鈦白粉TiO2是一種性能最為優(yōu)異的白色顏料，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。迄今為止，凡是著白色或淺色的工業(yè)制品中都缺少不了鈦白粉TiO2，有些非著色的產(chǎn)品中也含有鈦白粉TiO2，鈦白粉TiO2幾乎應(yīng)用于各種工業(yè)部門。但是從世界范圍來說，其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是涂料、塑料和紙張，消費(fèi)結(jié)構(gòu)如下：涂料58%～60%;塑料18%～20%;紙張13%～14%;搪瓷、陶瓷、玻璃、合金、焊條、橡膠、纖維、油墨、化妝品等行業(yè)占8%～10%。
一、顏料級鈦白粉的應(yīng)用
1、涂料
涂料(coating)是以有機(jī)溶劑為溶劑的油漆(paint)和以水為溶劑的水性漆以及無溶劑型的粉末和光固化涂料等的總稱，它是由顏料、油料、漆料(樹脂)、溶劑和催干劑等組成的粘稠懸浮液，涂布在物體表面受空氣的氧化和溶劑的揮發(fā)而形成一層堅韌的涂膜而對物體起到裝飾和防護(hù)的作用。就涂料而言，人們一般泛指的是油漆，嚴(yán)格地講油漆是指加入了顏料的色漆，而涂料是指涂在表面后能形成連續(xù)膜的任何一種材料，當(dāng)然包括油漆在內(nèi)。
涂料是鈦白粉的最大用戶，全球涂料工業(yè)所消費(fèi)的TiO2占二氧化鈦顏料總消費(fèi)量的58%～60%，我國的此項(xiàng)消費(fèi)比例更高一些，約為60%～65%左右，年均需用鈦白粉8萬噸(96～98年數(shù)據(jù))。鈦白粉是涂料工業(yè)中用量最多的一種顏料，占涂料著色劑成本的一半，在涂料工業(yè)中的消費(fèi)量占涂料工業(yè)消費(fèi)各種顏料總量的90%。
在涂料用白色顏料中，以鈦白粉的性能最好，用鈦白粉生產(chǎn)出的涂料不僅色彩鮮艷、遮蓋力高、著色力強(qiáng)、耐候性好、耗油量也比較低，并能增強(qiáng)涂膜的附著力和機(jī)械強(qiáng)度、延長涂料的使用壽命。鈦白粉在涂料中的最重要的作用是它的高遮蓋力使涂膜不透明。
工業(yè)涂料的服務(wù)范圍很廣，包括汽車、船舶、建筑、木器和金屬家俱、家用電器、卷材涂裝、玩具、日用品等。1999年我國涂料總產(chǎn)量約226萬噸，僅次于美國、日本，居世界第三位.。涂料中50%為建筑涂料，而建筑涂料中乳膠漆約占30%～40%，年需用鈦白粉4.5～6萬噸。近年來由于我國交通業(yè)的高速發(fā)展，汽車漆和路標(biāo)漆的用量也較大。
2、塑料
塑料是二氧化鈦顏料的第二大用戶，占世界二氧化鈦總需求量的18%～20%。二氧化鈦在塑料中的加入量隨其品種和應(yīng)用場合而異，一般在0.5%～5%之間。
鈦白粉在塑料制品中的應(yīng)用，除了利用它的高遮蓋力、消色力以及與其他顏料拼用性能好外，它還能提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性能以使塑料制品免受UV光的侵襲，改善塑料制品的機(jī)械強(qiáng)度和電性能。幾乎所有熱固性和熱塑性的塑料中都使用它，聚烯烴類(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。它既可以與樹脂粉末干混合，也可以與含增塑劑的液體相混合，還有一些是把鈦白粉先經(jīng)過中間工廠制成色母料后再使用。因此，對用于塑料的二氧化鈦的性質(zhì)要求主要是粒徑細(xì)、粒徑分布均勻，以增強(qiáng)對短波長光線的反射能力和制取色相更好的塑料制品。另外，二氧化鈦顏料必須具有良好的耐熱性能以及高分散性。所以用于塑料的二氧化鈦一般都經(jīng)過無機(jī)包膜和有機(jī)包膜處理，與涂料系統(tǒng)一樣，戶外塑料用二氧化鈦應(yīng)為金紅石型，其它可以用銳鈦型。
3、紙張
