、粘度小、交直流电均可使用,操作时点弧快、电弧稳定、脱渣容易、焊缝美观、机械性能好。二氧化钛在药皮中的脱氧能力也很好,在焊接过程能保护熔化的金属,防止空气中的氧或氮侵入焊缝中而降低焊缝的强度和塑性,另外钛与氮形成稳定的氮化钛,迅速进入熔渣中,从而排除氮对焊缝的影响。同时钛白粉有较强的附着力,在焊条制造工艺中可减少水玻璃的用量,使成品表面光滑,焊接时点弧容易。

3、陶瓷、玻璃

二氧化钛在陶瓷和玻璃中,利用它的高折射率可以获得较好的白度合不透明性,并能提高玻璃的折光指数,降低紫外线对玻璃的穿透率,适用于制造建筑材料用的彩色地砖、玻璃砖、瓷板、光屏玻璃(如显像管用玻璃)、玻璃纤维,特种耐火材料、餐具、卫生洁具和陶瓷、玻璃工艺品等。

4、电子陶瓷

二氧化钛是各种电子陶瓷中不可缺少的原料,由于它的介电常数、电阻率都很高,用它制成的钛酸盐大量用于制造各种电容器陶瓷、压电陶瓷、热敏陶瓷及透明电光陶瓷等材料,如利用它的电磁性能(介电性、压电性)、光学性能(透光偏振性)、半导体性能(热敏性、光敏性、气敏性、湿敏性)等,生产各种高技术领域中的功能陶瓷元件,如铁电及非铁电陶瓷电容器、压电点火装置、滤波器、半导体传感器、信号转换器、各种光电、温度、湿度自动控制器,其中正温度系数的热敏陶瓷(PTC)广泛用于各种民用小家电,如电饭煲、电烙铁、电卷发器、电热取暖器等。

5、冶金

二氧化钛在冶金工业中可用于制造各种超高温合金钢、不锈钢 、硬质合金、非铁合金、矽钢片以及Ti-Fe合Ti-Al中间合金的原料。

6、其它

二氧化钛具有光化学催化活性和吸收紫外线的能力,可以生产各种催化剂(甲烷化催化剂、加氢转化脱硫催化剂)吸附剂、杀菌剂、除臭剂、防晒剂等,用它制造的催化剂载体强度高、活性好、耐高温、抗中毒性强。钛白粉还用于制造防水浆、防火浆、油布、漆布、胶布、皮革、人造革、印染色浆、肥皂、装饰板和沥青砖等。此外,二氧化钛的大单晶还可以制造人造宝石。