從世界范圍來說，紙張是二氧化鈦顏料的第三大用戶，在美國是第二大用戶。紙張中添加二氧化鈦的目的主要是賦予紙張不透明度和白度，其次是改進(jìn)紙張的平滑度和機(jī)械性能，增強(qiáng)彈性、減少吸濕性，提高光澤和可印刷性能。高級紙張和薄型紙(字典、畫報、雜志封面、計算機(jī)、鈔票、復(fù)印機(jī)紙和裝飾用紙等)中一定要使用鈦白粉，使用鈦白粉的紙張白度好、強(qiáng)度高、有光澤、薄而光滑、印刷時不穿透，在相同條件下不透明度比碳酸鈣、滑石粉高10倍，重量也能減輕15%～30%，有些包裝紙加入鈦白粉后甚至可以不漂白。
紙張用二氧化鈦應(yīng)以銳鈦型為主，因?yàn)樗哂猩{(diào)明顯偏蘭底相。戶外紙張應(yīng)使用金紅石型產(chǎn)品。造紙工業(yè)用的二氧化鈦主要品質(zhì)要求細(xì)粒徑，具有高度的水分散性和良好的遮蓋力以及與紙張纖維的結(jié)合力，雜質(zhì)含量少(特別是鐵含量)，白度等。銳鈦型二氧化鈦一般不需經(jīng)過表面處理。
造紙工業(yè)中使用的二氧化鈦有兩種方式，一種是以填充劑的形式直接加到紙漿中，另一種是做成涂料后涂在紙張上面。在美國特種紙張中鈦白粉的用量(TiO2的質(zhì)量比)如下：刊物印刷用膠版紙1%～4%;書面及課本紙4%～8%;薄型紙6%～10%;層壓裝潢紙10%～25%;冷凍食品包裝用蠟紙5%～10%;一般粘合紙合書寫紙0%～1%。
4、橡膠
鈦白粉在橡膠中除了用作著色劑外，還有補(bǔ)強(qiáng)、填充、防老化的作用，并可使其在硫化過程中不泛黃，不龜裂，伸屈率大，并具有耐酸堿的性能。在硅橡膠中加入鈦白，還可以改變橡膠的耐熱性和穩(wěn)定性。橡膠用二氧化鈦必須具備一定的耐熱性，硫化加熱時不泛黃，不與其它配合劑、促進(jìn)劑、防老劑反應(yīng)，穩(wěn)定性好。對二氧化鈦的雜質(zhì)如Cu、Mn、Si、Ca、Mg含量須嚴(yán)加控制。
橡膠工業(yè)用的鈦白粉，主要用于汽車輪胎(特別是轎車胎的白色外側(cè))，以及膠鞋(旅游鞋、球鞋、跑鞋等)、橡膠地板、手套、雨衣運(yùn)動器材(如批秒千毫微、網(wǎng)球高爾夫球的外層都含有鈦白粉)等。使用鈦白粉比立德粉可少用2/3～3/4。
5、化學(xué)纖維
鈦白粉(特別是銳鈦型)的另一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域是化學(xué)纖維行業(yè)�；瘜W(xué)纖維特別是合成纖維，由于其分子排列整齊，纖維表面較光滑，具有刺眼的光澤并呈半透明狀態(tài)，所以在紡絲前要加入消光劑消光。由于顏料與纖維的折射率相差越大其消光效果越明顯，而二氧化鈦在所有白色顏料里的折射率最高，所以鈦白粉是合成纖維最理想的消光材料。雖然金紅石型的折射率比銳鈦型高，但它沒有銳鈦型那樣軟，金紅石型的顆粒硬容易磨損噴絲孔和切絲刀，因此一般都使用銳鈦型。
鈦白粉在纖維中消光時，可分為內(nèi)消光和外消光兩種，內(nèi)消光是把鈦白粉在紡絲前加到原液里或聚合時加到樹脂中;外消光是把鈦白粉分散在某種有機(jī)粘合劑種，作為包覆劑和鈍化劑用于部分紡織品種，如人造纖維、塔夫綢等。大部分化纖鈦白粉是在內(nèi)消光中用，內(nèi)消光的使用量一般在0.2%～2%之間，常用量為0.3%(半消光)。如化學(xué)纖維專用二氧化鈦AH-105具有良好的均勻的粒徑和較窄粒度分布，極佳的睡醒分散性能及分散穩(wěn)定性、柔和優(yōu)良的藍(lán)色色相，尤其易分散于乙二醇中，并且在乙二醇中分散后極少有粗大粒子(長徑大于5μm)存在，同時具有良好的遮蓋性能，近中性的酸堿度和極少量有害雜質(zhì)，不僅可以保證在化學(xué)纖維生產(chǎn)中極少的二次凝聚現(xiàn)象產(chǎn)生或良好的白度和色相。
6、油墨
油墨是由色料(包括顏料合染料)、填料、助劑和展色劑等組成的一種粘性流體。在油墨生產(chǎn)中，顏料對油墨的質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用。
因?yàn)橛湍谑褂脮r的厚度比一般涂料的涂層薄得多，對鈦白粉的要求是既要有高的遮蓋力，又要顏料體積濃度高(PVC有時高達(dá)55%)，在這種情況下，白色顏料中只有鈦白粉具有遮蓋力大、消色力高、顆粒細(xì)、耐稀酸稀堿、耐光、耐熱、不易泛黃、憎水性好、流動性小、不溶于展色劑且能均勻分散在展色劑中，所以是高級白色油墨和淺色油墨不可缺少的色料。目前印刷報紙、書籍、畫片和印鐵、印金屬、印瓷、印橡膠、印塑料和印無線電半導(dǎo)體的電路板等都要用它，其它如畫線筆、油彩、美術(shù)顏料、蠟筆、打字修改液用的鈦白粉也屬于油墨用鈦白粉的范疇。
7、其它
顏料級鈦白粉的其它用途還有皮革用的著色油膏;文教用品中的美術(shù)顏料、油彩、蠟筆、鉛筆等;化妝品合醫(yī)藥、食品添加劑等等。
二、非顏料級二氧化鈦的應(yīng)用
1、搪瓷
搪瓷是非顏料級二氧化鈦?zhàn)畲蟮挠脩糁弧Ｔ谔麓捎粤匣颥m瑯的硼酸鹽玻璃中加入二氧化鈦，由于其折射率高，所得到的瓷釉乳濁度最強(qiáng)、不易結(jié)塊、容易與其它材料混熔，在冷卻結(jié)晶時能形成適當(dāng)?shù)木Я�，從而獲得最大的不透明度。鈦琺瑯涂層可使搪瓷做得很薄。厚度僅為氧化銻琺瑯的1/3～1/4，因此所制得的搪瓷制品重量輕、抗彎、耐壓、沖擊力強(qiáng)、機(jī)械性能好、色彩鮮艷、不易玷污。
2、電焊條
電焊條是國防、機(jī)械、化工、冶金、礦山、造船、汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)機(jī)、建筑、修配等工業(yè)必不可少的焊接加工的主要原料。鈦白粉是焊條工業(yè)的主要原料之一，占焊條總產(chǎn)量70%以上的鈦型、鈦鈣型和鈦鐵礦型等三種類型的電焊條的藥皮，都要用鈦白粉。所以其常年需要量大，質(zhì)量要求高。
二氧化鈦是電焊條表層藥皮中的主要成分，它是焊藥的良好的造渣劑、脫氧劑、稀釋劑、粘結(jié)劑和穩(wěn)定劑。用它制成的電焊條的熔渣熔點(diǎn)低、粘度小、交直流電均可使用，操作時點(diǎn)弧快、電弧穩(wěn)定、脫渣容易、焊縫美觀、機(jī)械性能好。二氧化鈦在藥皮中的脫氧能力也很好，在焊接過程能保護(hù)熔化的金屬，防止空氣中的氧或氮侵入焊縫中而降低焊縫的強(qiáng)度和塑性，另外鈦與氮形成穩(wěn)定的氮化鈦，迅速進(jìn)入熔渣中，從而排除氮對焊縫的影響。同時鈦白粉有較強(qiáng)的附著力，在焊條制造工藝中可減少水玻璃的用量，使成品表面光滑，焊接時點(diǎn)弧容易。
3、陶瓷、玻璃
二氧化鈦在陶瓷和玻璃中，利用它的高折射率可以獲得較好的白度合不透明性，并能提高玻璃的折光指數(shù)，降低紫外線對玻璃的穿透率，適用于制造建筑材料用的彩色地磚、玻璃磚、瓷板、光屏玻璃(如顯像管用玻璃)、玻璃纖維，特種耐火材料、餐具、衛(wèi)生潔具和陶瓷、玻璃工藝品等。
4、電子陶瓷
二氧化鈦是各種電子陶瓷中不可缺少的原料，由于它的介電常數(shù)、電阻率都很高，用它制成的鈦酸鹽大量用于制造各種電容器陶瓷、壓電陶瓷、熱敏陶瓷及透明電光陶瓷等材料，如利用它的電磁性能(介電性、壓電性)、光學(xué)性能(透光偏振性)、半導(dǎo)體性能(熱敏性、光敏性、氣敏性、濕敏性)等，生產(chǎn)各種高技術(shù)領(lǐng)域中的功能陶瓷元件，如鐵電及非鐵電陶瓷電容器、壓電點(diǎn)火裝置、濾波器、半導(dǎo)體傳感器、信號轉(zhuǎn)換器、各種光電、溫度、濕度自動控制器，其中正溫度系數(shù)的熱敏陶瓷(PTC)廣泛用于各種民用小家電，如電飯煲、電烙鐵、電卷發(fā)器、電熱取暖器等。
5、冶金
二氧化鈦在冶金工業(yè)中可用于制造各種超高溫合金鋼、不銹鋼 、硬質(zhì)合金、非鐵合金、矽鋼片以及Ti-Fe合Ti-Al中間合金的原料。
6、其它
二氧化鈦具有光化學(xué)催化活性和吸收紫外線的能力，可以生產(chǎn)各種催化劑(甲烷化催化劑、加氫轉(zhuǎn)化脫硫催化劑)吸附劑、殺菌劑、除臭劑、防曬劑等，用它制造的催化劑載體強(qiáng)度高、活性好、耐高溫、抗中毒性強(qiáng)。鈦白粉還用于制造防水漿、防火漿、油布、漆布、膠布、皮革、人造革、印染色漿、肥皂、裝飾板和瀝青磚等。此外，二氧化鈦的大單晶還可以制造人造寶石。
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